Estudio comparativo de aproximaciones al modelo RG en un sistema fotoacústico diferencial en modo de reflexión
DOI:
https://doi.org/10.37636/recit.v9n3e478Palabras clave:
Efusividad térmica, Respuesta fotoacústica, Aproximaciones de la presión relativa compleja, Celda fotoacústica diferencialResumen
En este trabajo se presenta un estudio comparativo de aproximaciones a la respuesta fotoacústica obtenida del modelo de Rosencwaig – Gersho (RG) para una celda fotoacústica diferencial en modo de reflexión, con el propósito de evaluar su validez en la determinación de la efusividad térmica. Se propone una configuración integrada por dos celdas fotoacústicas convencionales idénticas, en las que la razón de las respuestas fotoacústicas permite reducir el número de parámetros geométricos, ópticos y térmicos, simplificando el tratamiento matemático. Se desarrollan aproximaciones de orden cero, primer y segundo orden para la razón de presiones relativas complejas, y su desempeño se evalúa mediante el error porcentual respecto a la expresión completa del modelo RG. El análisis se realiza para frecuencias de modulación entre 1 y 2000 Hz, utilizando aire como gas de trabajo y aluminio como transductor térmico en ambas celdas y, en una celda, se emplea acero como material de soporte y además se usa como referencia, mientras que en la otra se trabajan efusividades térmicas entre 5.85 y 36500 Wꞏs1/2/m2ꞏK en el material de soporte bajo estudio. Los resultados muestran que la aproximación de orden cero presenta desviaciones significativas, mientras que la aproximación de primer orden ofrece un balance óptimo entre simplicidad y precisión, siendo esta la más adecuada para describir la respuesta fotoacústica del sistema diferencial. El método propuesto constituye una alternativa no intrusiva, reproducible y de bajo costo para la caracterización térmica de materiales, con potencial aplicación en sistemas líquidos, procesos de enfriamiento, biomateriales y diversas áreas de la ingeniería.
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