Diseño, construcción y calibración de un radiómetro para medir emisividad espectral direccional. Aplicación a materiales de interés tecnológico

Abstract

Se ha diseñado, construido, montado y calibrado un nuevo radiómetro para medir emisividad espectral direccional en función de la temperatura, el ángulo de emisión y las condiciones ambientales. El dispositivo consta de cuatro módulos principales: cámara portamuestras, cuerpo negro, óptica de entrada y sistema de detección basado en un espectrómetro de transformada de Fourier. Se ha realizado un análisis detallado de distintos métodos de medida directa de la emisividad, y de sus errores sistemáticos. Además se muestra el cálculo de errores aleatorios para el método de medida utilizado. Para la validación del equipo se han realizado medidas de emisividad en hierro puro. Estas medidas contribuyen a que dicho material pueda ser utilizado como patrón en medidas de emisividad. Por otra parte, utilizando este nuevo radiómetro se han realizado medidas de emisividad en materiales de gran interés tecnológico. Así, se presentan valores de emisividad para aleaciones aeronáuticas (Inconel, René y Haynes), y para el Carburo de Wolframio, que se trata de un material de alta dureza frecuentemente utilizado en las herramientas de corte. En general, se estudia la dependencia de la emisividad con el acabado superficial, la longitud de onda, la temperatura y el estado de oxidación de las muestras. Adicionalmente, se han realizado medidas de emisividad durante procesos de oxidación in situ que permiten obtener la variación del espesor de óxido con el tiempo, y a partir de ésta, obtener información acerca de las cinéticas de oxidación (tipo de crecimiento, velocidad de crecimiento y energía de activación)