Princípios da Placa Quente Protegida

1 Objetivo, campo de aplicação e restrições

1.1 Objetivo

Esta Norma descreve um método absoluto para a determinação, em regime permanente, da resistência e da condutividade térmicas de materiais sólidos, usando-se a aparelhagem denominada de placa quente protegida, tendo a placa uma largura total ou diâmetro acima de 200 mm e uma largura do anel de guarda entre 1/4 e 1/6 do diâmetro ou da largura total.

1.2 Campo de aplicação

O método se aplica para a medição, em regime permanente, da resistência e da condutividade térmicas de materiais sólidos ou granulares, compactados ou não, nas seguintes faixas:

1. resistência térmica (R) acima de 0,02 m²K/W;
2. condutividade térmica (l) abaixo de 2 W/(m K).

1.3 Restrições na determinação da condutividade térmica

Os materiais para os quais este método é aplicado podem ser divididos em três categorias, como segue:

1. materiais homogêneos e isotrópicos, através dos quais o calor é transmitido somente pelo sólido, tais como plásticos densos, borrachas e vidros;
2. materiais porosos termicamente homogêneos, através dos quais o calor pode ser transmitido por uma combinação dos processos de condução, convecção e radiação, como no caso de materiais fibrosos, celulares e granulares;
3. materiais termicamente não homogêneos, através dos quais o calor pode ser transmitido por condução ou uma combinação de modos como no item b, formando estruturas compostas de modo que o transporte de calor não seja uniforme através dos mesmos.

Nota: Materiais termicamente homogêneos no contexto desta seção são materiais cuja condutividade térmica em qualquer temperatura não seja afetada por uma mudança no gradiente de temperatura, na espessura ou na área dos corpos-de-prova. Materiais que contém uma distribuição aleatória de inclusões ou cavidades de pequenas dimensões em relação a espessura dos corpos-de-prova são considerados como homogêneos. Este, porém, não é o caso de corpos-de-prova compostos que distorcem a distribuição do fluxo de calor.

A condutividade térmica pode ser considerada como propriedade intrínseca dos materiais classificados na categoria (a) e nenhuma restrição se aplica à sua determinação por este método.

Por outro lado a condutividade térmica não pode ser considerada como propriedade intrínseca dos materiais classificados na categoria (b). Porém, considerando que estes materiais são termicamente homogêneos, o conceito de uma condutividade térmica pode ser empregado para descrever o seu comportamento em aplicações práticas diversas.

O comportamento de materiais termicamente não homogêneos, categoria (c), não pode em nenhuma circunstância ser descrito em termos de condutividade térmica. Somente se pode fazer referência a uma resistência térmica dos corpos-de-prova sob as condições de ensaio, ou seja, a uma espessura, a um gradiente de temperatura e emissividades particulares das superfícies envolvidas.

Para materiais isolantes de baixa densidade, nos quais a radiação é um modo importante de transferência de calor, a espessura dos corpos-de-prova pode influenciar no valor da propriedade medida. A metodologia de ensaio destes materiais é detalhada nas normas ASTM C-177 e BS 874.

http://www.labeee.ufsc.br/conforto/textos/termica/t4-termica/texto4-0299.html

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Características Térmicas e Desempenho

O filme Victrex® APTIV™ substitui metal nos trocadores de calor da Makatec, apresentando desempenho superior e custos reduzidos.

A Makatec, uma companhia alemã que está atingindo novos mercados com sua inovadora tecnologia em membranas para uso em aplicações de aquecimento e refrigeração, selecionou o filme APTIV™ da Victrex para substituir o metal em seu trocador de calor espiral. O trocador transfere calor entre fluidos e gases e pode, também, ser usado como um condensador e vaporizador a ser desenvolvido nas indústrias de biotecnologia, farmacêutica e de processamento de alimentos.

“Comparado ao metal, o filme APTIV™ é um produto extremamente versátil que oferece diversas capacidades e desempenhos sob várias circunstâncias exigentes,” disse Uwe Marburger, diretor de negócios dos filmes APTIV™ da Victrex, na Europa. “Usando o filme APTIV™ no trocador de calor, a Makatec conseguiu reduzir o custo geral de sistemas, aumentando desempenho e aprimorando o projeto.” O filme APTIV™, feito com o polímero Victrex® PEEK™, é envolvido com uma colagem espiral de alta resistência térmica para fornecer a combinação certa de desempenho em altas temperaturas e de resistência química. O trocador de calor da Makatec, feito com o filme, consegue coeficientes de transferência térmica na escala de 1 kW/m2K, comparável aos convencionais trocadores de calor a placa (PHE). O projeto em espiral próprio permite áreas de troca de calor por volume específico de até 1000 m2/m3.

O trocador de calor da Makatec é ecologicamente correto e 100% reciclável. O filme APTIV™ tem pouco peso, fornece uma barreira eficaz contra muitos líquidos e gases, suporta temperaturas de solda sem chumbo, é livre de halogênio, complacente com RoHS e pode ser usado para fabricar produtos complacentes com a mesma diretriz orientadora. As superfícies lisas do filme APTIV™ reduzem significativamente o risco de acúmulo de resíduo dentro do trocador de calor, minimizando assim o perigo da contaminação microbiana. Os trocadores de calor da Makatec são apropriados para o uso em sistemas de abastecimento de água potável e no setor do alimentício, bem como em aplicações na indústria farmacêutica e na biotecnológica.

Além das diversas características de alto desempenho, o filme APTIV™ ainda trouxe ao projeto do trocador de calor, uma redução de custo total de sistemas. O design simples da Makatec fornece rapidez e baixo custo de montagem, mesmo para especificações únicas, a exemplo das instalações. O produto de Makatec custa significativamente menos do que um trocador de aço inoxidável. Além disso, se comparados aos trocadores de calor a placas (PHE) convencionais, os custos operacionais são reduzidos devido à queda de pressão mínima que o motor da bomba exige. Os custos de manutenção e de serviço são igualmente reduzidos por causa da resistência à corrosão do filme APTIV™.

Marburger conclui, “o filme APTIV™ fornece muitos benefícios para o trocador de calor da Makatec. Sua versatilidade e alto desempenho fazem-lhe o material de escolha onde há demanda crescente para projetos de aplicações com durabilidade, postura ecologicamente correta e redução de peso e de custo. O filme APTIV™ da Victrex oferece as propriedades de desempenho do polímero Victrex® PEEK™, incluindo: capacidade de suportar alta temperatura; resistência química excelente; excepcional da durabilidade e resistência a riscos; resistência à radiação proeminente; propriedades mecânicas superiores; excelentes propriedades elétricas e de barreiras, combinadas toda com a facilidade do processamento inerente em um material termoplástico, em um formato de filme para vencer todos esses desafios.”.

http://www.revistafator.com.br/ver_noticia.php?not=56423

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Difusividade Térmica e a Previsão do Tempo

Agência FAPESP – Um modelo computacional para representação de superfícies urbanas em modelos atmosféricos de previsão de tempo e de tempestades foi desenvolvido por Hugo Abi Karam, pesquisador do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG) da Universidade de São Paulo (USP). Batizado como t-TEB, a ferramenta, que fornece condições micrometeorológicas de ruas, paredes e telhados de cidades de clima tropical, foi criada para ser incorporada ao modelo de previsão de tempestade conhecido como ARPS (The Advanced Regional Prediction System, na sigla em inglês), criado pela Universidade de Oklahoma, dos Estados Unidos, e que, por ter código livre, atualmente é utilizado pelo Grupo de Hidrometeorologia do IAG para a região metropolitana de São Paulo.
“A superfície das cidades no ARPS é representada como se fosse uma camada de areia, que pode ser umedecida por causa da precipitação, sem qualquer tipo de construção ou ruas asfaltadas. O nosso modelo, desenvolvido em colaboração com pesquisadores franceses, permite a substituição dessa superfície de areia por elementos computacionais que lembram uma metrópole, fazendo com que as ilhas de calor urbanas sejam simuladas e representadas com maior precisão”, disse Karam à Agência FAPESP.
“Essas adaptações ao modelo ARPS permitirão uma melhor previsão de tempestades em até 24 horas, primeiro na cidade de São Paulo e posteriormente no Rio de Janeiro”, explicou o também professor do Instituto de Geociências da Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ).
O t-TEB, que faz o diagnóstico dos fluxos de calor e energia trocados entre a atmosfera e as superfícies urbanas, terá outras importantes aplicações. “Temos necessidade de fazer boas previsões da precipitação nas áreas urbanas para o manejo dos reservatórios de água potável que normalmente estão em volta das cidades, além da melhor caracterização do conforto ambiental das cidades com a simulação da distribuição de ondas de calor ao longo da malha urbana”, disse Karam.
Um artigo sobre o modelo computacional foi submetido à revista Theoretical and Applied Climatology. “Só estamos esperando essa publicação para que o código-fonte do t-TEB possa ser divulgado para livre acesso dos pesquisadores interessados”, disse o pesquisador.
Cânions urbanos: Segundo Karam, entre as possibilidades de pesquisa com o t-TEB estão estudos da estrutura dos grandes turbilhões da camada-limite atmosférica sobre áreas urbanizadas tropicais e a investigação do papel da camada-limite urbana na dispersão de poluentes atmosféricos e no desenvolvimento de tempestades.
“O tipo de modelagem proporcionado pelo t-TEB representa para as áreas urbanas o que os modelos de vegetação, desenvolvidos nos Estados Unidos no fim da década de 1970, representaram para superfícies vegetadas. Esses últimos levam em conta características como temperatura das folhas e o bombeamento de umidade do solo pelas raízes das árvores. Nosso modelo, no entanto, é particularmente dedicado para a simulação das condições encontradas somente em cidades tropicais”, destacou.
O t-TEB calcula os componentes do balanço de radiação e energia de superfícies urbanas por meio de um conjunto de “cânions urbanos”. “Os cânions urbanos são definidos pelo volume de ar entre as superfícies da rua, as paredes verticais dos prédios e o espaço aéreo que se abre do topo dos edifícios para a esfera celeste. O modelo é forçado pelas condições meteorológicas medidas em estações com sensores instaladas sobre o telhado de um prédio da área de interesse”, explicou.
Os cânions apresentam condições microclimáticas particulares, que são associadas a fatores como geometria,
largura da via, altura das paredes, presença de vegetação, sombras, ventilação, emissão antrópica de calor, umidade e poluentes atmosféricos. “A geometria dos cânions urbanos, definida pela razão entre a altura dos edifícios e a largura da rua, permite que a capacidade e difusividade térmica dos materiais superficiais sejam empregadas na determinação das temperaturas das superfícies urbanas”, disse Karam.
O modelo permite ainda a determinação das condições de incidência, emissão, reflexão múltipla e absorção de
radiação solar e infravermelha dos cânions urbanos. O t-TEB foi desenvolvido em parte no IAG-USP e em parte
em estágio de Karam no Centro Nacional de Pesquisas Meteorológicas, na França, durante pós-doutorado com
bolsa da FAPESP.

Maiores detalhes sobre difusividade térmica em: www.protolab.com.br

O que é condutividade térmica?

Condutividade térmica é uma propriedade física dos materiais que descreve a habilidade dessa de conduzir calor.

Equivale a quantidade de calor Q transmitida através de uma espessura L, numa direção normal a superfície de área A, devido ao gradiente de temperatura ΔT, sob condições de estado fixo e quando a transferência de calor é dependente apenas do gradiente de temperatura.

O que é difusividade térmica?

A difusividade é uma variável mais importante para o controle térmico das construções do que a condutividade (λ), porque expressa quão rapidamente um corpo se ajusta por inteiro à temperatura de seu entorno. Materiais de baixa difusividade retardam a transferência de variações externas de temperatura para o interior das construções, por exemplo.

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Serviços prestados

• ENSAIOS DE CONDUTIVIDADE TÉRMICA E DIFUSIVIDADE TÉRMICA

• DETERMINAÇÃO DE CALOR ESPECÍFICO

• DESENVOLVIMENTO E FABRICAÇÃO DE PROTÓTIPOS

• CONSULTORIA EM DESENVOLVIMENTO E OTIMIZAÇÃO DE MATERIAIS

• PROJETOS ESPECIAIS

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