Resistividad Térmica

RESISTIVIDAD TERMICA

 

Resistividad o Conductividad Termica del Terreno

La medición de la resistividad o conductividad termica se realiza bajo el método de medición Non-Steady-State Probe (NSSP), que utiliza una sonda (también llamado sensor térmico o aguja térmica) en el que se incorporan tanto un alambre de calor y un sensor de temperatura. 

Video Resistividad Termica

La sonda se inserta en el suelo, a partir de la respuesta a una etapa de calentamiento de la resistividad del suelo se puede calcular la conductividad térmica.

En general un NSSP consiste de un alambre de calor, lo que representa una fuente de línea perfecta, y un sensor de temperatura capaz de medir la temperatura en esta fuente. La sonda se inserta en el suelo que se investiga. El principio NSSP se basa en una propiedad única de una fuente de línea: después de un período transitorio corto el aumento de la temperatura, Delta T, sólo depende de la potencia del calentador, Q, y la conductividad térmica media, λ:

ΔT = (Q / 4 π λ) (ln t + B)

Este método geofísico se basa en el principio de la evolución en el tiempo del calor emitido por una fuente lineal al insertarse en el seno de un material.  La medida de la resistividad térmica del terreno se realiza de acuerdo a los estándares especificados por la guía ASTM D-5334  “Standard Test Method for Determination of Thermal Conductivity of Soil and Soft rock by Thermal Needle Probe Procedure”.

La medición geofísica de la resistividad o conductividad termica se puede llevar a cabo tanto en el laboratorio como in situ. Orbis dispone de equipos de medida para poder ejecutar la medida de resistividad térmica en suelos, rocas, cementos y polímeros. La resistividad térmica del terreno depende de su contenido de humedad, densidad, temperatura y composición, siendo la variable más influyente el contenido de humedad de la muestra. Por ello es necesario establecer la determinación de la curva de resistividad térmica vs humedad (Thermal Dryout Curve) para el correcto diseño del relleno de las zanjas eléctricas.

Instrumentos para medir la Resistividad Termica

Medición de Propiedades Termicas en Suelos

Eleccion del Sensor adecuado

Para las muestras de suelo se recomienda utilizar el sensor TR-1  para hacer mediciones de resistividad termica o conductividad termica, si un suelo es particularmente duro, un agujero piloto debe ser pre-perforado en la muestra antes de insertar la aguja del sensor, si se desea lograr una medición de la difusividad, el sensor de doble aguja SH-1  se puede utilizar.

Toma de muestras

Los dos factores que pueden variar durante la recogida de muestras que afectan a las propiedades térmicas de una muestra son el contenido de humedad y la compactación de una muestra, se debe tener cuidado de no compactar o un paquete de muestra a cuando se toma. Si al tomar la muestra la densidad aparente de la misma, es alterada y por ejemplo, disminuye, la capacidad térmica y la conductividad térmica también disminuirán, asimismo, la resistividad de la muestra se incrementará, esto mismo ocurre con la humedad, si se permite que la muestra  se seque. Es por esta razón que se recomienda tomar una muestra de suelo intacto y sellado inmediatamente después de tomarla. Muestras de suelo intactas deben recogerse en un tubo Shelby, o un tubo de pared delgada equivalente. Las dimensiones mínimas de la muestra para una prueba de la norma ASTM D5334 de resistividad térmica son de 11 cm de longitud y 3,8 cm de diámetro.  El contenido de agua en los suelos es muy dinámico, y puede cambiar con frecuencia en condiciones normales de campo. Para preservar el contenido de humedad de la muestra, los extremos del tubo deben ser tapados y sellados. Incluso si se utiliza una muestra para crear una curva de desecación térmica, sigue siendo recomendable para coronar los extremos para suelos sueltos no se caigan en el transporte.

Medidas en laboratorio

Aunque hay muchas medidas que se pueden hacer una vez que se recupera una muestra, en la mayoría de los casos, se recomienda crear una curva de desecación térmica mediante la medición de múltiples puntos y modelar una curva. Esto requerirá una medición de una saturado, y horno de muestra seca.

Mediciones in-situ 

Las mediciones in situ de suelo se pueden hacer con el equipo KD2Pro , sin embargo hay que señalar que una sola medición del punto no es necesariamente representativa de las propiedades térmicas del suelo en todo momento. El contenido de humedad, que cambia con frecuencia en la mayoría de condiciones de campo, se puede aumentar la resistividad térmica por un factor de cinco o más. Esto es especialmente importante tener en cuenta al instalar los cables eléctricos enterrados, o bomba de calor geotérmica.