Causas del Gradiente

Una vez se ha analizado la distribución de temperaturas en los elementos del sistema ya se puede proceder a encontrar las causas que provocan la existencia del gradiente térmico en la muestra. A continuación se enunciaran y comentaran cada uno de los factores que facilitan la existencia de la diferencia de temperaturas en la muestra.

Pérdidas de calor de la muestra hacia el soporte

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Los resultados de las simulaciones térmicas que se han realizado con OpenFOAM® han demostrado que la muestra intercambia una cierta cantidad de calor por conducción con el soporte. Estas pérdidas de calor que se producen en la base de la muestra generan una asimetría térmica respecto al plano horizontal medio de la muestra, factor que contribuye a aumentar el gradiente térmico en la muestra de material.

Por lo tanto, los parámetros que hay que tener en cuenta en relación a estas pérdidas de calor son la conductividad térmica del material del soporte (nitruro de boro, alúmina y acero) y la geometría del mismo.


Perfil térmico del cilindro calefactor

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El cilindro de vanadio es el elemento que transfiere potencia térmica al sistema y, por consiguiente, el elemento más caliente. Es por eso que la distribución de temperaturas que se da en su superficie tiene un papel fundamental cuando se trata de estudiar la distribución térmica de la muestra.

Como se ha visto, debido a la disposición de los elementos dentro del instrumento D4, la temperatura de la parte superior del cilindro tiende a ser superior a la de la parte inferior. Este hecho hace que la parte superior de la muestra esté viendo puntos más calientes del cilindro que la parte inferior, por lo tanto, la parte superior de la muestra tiende a estar a una temperatura más elevada.


Asimetría geométrica del instrumento D4

Fons_transparent_1Como resumen, esta es la causa principal y, a la vez, la causante de los dos fenómenos comentados hasta ahora. Así, la asímetría geométrica horizontal de los elementos del difractómetro D4 es la causa de la asimetría térmica horizontal que sufre la muestra, puesto que el hecho de que la muestra necesite un soporte para elevarse provoca:

  • que la muestra pierda calor por conducción hacia el soporte
  • que el cilindro ceda calor por radiación de manera diferente en la zona superior y en la zona inferior, provocando las diferentes zonas térmicas ya comentadas, debido a la presencia del propio soporte.

Posibles Soluciones