Por que meus números de resistividade térmica são tão altos?
As partículas do solo têm uma ampla faixa de resistividades (~15 a 700 °C-cm/W), enquanto a água (172 °C-cm/W) e o ar (~4000 °C-cm/W) têm valores mais finitos. A mistura de partículas do solo, água e ar que compõe a característica de um solo tem um grande impacto na resistividade térmica. O aumento da umidade do solo normalmente diminui a resistividade térmica do solo. Por outro lado, quanto mais ar houver na mistura de solo, ar e água, maior será a resistividade. O ar nos poros do solo faz parte da composição natural do solo, portanto, não deve ser eliminado da consideração. Se as leituras de resistividade térmica do solo natural forem altas devido ao ar, talvez você deva considerar um aterro projetado.
As agulhas pequenas de "laboratório" são frágeis?
Todas as sondas de agulha aquecida têm um aquecedor interno e um sensor de temperatura que é preenchido com um epóxi térmico, mas a resistência da agulha está no "tubo" de aço inoxidável. Forçar a agulha pode fazer com que ela se dobre, o que pode danificar o circuito do sensor. Se estiver diante de um solo duro, é possível usar um pino piloto ou uma furadeira para criar um pequeno orifício piloto. Ao fazer isso, certifique-se de que o encaixe da agulha esteja firme. Caso contrário, crie um novo orifício ou use graxa térmica para preencher as lacunas de ar.
O site TEMPOS do METER atende aos requisitos do padrão IEEE ou ASTM?
O TEMPOS é classificado como uma sonda de "laboratório" de acordo com o padrão IEEE 442. Entretanto, muita coisa mudou desde que o padrão IEEE foi escrito em 1981. O padrão IEEE está sendo revisado, e as agulhas menores de "laboratório" estão sendo consideradas para o trabalho de campo. Desde que o solo de interesse possa ser acessado e o usuário siga as precauções dos instrumentos para medições de campo, uma sonda de "laboratório" pode, na verdade, ser mais precisa do que uma sonda de campo grande. (Em outras palavras, mesmo que a agulha do TEMPOS seja do tamanho da sonda de laboratório, é possível usá-la no campo com bons resultados).
Observação: A norma ASTM não exige comprimentos específicos de agulha para aplicações específicas.
Os cálculos para calcular a resistividade térmica são difíceis de fazer?
Os cálculos matemáticos para calcular a resistividade térmica do solo não são muito complexos, mas fazer qualquer cálculo manualmente pode levar a erros. A maioria dos instrumentos de agulha aquecida disponíveis comercialmente faz todos os cálculos e fornece o número da resistividade. O mesmo pode ser dito sobre as medições do conteúdo de água do solo.
Posso testar o solo congelado com a técnica da agulha aquecida?
O solo congelado pode ser testado com uma agulha aquecida, desde que a temperatura esteja dentro das especificações do instrumento. Não tente medir a resistividade térmica do solo logo após o congelamento, pois a mudança de fase invalida a medição.
Qual é o maior tamanho de grão que posso testar com uma pequena agulha aquecida?
Uma pequena agulha aquecida (~100 mm de comprimento, ~2,5 mm de diâmetro) pode testar grãos de solo de até cerca de 2 mm. Nesse ponto, as lacunas de ar começam a oferecer mais resistência térmica do que o próprio solo. A graxa térmica e os tempos de leitura mais longos podem ajudar a superar o erro causado pelos espaços de ar. No entanto, não ignore as lacunas de ar no solo, pois o método de fonte de calor de linha, no qual o projeto da agulha aquecida se baseia, imita a dissipação de calor de um cabo de energia subterrâneo. Se houver lacunas de ar no solo, isso afetará o fluxo de calor do cabo de alimentação.
Quanto tempo devo esperar entre as leituras?
Trate cada leitura como um novo teste. Aguarde de 2 a 5 minutos antes de fazer uma leitura. Ao fazer várias leituras, alguns usuários consideram vantajoso usar duas agulhas (com o espaçamento adequado), movendo o controlador de sensor para sensor.
Quanto tempo devo esperar após a inserção da agulha para iniciar a leitura?
2 a 5 minutos. Entretanto, essa resposta depende muito do tamanho da agulha e da diferença de temperatura entre o solo/material de interesse e a agulha. Normalmente, as agulhas são de aço inoxidável e, portanto, têm uma alta condutividade térmica e podem entrar em equilíbrio de temperatura com o ambiente muito rapidamente. Mas o desvio de temperatura (além do aquecimento da agulha) durante uma leitura pode causar erros. É melhor prevenir e esperar os 5 minutos para garantir que a agulha e a amostra estejam em equilíbrio.
Posso fazer medições de campo com uma agulha pequena (por exemplo, 100 mm de comprimento)?
Pequenas sondas de "laboratório" podem ser usadas no campo, desde que o solo de interesse esteja acessível. Considere o mesmo que remover uma amostra de solo e levá-la ao laboratório. Sugere-se a realização de várias medições para verificar a variabilidade na amostra de interesse.
Como posso acessar o solo de interesse no campo?
As duas principais maneiras de acessar o solo para teste são extrair amostras de núcleo de perfuração ou cavar um poço de teste. As amostras de núcleo retiradas da profundidade de interesse podem ser testadas no local ou enviadas para um laboratório. Um poço de teste permite a realização de testes no campo ou a retirada de amostras para envio ao laboratório. Além disso, é uma boa ideia observar o solo de interesse para procurar camadas de estratos e inconsistências no solo. Lembre-se de que os testes de campo não fornecem o quadro completo da resistividade térmica de um solo como os testes de laboratório.
Qual é a diferença entre uma sonda de "campo" e uma sonda de "laboratório"?
Em alguns padrões, as sondas de campo foram concebidas e projetadas para medir a resistividade térmica de uma grande amostra representativa do solo. As sondas de campo são agulhas grandes (~ 1 metro de comprimento) que emitem muito calor. Infelizmente, sua resolução de temperatura é bastante ruim. Assim, a medição requer muita energia e tempo para criar uma mudança de temperatura suficiente para obter resultados precisos. As agulhas do tipo "laboratório" têm uma resolução de temperatura incrível (0,0001 °C) e, com algumas medições de 5 minutos, podem caracterizar com precisão a resistividade térmica da maioria dos solos. As agulhas pequenas também exigem muito menos energia (4 pilhas AA) do que uma sonda de campo. Lembre-se de que as medições de campo fornecem apenas a resistividade térmica do solo em seu teor de umidade atual. São necessários testes de laboratório para obter um quadro completo da resistividade térmica do solo.
Qual é a sua experiência no desenvolvimento de sensores de umidade do solo para o Phoenix Rover do JPL da NASA? Por que o sensor também registrou a condutividade térmica? Houve alguma descoberta interessante?
Não nos faça começar! A experiência foi ótima no geral. A equipe com a qual trabalhamos no JPL era formada por cientistas e engenheiros muito bons. As medições das propriedades térmicas tinham o objetivo de ser uma verdade fundamental para os dados de propriedades térmicas do regolito com sensoriamento remoto, que são essenciais para compreender a profundidade de penetração do calor solar. Todas as funções de medição do TECP funcionaram bem, e o projeto é considerado muito bem-sucedido. Talvez a descoberta mais importante tenha sido a migração da fase de vapor da água para o regolito à medida que o regolito esfriava com a aproximação do inverno marciano. O aumento da permissividade dielétrica que o TECP mediu foi muito maior do que o esperado, provavelmente devido à interação da água com sais de perclorato na fase não congelada. Gravamos um vídeo com o principal pesquisador do JPL há algum tempo. Você pode conferi-lo aqui.
Qual é o tamanho ideal de amostra a ser usado com o TEMPOS?
Há diversas variáveis a serem consideradas para garantir que você tenha o tamanho correto da amostra. Leia esta nota de aplicação para ajudar a determinar o tamanho ideal da amostra para sua aplicação.