Un medidor Gardon o medidor de lámina circular es un sensor de flujo de calor diseñado principalmente para la medición de radiación de alta intensidad . Es un sensor diseñado para medir la densidad del flujo de radiación (en vatios por metro cuadrado) desde un campo de visión de 180 grados. La aplicación más común de los medidores Gardon es en las pruebas de exposición de materiales de muestra para determinar su resistencia al fuego y las llamas.
Aunque los sensores de flujo de calor se pueden fabricar según varios diseños, el sensor de un calibre Gardon consiste en una lámina conectada al cuerpo del sensor en su radio externo y conectada a un cable delgado en el centro, llamado así por su creador Robert Gardon. [1] El centro y el costado de la lámina son la unión caliente y fría de un termopar respectivamente. Cuando la radiación golpea el sensor, esto genera una señal. Por lo general, se enfría con agua y no requiere energía para funcionar. Un calibre llamado Schmidt-Boelter tiene la misma apariencia externa que un calibre Gardon, pero emplea una tecnología de sensor diferente. El Schmidt-Boelter tiene un cable de constantán enchapado envuelto alrededor de un chip aislante. [2] Ambos son sensores de flujo de calor. La única diferencia es práctica; los calibres Gardon se pueden fabricar de tal manera que resistan niveles de flujo extremadamente altos. El rango para la tecnología Schmidt-Boelter es más limitado. Por otro lado, la tecnología Schmidt-Boelter puede alcanzar sensibilidades más altas con un tiempo de respuesta más bajo. Nota: Las imágenes de esta página corresponden a un medidor Schmidt-Boelter. Si bien su apariencia externa es similar, la construcción interna no es la de un medidor Gardon. La construcción de ambos se detalla en la explicación.
Un espectro de radiación de alta intensidad se extiende aproximadamente de 300 a 2800 nm. Los medidores Gardon suelen cubrir ese espectro con una sensibilidad espectral lo más “plana” posible.
Para una medición de densidad de flujo o irradiancia se requiere por definición que la respuesta a la radiación del “haz” varíe con el coseno del ángulo de incidencia; es decir, respuesta completa cuando la radiación llega al sensor perpendicularmente (normal a la superficie, ángulo de incidencia de 0 grados), respuesta cero cuando la radiación está en el horizonte (ángulo de incidencia de 90 grados, ángulo cenital de 90 grados) y 0,5 cuando el ángulo de incidencia es de 60 grados. De la definición se desprende que un medidor Gardon debe tener una denominada “respuesta direccional” o “respuesta de coseno” que esté cerca de la característica de coseno ideal.
Para lograr las características direccionales y espectrales adecuadas, los componentes principales de un medidor Gardon son:
El revestimiento negro del sensor de termopila absorbe la radiación que se convierte en calor. El calor fluye a través del sensor hacia la carcasa del sensor y desde la carcasa hacia el agua de refrigeración. El sensor de termopila genera una señal de salida de voltaje que es proporcional al flujo de calor.
Los medidores Gardon se utilizan con frecuencia en las pruebas de fuego. Normalmente se instalan en forma vertical y junto a la muestra que se está probando. Los medidores Gardon o Schmidt Boelter son sensores de flujo de calor sin protección y son muy sensibles a la convección local . En general, los usuarios deben asegurarse de que:
Los manómetros Gardon están estandarizados según la norma ASTM .