Conductividad de la muestra = 2 W/m·K

A continuación se mostrarán los gráficos con los perfiles térmicos de la muestra únicamente para el caso de \lambda_{muestra}=2 \ W/m \cdot K. Para el resto de conductividades los fenómenos que suceden son similares y los resultados se han omitido para mayor comodidad del lector. Se ha decidido mostrar los casos de conductividad de la muestra más bajas porque los gradientes obtenidos en la muestra son mayores y los resultados son más visuales. En el próximo capítulo, no obstante, serán analizados, a modo de resumen, los resultados obtenidos en el abanico de conductividades térmicas de la muestra estudiadas.

Seguidamente, como se ha dicho, se presentarán los gráficos comparativos de los perfiles térmicos de la muestra para cada uno de los regímenes de funcionamiento de cilindro calefactor, en orden ascendente. En azul se muestran los perfiles térmicos obtenidos con el soporte original, mientras que se muestran en rojo los perfiles obtenidos con el soporte modificado.

12W

Comparativa de resultados para cond. muestra = 2 W/m·K
Comparativa de resultados para P=12 W

ΔTnuevo= 34,6ºC
ΔToriginal= 51,2ºC

Se aprecia un efecto positivo en el comportamiento térmico de la muestra aplicando el soporte modificado. Por un lado, se aprecia que el gradiente térmico de la muestra se ha reducido notablemente, más concretamente, la diferencia obtenida en el gradiente es de 16,6ºC. Se obtiene, así, el resultado deseado. Por otro lado, se tiene que la temperatura media de la muestra es considerablemente superior con el nuevo soporte, confirmando la mejora en la eficiencia energética del conjunto.


50W

50_W
Comparativa de resultados para P=50 W

ΔTnuevo= 14,6ºC
ΔToriginal= 30,9ºC

Se obtiene una reducción del gradiente térmico en la muestra del 52,75% respecto al valor original, siendo la reducción neta en valor absoluto muy similar a la obtenida en el caso anterior (16,3ºC).


75W

75_W
Comparativa de resultados para P=75 W

ΔTnuevo= 7,9ºC
ΔToriginal= 20ºC

El perfil obtenido con el nuevo soporte cada vez se vuelve más plano comparado con el obtenido con el soporte original. En este caso la reducción del gradiente es del 60,5%.


100W

100_W
Comparativa de resultados para P=100 W

ΔTnuevo= 4,2ºC
ΔToriginal= 13,3ºC

El resultado obtenido con el soporte modificado sigue siendo excelente. En este caso la reducción del gradiente es del 68,42%.


150W

150_W
Comparativa de resultados para P=150 W

ΔTnuevo= 1,7ºC
ΔToriginal= 5,5ºC

Este es el caso más interesante y el que más merece la pena analizar. Como se puede apreciar, con el nuevo soporte de menor grosor se obtiene un perfil térmico en la muestra simétrico horizontalmente, con prácticamente la misma temperatura en ambos extremos. Si se compara con el perfil original se ve que la temperatura del extremo superior es casi la misma, sin embargo, al obtener la simetría térmica buscada aplicando el nuevo soporte, se consigue una reducción del gradiente térmico de casi un 70%. Este es el punto de mayor mejora si se compara con el valor original.


200W

200_W
Comparativa de resultados para P=200 W

ΔTnuevo= 4,4ºC
ΔToriginal= 2,4ºC

En este punto la situación cambia radicalmente debido a la inversión del perfil térmico de la muestra que se obtiene con el nuevo soporte. Como se ve en la imagen, con el soporte modificado se obtiene la temperatura máxima en la base de la muestra en lugar de el extremo superior. Esta inversión térmica provoca un ligero aumento del gradiente térmico, de 2ºC, con lo cual los resultados obtenidos con el soporte modificado no son los deseados. No obstante, a pesar de que el gradiente aumenta, este aumento es muy leve y tiene fácil solución, en caso de ser necesaria, ya que se puede seguir usando el soporte original.


250W

250_W
Comparativa de resultados para P=250 W

ΔTnuevo= 5,9ºC
ΔToriginal= 3,2ºC

En este caso se obtienen perfiles térmicos muy similares, ambos invertidos, y con mayor temperatura media (también mayor gradiente térmico) con el nuevo soporte. Como el caso anterior: no se obtiene la solución deseada pero, en caso de ser necesario, se puede seguir usando el soporte original a altas temperaturas. No obstante, a pesar de que el gradiente aumenta con el nuevo soporte para temperaturas elevadas, hay que observar que los gradientes siguen siendo pequeños si se comparan con los obtenidos a bajas temperaturas. Es por eso que a pesar de que el comportamiento térmico de la muestra empeora con el nuevo soporte a altas temperaturas, es probable que este empeoramiento no tenga efectos negativos en los experimentos en la mayoría de los casos.


Resumen de resultados