Compreender as diferenças entre sensores de condutividade térmica: MTPS vs. TPS
Quando se trata de medir a condutividade térmica, não existe uma solução única. Cada método, seja em regime permanente ou transitório, tem as suas próprias vantagens e limitações. A escolha da técnica correta depende de diversos fatores: o tipo e formato da amostra, a norma de ensaio exigida (ASTM ou ISO) e considerações práticas como o tempo de ensaio, a gama de temperaturas e a facilidade de preparação da amostra.
Entre os métodos transitórios, duas abordagens frequentemente comparadas são a Fonte de Plano Transitório Modificada (MTPS) e a Fonte de Plano Transitório de um Lado (TPS), por vezes até referida como "modificada" ou "mTPS". Embora possam parecer semelhantes, diferem significativamente em termos de design, desempenho e aplicação.
MTPS vs TPS: Uma Comparação Geral
O método MTPS, patenteado pela C-Therm Technologies, está normalizado pela norma ASTM D7984 para a caracterização da efusividade dos têxteis e é também muito utilizado em indústrias como a automóvel, aeroespacial e eletrónica. Em contrapartida, o método TPS, incluindo a sua variante unilateral, é normalizado pelas normas ISO 22007-2 e ISO 22007-7, respetivamente, e não é proprietário.
Eis como se comparam:
- Design do sensor: O MTPS utiliza um anel de guarda patenteado para garantir o fluxo de calor unidimensional, proporcionando uma medição verdadeiramente dependente da direção. Os sensores TPS, que não têm anel de guarda, não têm este controlo e fazem uma média numa área mais ampla.
- Precisão: O MTPS atinge normalmente um erro <5%, enquanto o TPS unilateral pode exceder os 10%[1].
- Gama de condutividade térmica: O MTPS pode medir valores tão baixos como 0,01 W/mK, enquanto o TPS unilateral está limitado a materiais acima de 1,0 W/mK1.
- Tempo de teste: O MTPS fornece resultados em menos de 3 segundos; o TPS pode demorar até 300 segundos.
- Configuração e operação: O MTPS requer uma preparação mínima e é menos suscetível à influência do operador devido às suas definições de calibração otimizadas. O TPS, por outro lado, exige uma configuração mais complexa com supervisão do operador durante o projeto dos parâmetros de teste e a análise dos dados.
O que é o sensor de contacto unilateral ou “mTPS”?
O sensor de contacto unilateral é uma adaptação do método tradicional de sensor de contacto bilateral. Utiliza um revestimento isolante para simular o contacto unilateral, mas este introduz várias limitações:
- Não é um verdadeiro sensor de contacto unilateral e não tem controlo direcional, uma vez que não contém um anel de guarda.
- Apresenta dificuldades com materiais de baixa condutividade e é mais adequado para amostras rígidas e de alta condutividade.
- Requer testes de compressão, que podem distorcer materiais macios ou compressíveis.
- Não está em conformidade com a norma ASTM D7984, ao contrário do MTPS da C-Therm.
Casos de Uso e Limitações
O MTPS é ideal para:
- Materiais de baixa e alta condutividade e materiais não sólidos, como líquidos, pós e pastas
- Mapeamento térmico de materiais com carga, altamente relevante para o desenvolvimento e otimização de materiais de interface térmica (TIMs) e compósitos poliméricos
- Aplicações que exijam conformidade com a norma ASTM e resultados rápidos e repetíveis
O TPS de um lado é mais adequado para:
- Amostras rígidas de alta condutividade
- Cenários em que os agentes de contacto são indesejáveis
- Laboratórios com experiência na preparação de amostras complexas, análise e ciclos de ensaio mais longos
- Testes de certificação de produtos e validação de fichas técnicas que exigem a norma ISO
Tanto o sensor MTPS como o TPS unilateral estão disponíveis na plataforma Trident da C-Therm, oferecendo aos utilizadores a flexibilidade de selecionar o método mais adequado às suas necessidades específicas de teste.
Conclusão: Embora o MTPS e o TPS unilateral tenham a sua utilidade em testes de condutividade térmica, o MTPS oferece uma solução mais robusta, precisa e fácil de utilizar, especialmente para materiais com baixa condutividade térmica ou onde é necessária a conformidade com as normas ASTM. O seu design patenteado, a preparação mínima da amostra e o tempo de teste rápido tornam-no a escolha preferida para muitas aplicações industriais e de investigação.
