ES2958726A1 - Dispositivo para la determinación de la respuesta térmica de una muestra de material barocalórico - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un dispositivo y método para la determinación de la respuesta térmica de una muestra de material barocalórico, donde el dispositivo comprende un cuerpo principal con una cámara estanca configurada para contener en su interior un fluido presurizador y la muestra de material barocalórico de manera compacta o dispersa en dicho fluido presurizador; un sistema térmico configurado para modificar la temperatura del fluido presurizador contenido de la cámara estanca del cuerpo principal; un sistema de generación de presión hidrostática configurado para modificar la presión del fluido presurizador contenido en la cámara estanca del cuerpo principal; y un sistema de monitorización de temperatura y presión que comprende: al menos un sensor de temperatura configurado para medir la temperatura del fluido presurizador contenido en la cámara estanca, y un sensor de presión configurado para medir la presión del fluido presurizador contenido en la cámara estanca.

Description

DESCRIPCIÓN

D ispositivo para la determ inación de la respuesta térm ica de una muestra de material barocalórico

Campo de la invención

La presente invención se encuadra dentro del campo de estudio e investigación de las propiedades de los materiales barocalóricos de cara a su aplicación en el ámbito de la refrigeración, específicamente en dispositivos para la determinación de la respuesta térmica de materiales barocalóricos.

Estado de la técnica

En la última década los materiales barocalóricos han surgido como una alternativa a los gases refrigerantes que se emplean en los sistemas de refrigeración convencionales. Estos materiales barocalóricos son compuestos que experimentan grandes cambios térmicos asociados a transiciones de fase sólido-sólido inducidas por presión (efecto barocalórico). Debido a esta naturaleza sólida de los refrigerantes barocalóricos, estos son una alternativa más ecológica, segura y eficiente que los gases refrigerantes. [P Lloveras, J.L. Tamarit,MRS Energy Sustain.2021,8, 3-15.]

Por ese motivo, los estudios científicos sobre este tipo de materiales han aumentado exponencialmente en los últimos años.

Cuando un material barocalórico es sometido a una presión determinada, experimenta una transición sólido-sólido, que implica un cambio térmico, es decir, temperatura y/o de entropía. Permitiendo la transferencia de calor desde el material a un fluido a menor temperatura, el material se puede enfriar a una temperatura próxima o igual a la inicial. En el momento que se produce la despresurización del material, este sufre el proceso contrario, disminuyendo su temperatura por debajo de la inicial. De este modo el material puede actuar como sumidero de calor en una aplicación frigorífica o refrigerante. Los materiales barocalóricos que se comportan como se acaba de indicar se denominan materiales barocalóricos convencionales.

También existen aquellos materiales barocalóricos denominados como inversos, donde la presión provoca una disminución de su temperatura, mientras que la despresurización produce un aumento de la misma.

Sin embargo, aún no se ha reportado en la literatura científica ningún dispositivo que pueda refrigerar haciendo uso de los materiales barocalóricos [X. Moya, N. D. Mathur, Science, 2020, 370, 797-803].

Además, los dispositivos que puedan medir cambios adiabáticos de temperatura están específicamente diseñados para medir muestras de materiales a escala de laboratorio, con un tamaño de unos pocos miligramos. [N. M. Bomet al.,Review of Scientific Instruments, 2017, 88, 046103].

Por otro lado, las patentes registradas sobre dispositivos que emplean materiales barocalóricos también son muy escasas y limitadas, manteniendo como denominador común la aplicación de esfuerzos uniaxiales sobre el material barocalórico previamente compactado. Como ejemplo, el documento US2015360334A1 divulga un aparato de compactación para enfriar un material compuesto de base de carbono y un aglomerante mediante la aplicación de una fuerza de compresión en el mismo. Este aparato presenta una prensa destinada a compactar dicho material y transferirlo a un intercambiador de calor.

El documento DE102018208350A1, describe un dispositivo de intercambio de calor en el que un material barocalórico recibe la presión mediante un material sólido con memoria de forma.

La patente US20190032969A1, que presenta un dispositivo que actúa como una bomba de calor o una máquina térmica, en el que el material barocalórico es sometido a presión uniaxial de hasta 750 MPa en un conjunto cilindro pistón, o las patentes WO2020143553A1 y WO2020143554A1, constituidas por una bomba de calor en la que los esfuerzos de compresión sobre el material barocalórico compacto se realizan también de forma uniaxial, mediante un sistema mecánico constituido por un camón y palancas bien directamente o por medio del accionamiento de pistones opuestos.

Como se ha visto anteriormente, existen equipos para la determinación de si un material es barocalórico o no, pero esta determinación no es completa. Es decir, las soluciones actuales presentan múltiples inconvenientes a la hora de valorar, en detalle, el efecto barocalórico de los materiales:

- baja precisión y exactitud en la determinación de la respuesta térmica

- muestras de materiales a escala de laboratorio

- empleo de materiales barocalóricos únicamente en forma compacta

- esfuerzos uniaxiales

- empleo de materiales barocalóricos en contacto directo con superficies sólidas que pueden generar fricción disminuyendo la presión real efectiva

Con el objeto de superar las limitaciones reportadas en el estado del arte en cuanto al estudio de los materiales barocalóricos en condiciones de ensayo lo más realistas posible y sus aplicaciones en sistemas de refrigeración, se propone un nuevo dispositivo para el estudio del efecto barocalórico en materiales barocalóricos.

Descripción de la invención

La presente invención describe un dispositivo para la determinación de la respuesta térmica de una muestra de material barocalórico. Dicho dispositivo presenta un cuerpo principal conectado a un sistema de generación de la presión hidrostática, un sistema térmico, y un sistema de monitorización de temperatura y presión.

El cuerpo principal presenta una cámara estanca configurada para albergar en su interior la muestra de material barocalórico a analizar junto con un fluido presurizador. Dicho fluido presurizador se introduce a la cámara estanca a través de una entrada existente en dicha cámara. Como su nombre indica, un fluido presurizador es aquel capaz de presurizar la muestra de material barocalórico.

Adicionalmente, el fluido presurizador también puede ser un fluido caloportador, es decir un fluido capaz de transportar el calor de un foco térmico a un destino. Se puede determinar la respuesta térmica de materiales barocalóricos en aceite de silicona que no es un buen conductor térmico, si bien es recomendable emplear un fluido presurizador que presente una buena conductividad térmica.

El dispositivo presenta además un sistema térmico, diseñado para ajustar la temperatura del fluido presurizador, preferiblemente caloportador, en el interior de la cámara estanca del cuerpo principal. De este modo, el fluido puede intercambiar calor con el material barocalórico a analizar. A modo de ejemplo de sistema térmico, se puede emplear un baño termostático conectado a un intercambiador presente en el interior del cuerpo principal.

Por su parte el sistema de generación de presión hidrostática está configurado para la modificación de la presión del fluido alojado en el interior de la cámara estanca, interaccionando con el material barocalórico a analizar. Se trata de un sistema del estilo prensa, configurado para inicialmente presurizar la cámara y, posteriormente, despresurizarla.

Un ejemplo de diseño del sistema de generación de presión hidrostática puede comprender un émbolo, capaz de desplazarse en el interior del cuerpo principal. Dicho émbolo puede estar conectado a una bomba hidráulica configurada para suministrar o liberar presión según desee el usuario del dispositivo descrito en la presente invención. El émbolo separa la cámara estanca, donde se encuentra el material barocalórico, de la cámara donde se introduce el fluido de la bomba hidráulica. Esta configuración es especialmente importante, ya que permite al sistema trabajar con dos fluidos presurizadores distintos. El fluido de la bomba hidráulica deberá cumplir con los requisitos técnicos de dicha bomba, mientras que el fluido presurizador en contacto con el material barocalórico deberá, además, ser químicamente compatible con el material barocalórico. Esta separación permite cambiar el fluido presurizador en contacto con el material barocalórico, según las características físico-químicas del material, sin necesidad de sustituir el fluido de la bomba hidráulica.

Por tanto, si bien es recomendable el empleo de un mismo fluido en la cámara estanca y en el sistema de generación de presión, de modo que se reduzcan riesgos en caso de alguna fuga, dicha configuración permite emplear dos fluidos distintos, de modo que el fluido presurizador del interior de la cámara estanca pueda ser adaptado al material analizado.

El proceso de presurización y despresurización ocasionado por el sistema de generación de presión hidrostática sobre el material barocalórico se lleva a cabo de forma isostática, es decir, en todas las direcciones. El objetivo de esta actuación es provocar una transición sólido-sólido inducida por presión, con el consiguiente cambio de temperatura (efecto barocalórico).

A diferencia de las soluciones conocidas en el estado de la técnica, donde el aporte de la presión ha sido descrito de manera uniaxial o pseudo-isostática, por ejemplo, a través de un material con memoria de forma, la presente invención está capacitada para transmitir el incremento de presión a través de un fluido contenido en el cuerpo principal, a través del sistema de generación de presión.

En el estado del arte, se describe el análisis de un material barocalórico en forma sólida compactada. Sin embargo, de acuerdo con la presente invención, el material barocalórico no sólo se puede situar dentro de la cámara estanca en forma compacta, si no que se puede dispersar el material en polvo en el propio fluido, permitiendo el estudio del efecto barocalórico en condiciones hasta ahora no ensayadas. Mediante la dispersión del material en un fluido presurizador, y preferiblemente caloportador, se produce una transmisión del calor almacenado por el material barocalórico más uniforme.

Para lograr un estudio preciso y riguroso del material barocalórico a analizar y del fluido presurizador, tanto la presión como la temperatura es medida y registrada a través de un sistema de monitorización de temperatura y presión.

Al utilizar un fluido como medio transmisor de la presión, el material barocalórico estaría rodeado por dicho fluido, dando lugar a que la configuración del presente dispositivo permita:

- Mayor precisión y exactitud en la respuesta térmica de un material barocalórico y del fluido presurizador.

- Mayor precisión y exactitud en la medida de la presión real ejercida sobre el material barocalórico y sobre el fluido presurizador.

- La medida de materiales en forma compacta y dispersa en el fluido presurizador - La reducción de pérdidas de presión por fricción del material barocalórico con el recipiente contenedor.

- Aplicar altas presiones para la determinación de la respuesta térmica de un material barocalórico

- Mayor cantidad de muestra a analizar

- Posibilidad de disponer, dependiendo de las necesidades de cada experimento, dos fluidos diferentes en la cámara estanca y en la bomba hidráulica.

El dispositivo descrito en la presente invención puede ser empleado por un usuario para la determinación de la respuesta térmica de un material, a través de un procedimiento secuencial. Sin embargo, una aplicación preferente de este dispositivo es el ensayo con materiales barocalóricos que previamente se han confirmado mediante otras técnicas, al tratarse de un proceso más costoso debido a la cantidad de muestra y fluido requerido durante el proceso. Es decir, se puede determinar si un material es barocalórico o no, pero es la mejora en la caracterización del material, lo que permite complementar otras soluciones anteriores útiles para la determinación inicial de un material barocalórico.

Por tanto, en un segundo aspecto de la invención, se presenta un método para dicha determinación que comprende las siguientes etapas:

A. introducir una muestra de material barocalórico y un fluido presurizador en el interior de la cámara estanca;

B. alcanzar una presión P0 y a una temperatura T0 inicial de consigna en el interior del cuerpo principal;

C. modificar la cámara estanca a una presión P1, superior o inferior a P0;

D. detectar y medir el cambio de temperatura

E. determinar la respuesta térmica

Como se establece en la definición del método, la presión modificada de la cámara estanca puede ser superior o inferior a la presión de consigna. Es decir, el método puede emplearse para una presurización o despresurización de la cámara. Al tratarse de una muestra de material barocalórico, independientemente de su estado compacto o disperso, el resultado de la modificación de la presión de la cámara estanca, ya sea presurización o despresurización, es una modificación de la temperatura, que podrá ser medida por un sensor de temperatura.

En función del tipo de material barocalórico elegido para la muestra, la temperatura T1 alcanzada tras la modificación de la presión, puede ser superior o inferior a T0. Así, en el caso de presurizar la cámara estanca, un material barocalórico normal genera un incremento en la temperatura (T1 > T0) mientras que el material barocalórico inverso genera un descenso (T1 < T0).

Adicionalmente, el método para la determinación de la respuesta térmica puede contener una etapa adicional, donde se estabiliza el material barocalórico a la temperatura de consigna T0. Esta etapa de estabilización permite obtener otros parámetros térmicos, complementarios a los determinados en la etapa D.

Este es el caso del tiempo de termalización o tiempo de intercambio de calor, es decir, el tiempo que se tarda en ir de la temperatura máxima/mínima a la temperatura de consigna inicial. Este parámetro es de especial interés para conocer y describir con mayor precisión y exactitud la dinámica del sistema, lo que daría como resultado una mayor capacidad para poder diseñar dispositivos más eficientes.

Por tanto, en una realización preferente del método para dicha determinación comprende las siguientes etapas:

A. introducir una muestra de material barocalórico y un fluido presurizador en el interior de la cámara estanca;

B. alcanzar una presión P0 y a una temperatura T0 inicial de consigna en el interior del cuerpo principal;

C. modificar la cámara estanca a una presión P1, por ejemplo:

C1 - presurizar la cámara estanca a una presión P1 superior a P0;

C2 - despresurizar la cámara estanca a la presión P2, la cual puede ser igual a la presión inicial de consigna P0 o puede ser una presión diferente inferior a P1;

opcionalmente, es recomendable dejar un tiempo de estabilización, t1, de manera previa a la despresurización, para que el material barocalórico equilibre su temperatura a la temperatura de consigna T0 mediante transferencia de calor con el fluido presurizador mientras se monitoriza la temperatura y la presión;

D. detectar y medir el cambio de temperatura de la muestra de material barocalórico que habrá cambiado su temperatura a una temperatura T2, donde AT2 = T2-T0 tendrá un signo contrario a AT1 =T1 -T0;

nuevamente, es recomendable dejar un tiempo de estabilización, t2, para que el material barocalórico equilibre su temperatura a la temperatura de consigna T0 mediante transferencia de calor con el fluido presurizador mientras se monitoriza la temperatura y la presión, y E. determinar la respuesta térmica de la muestra de material barocalórico.

El empleo de una etapa opcional de estabilización, posterior a la modificación de la presión, permite determinar, en un ciclo de presurización/despresurización, dos tiempos de termalización, t1 y t2, los cuales pueden ser distintos o iguales, en función del tipo de material barocalórico analizado.

Estos pasos podrían repetirse tantas veces como se desee. Además, en todo momento se está monitorizando la temperatura del material barocalórico y del fluido presurizador, así como la presión del fluido presurizador, lo que permite determinar en todo momento la respuesta generada de la muestra del material barocalórico a lo largo del proceso de presurización/despresurización y los tiempos de estabilización.

El proceso completo puede comprender un ciclo de presurización / despresurización. De este modo, cada modificación de la presión ya sea en el proceso de presurización o despresurización viene seguida por un registro de la temperatura, y es al final del ciclo cuando se logra determinar la respuesta térmica del material.

A su vez, el proceso de presurización/despresurización puede intercambiar el orden, es decir, la etapa de despresurización puede llevarse a cabo inicialmente, sustituyendo a la etapa de presurización, para, realizarse la etapa de presurización posteriormente a la etapa e estabilización.

Tanto la presión P1 en presurización (Etapa C1) como la presión P2 en despresurización (Etapa C2) se pueden alcanzar en un solo paso, o pueden alcanzarse mediante pasos intermedios de presurización (P1.1, P1.2, P1.3...) y despresurización (P2.1, P2.2, P2.3...), donde en cada uno de esos pasos se registra el cambio térmico, preferentemente de manera continua, de la muestra de material barocalórico (Etapa D). Es decir, la modificación de la presión del fluido presurizador y la medida de la temperatura se lleva a cabo de manera escalonada, de manera previa a la determinación final de la respuesta térmica del material barocalórico.

Por tanto, a diferencia con el estado de la técnica conocido, la presente invención presenta un dispositivo y un método para la determinación de la respuesta térmica de materiales barocalóricos capaz de mejorar la precisión y exactitud en la medida de la respuesta térmica del material barocalórico y del fluido presurizador, y en la medida de la presión real ejercida sobre el material barocalórico y sobre el fluido presurizador.

Además, permite medir materiales barocalóricos en forma compacta y en forma dispersa en el fluido presurizador, reduce pérdidas de presión por fricción del material barocalórico con el recipiente contenedor, aplica altas presiones en un sistema estanco sin fugas del fluido presurizador, y permite utilizar dos fluidos presurizadores que se adapten a las necesidades de cada experimento, sin tener que cambiar el fluido presurizador de la bomba hidráulica.

En las figuras, se muestran los siguientes elementos:

1. Dispositivo para la determinación de la respuesta térmica

2. Cuerpo principal

3. Cámara estanca

4. Cámara secundaria

5. Tapa

6. Tope

7. Portamuestras

8. Muestra del material barocalórico

9. Sujeción

10. Fluido presurizador

11. Sistema térmico

12. Capa aislante

13. Intercambiador de calor

14. Baño termostático

15. Sistema de generación de presión hidrostática

16. Bomba hidráulica

17. Émbolo móvil

18. Sistema de monitorización de temperatura y presión

19. Sensor de presión

20. Sensor de temperatura

21. Base soporte

22. Estructura

23. Eje vertical

24. Gato hidráulico

A lo largo de la descripción y las reivindicaciones la palabra "comprende" y sus variantes no pretenden excluir otras características técnicas, componentes o pasos. Además, la palabra "comprende" incluye el caso "consiste en". Para los expertos en la materia, otros objetos, ventajas y características de la invención se desprenderán en parte de la descripción y en parte de la práctica de la invención. Los siguientes ejemplos y dibujos se proporcionan a modo de ilustración, y no se pretende que sean limitativos de la presente invención. Además, la presente invención cubre todas las posibles combinaciones de realizaciones particulares y preferidas aquí indicadas.

Breve descripción de las figuras

La Figura 1 muestra una representación esquemática de una realización del dispositivo para la determinación de la respuesta térmica de una muestra de material.

La Figura 2 muestra una representación de los elementos externos de una realización de un dispositivo para la determinación de la respuesta térmica de una muestra de material barocalórico.

La Figura 3 muestra una representación de un corte del dispositivo para la determinación de la respuesta térmica de una muestra de material barocalórico.

Descripción detallada de la invención

La Figura 1 muestra una representación esquemática de una realización del dispositivo para la determinación de la respuesta térmica (1) de una muestra de material barocalórico (8).

El dispositivo (1) empleado presenta un cuerpo principal (2), por ejemplo, en forma cilíndrica, que cuenta con una cámara estanca (3). Dicha cámara estanca (3) está configurada para contener en su interior un fluido presurizador (10) y una muestra de material barocalórico (8). Como se indicó, a diferencia de otros materiales, un material barocalórico presenta una respuesta térmica asociada a transiciones de fase sólido-sólido inducidas por presión. Al trabajar a presión, el cuerpo principal (2) está configurado para soportar la presión de operación. En este sentido, la cámara estanca (3) puede requerir un espesor elevado, que capacite al dispositivo (1) trabajar a presiones elevadas.

El dispositivo (1) comprende además un sistema de generación de presión hidrostática (15). Este sistema (15) está configurado para modificar la presión, en uso, de un fluido presurizador (10) alojado en la cámara estanca (3) del cuerpo principal (2).

En una realización preferente, el sistema de generación de presión hidrostática (15) comprende un émbolo (17) capaz de desplazarse en el interior de la cámara estanca (3), incrementando o reduciendo la presión del interior. Adicionalmente, la cámara estanca (3) puede presentar al menos un tope (6) en la pared, que limita el movimiento del émbolo (17) y el contacto del émbolo (17) con otros elementos del interior de la cámara estanca (3) como, por ejemplo, un intercambiador de calor (13) situado en dicha cámara estanca (3).

En una realización preferente, el émbolo (17) queda delimitado por una cámara secundaria (4), definida por el espacio comprendido entre el émbolo (17) y el cuerpo principal cilíndrico (2) . Se dispone un orificio (localizado, por ejemplo, al fondo, en el cuerpo principal (2), que permite la conexión exterior con una bomba hidráulica (16) para la presurización o despresurización de la cámara secundaria (4), permitiendo la transmisión o liberación de presión del fluido dispuesto en la cámara estanca (3). Esta configuración permite el empleo de un fluido presurizador (10) diferente en cada ensayo con un mismo sistema de generación de presión hidrostática (15), el cual podría mantener constante su fluido presurizador.

La presión requerida por el dispositivo (1) depende del material barocalórico (8) a analizar. Dicha modificación puede llevarse a cabo de manera escalonada. Por ejemplo, para elevar la presión desde una presión inicial de 1 bar hasta, por ejemplo, 500bar, puede llevarse a cabo con una velocidad de 10 bar min-1.

El dispositivo (1) comprende además un sistema térmico (11) configurado para regular la temperatura, ya sea calentando o enfriando, del fluido presurizador (10) introducido en la cámara estanca (3) del cuerpo principal (2).

En una realización del presente dispositivo (1), el sistema térmico (11) es un baño termostático (14) conectado a un intercambiador de calor (13) situado en el interior de la cámara estanca (3) . Para optimizar la precisión y exactitud de la determinación de la respuesta térmica, el dispositivo (1) puede presentar un aislamiento térmico en la cámara estanca (3), permitiendo un estudio del material con un estricto control de la temperatura. Dicho aislamiento puede consistir en una capa aislante (12) en la superficie interna de la cámara estanca (3).

Este sistema térmico (11) puede comprender un lazo hidráulico cerrado, formado con un intercambiador de calor (13), por ejemplo, un cambiador de tubo en espiral, conectado a un baño termostático (14). El baño termostático (14), mantiene el fluido presurizador (10) contenido en la cámara estanca (3), a la temperatura consignada, mediante la regulación de temperatura y circulación de un fluido de intercambio de calor, que puede ser, de forma no limitativa, agua o agua glicolada, que accede al interior del intercambiador de calor (13), cerrándose el circuito mediante el retorno al baño termostático (14).

De este modo, se logra controlar la temperatura del fluido presurizador (10) y de la muestra de material barocalórico (8) compactado y/o en dispersión, situados en la cámara estanca (3), por transferencia de calor con el fluido circulante por el intercambiador de calor (13).

Por tanto, las variables principales empleadas para determinar la respuesta térmica de un material son la presión y la temperatura. Estas variables son medidas y registradas a través de un sistema de monitorización de temperatura y presión (18), preferiblemente de manera continua a lo largo del proceso.

El cuerpo principal (2) presenta una entrada, preferentemente en forma de una tapa (5), abarcando parcial o completamente la sección del cuerpo principal (2). Dicha tapa (5) se mantiene en posición respecto al cuerpo principal (2) mediante un medio de ajuste, tales como pernos y tuercas, o garras hidráulicas, capacitando su uso a elevadas presiones. De este modo, en una realización preferente, la tapa (5) puede estar atornillada a una brida del cuerpo principal (2) y presenta una junta de estanqueidad, garantizando la estanqueidad de la cámara estanca (3).

Adicionalmente, la tapa (5) puede contener los medios necesarios para la instalación de los sensores de presión y temperatura, junto con otros elementos complementarios para el funcionamiento del dispositivo, tales como válvulas de seguridad y/o purga.

En uso, la presencia de una tapa (5) facilita el acceso a la cámara estanca (3), tanto del fluido (10) y la muestra de material barocalórico (8) a analizar, como la disposición de los diferentes elementos comprendidos en el sistema de monitorización de temperatura y presión (18).

En una realización preferente, el dispositivo (1) presenta un portamuestras (7) destinado a alojar, por ejemplo, en forma compactada, la muestra de material barocalórico (8). Ahora bien, este portamuestras (7), permeable al fluido presurizador (10), es un elemento regulable en cuanto a su posición en el interior de la cámara de ensayo (3). En una realización alternativa a la mostrada en la Figura 1, el portamuestras (7), en forma de cesta, puede estar situado de manera colgante unida a una tapa (5) en la parte superior a través de una sujeción (9).

Con referencia a la Fig. 2 se muestra una vista en alzado del dispositivo (1), con un cuerpo principal (2) en forma de cilindro de alta presión para la determinación de la respuesta térmica de una muestra de material barocalórico (8), con indicación en mayor detalle de la disposición de diversos elementos externos.

El sistema de monitorización de temperatura y presión (18) comprende al menos un sensor de temperatura (20), que permite la medición y, opcionalmente, registro de la temperatura en cada momento, favoreciendo el control del dispositivo. En una realización preferente, un primer sensor de temperatura (20) está configurado para la medición de la temperatura del fluido presurizador (10), mientras que un segundo sensor de temperatura (20’) mide la variación en la muestra de material barocalórico (8).

En el caso de la determinación de una muestra (8) en suspensión en el fluido presurizador (10), disponer de dos sensores de temperatura (20, 20’), situados en diferentes puntos de la cámara estanca (3), permite una mejora en exactitud de la medida del cambio de temperatura generado en el fluido presurizador (10) obtenido. A pesar de emplear un fluido casiincompresible, utilizar una presión y un volumen de fluido elevado, genera que la compresión del fluido pueda influir en el cambio de temperatura.

Los sensores de temperatura (20, 20’) son regulables en cuanto a su posición dentro de la cámara estanca (3), pudiendo estar en contacto directo con la muestra del material (8) y con dicho fluido presurizador (10). La presencia o no de estos sensores (20, 20’) dependerá de la forma en la que se encuentra la muestra de material barocalórico (8) a analizar.

Por su parte, existe un sensor de presión (19) configurado para la medición y, opcionalmente, registro de la presión del fluido presurizador (10) a lo largo del proceso de determinación de la respuesta térmica de una muestra de material barocalórico (8). De igual manera al caso del sensor térmico (20), es recomendable que el sensor de presión (19) permita la medición de manera continua.

En este sentido, el sistema de monitorización (18) preferiblemente presenta una medición y registro continuo, con una frecuencia preferente de 1 - 10 Hz, si bien se podría incrementar estos valores para lograr una mayor exactitud en la respuesta. Estas medidas mantienen su registro durante los tiempos de estabilización, por ejemplo, de 5 - 10 minutos que se pueden emplear durante el proceso de determinación de la respuesta térmica.

En una realización preferente, la cámara estanca (3) presenta una entrada, comprendiendo una tapa (5), separable del cuerpo principal (2). Como se muestra en la figura, la tapa (5) puede estar dispuesta en la parte superior del cuerpo principal (2). Esta disposición permite introducir y albergar el fluido presurizador (10) de manera sencilla para el usuario de este dispositivo (1).

Debido a la elevada presión que puede alcanzar el dispositivo (1), el tamaño y peso de los elementos pueden ser elevados, siendo recomendable el empleo de medios mecánicos para el desplazamiento de los elementos del dispositivo.

Para facilitar el empleo del dispositivo (1), éste presenta una base soporte (21) que comprende un eje vertical (23), solidario en un punto del borde de la tapa (5), unido a un gato hidráulico (24), que permite a modo de pescante, el desplazamiento vertical y horizontal de la tapa (5) durante el proceso de montaje y desmontaje de dicha tapa (5). A su vez, la base soporte (21) presenta una estructura (22), preferiblemente metálica, unida al cuerpo principal (2) en la parte inferior y alineando dicho cuerpo principal (2) con el eje vertical (23).

De este modo, al tener un desplazamiento fijo la tapa (5) se facilita el acceso al interior de la cámara estanca (3), así como a los elementos ligados a la tapa (5), como los sensores del sistema de monitorización (18). En uso, la tapa (5) mantiene su posición en condiciones de estanqueidad a través de una pluralidad de pernos y tuercas, los cuales aprietan la tapa (5) contra el cuerpo principal (2).

Para una mayor claridad del equipo, en la Fig. 3, se muestra un corte, según el plano A-A indicado en la Fig. 2, del dispositivo (1) para la determinación de la respuesta térmica de una muestra de material barocalórico (8).

En esta realización, la tapa (5) contiene los elementos del sistema de monitorización de temperatura y presión (18). De este modo, en la figura se aprecia la presencia de un sensor de presión (19) que mide, opcionalmente registrando y controlando, la presurización y despresurización de la cámara estanca (3). Así mismo, se aprecia la sonda de un primer sensor de temperatura (20) destinado a medir, y registrar, la temperatura del fluido presurizador (10), con o sin material barocalórico en suspensión, alojado en la cámara estanca (3) de manera continua.

Por otro lado, se aprecia una sonda de un segundo sensor de temperatura (20’) configurado para medir la temperatura de una muestra de material barocalórico (8) compacta posicionada en el interior del portamuestras (7). En esta realización, el portamuestras (7), en forma de cesta, se encuentra fijado a la tapa (5) mediante la sujeción (9), que permite variar la posición de dicho portamuestras (7) en sentido vertical dentro de la cámara estanca (3).

Así mismo, se muestra el émbolo móvil (17), destinado a transmitir presión a la cámara de ensayo (3), cuyo movimiento, ascendente en este caso, queda limitado por el al menos un tope (6), preferiblemente roscado interiormente en la cámara estanca (3). Finalmente, se muestra la capa aislante (12) dispuesta en la superficie interior de la cámara estanca (3) y en la superior del émbolo móvil (17).

Claims (16)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo para la determinación de la respuesta térmica de una muestra de material barocalórico (8) caracterizado por que comprende

A. Un cuerpo principal (2) que comprende una cámara estanca (3), donde la cámara estanca (3) presenta una entrada y está configurada para contener en su interior un fluido presurizador (10) y la muestra de material barocalórico (8) de manera compacta o dispersa en dicho fluido presurizador (10);

B. Un sistema térmico (11) configurado para modificar la temperatura del fluido presurizador (10) contenido de la cámara estanca (3) del cuerpo principal (2); C. Un sistema de generación de presión hidrostática (15) configurado para modificar la presión del fluido presurizador (10) contenido en la cámara estanca (3) del cuerpo principal (2); y

D. Un sistema de monitorización de temperatura y presión (18) que comprende:

<o>Al menos un sensor de temperatura (20) configurado para medir la temperatura del fluido presurizador (10) contenido en la cámara estanca (3), y

<o>Un sensor de presión (19) configurado para medir la presión del fluido presurizador (10) contenido en la cámara estanca (3).

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, donde la cámara estanca (3) comprende un portamuestras (7), permeable al fluido presurizador (10), configurado para alojar en su interior la muestra de material barocalórico (8) en forma compacta.

3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 2, donde el portamuestras (7) comprende una sujeción (9) configurada para fijar el portamuestras (7) en el interior de dicha cámara estanca (3).

4. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde el sistema de monitorización de temperatura y presión (18) comprende dos sensores de temperatura (20, 20’), donde un primer sensor de temperatura (20) está configurado para medir la temperatura del fluido presurizador (10) y un segundo sensor de temperatura (20’) está configurado para medir la temperatura de la muestra del material barocalórico (8) en forma compacta.

5. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde el sistema térmico (11) es un baño termostático (14) conectado a un intercambiador de calor (13) situado en el interior de la cámara estanca (3).

6. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde el sistema de generación de presión hidrostática (15) comprende un émbolo móvil (17).

7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, donde el sistema de generación de presión hidrostática (15) comprende una bomba hidráulica (16) configurada para desplazar el émbolo móvil (17).

8. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde los sensores del sistema de monitorización de temperatura y presión (18) son sensores de medición continua.

9. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, donde el fluido presurizador (10) es un fluido caloportador.

10. Método de determinación de la respuesta térmica de una muestra de material barocalórico en el dispositivo descrito en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por que el método comprende las siguientes etapas:

A. introducir una muestra de material barocalórico (8) y un fluido presurizador (10) en el interior de la cámara estanca (3);

B. alcanzar una presión P0 y una temperatura T0 inicial de consigna en el fluido presurizador (10);

C. modificar la presión del fluido presurizador (10) a una presión P1, superior o inferior a P0;

D. detectar y medir el cambio de temperatura; y

E. determinar la respuesta térmica de la muestra de material barocalórico (8).

11. Método de determinación de la respuesta térmica de acuerdo con la reivindicación 10, donde la etapa C) modificar la presión del fluido presurizador (10) a una presión P1 y medir la variación de temperatura del fluido presurizador (10) es una secuencia escalonada.

12. Método de determinación de la respuesta térmica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 11, donde el método comprende además una etapa de estabilización de la muestra de material barocalórico (8) a la temperatura de consigna (T0) posterior a la modificación de la presión del fluido presurizador (10).

13. Método de determinación de la respuesta térmica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, donde la etapa C) comprende un ciclo de presurización / despresurización que comprende:

1. Presurizar el fluido (10) y medir el cambio de temperatura del fluido presurizador (10), y

2. Despresurizar el fluido (10) y medir el cambio de temperatura del fluido presurizador (10).

14. Método de determinación de la respuesta térmica de acuerdo con la reivindicación 13, donde el ciclo de presurización/despresurización comprende una estabilización a la temperatura de consigna (T0) de la muestra de material barocalórico (8) entre las etapas C1 y C2.

15. Método de determinación de la respuesta térmica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, donde la etapa C) comprende, además, la medida de la variación de temperatura de la muestra de material barocalórico (8).

16. Método de determinación de la respuesta térmica de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 15, donde la medición de la presión y la temperatura es un proceso continuo.