Relatório 3 - ISOLAMENTO TÉRMICO- ALEX

Prévia do material em texto

PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS 
 
 
 
R. Dom José Gaspar, 500 - Coração Eucarístico, Belo Horizonte - 
MG, 30535-901 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISOLAMENTO TÉRMICO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Belo Horizonte 
2021 
Alex Silva Simões Junior 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISOLAMENTO TÉRMICO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Belo Horizonte, 12 de setembro de 2021 
 
SUMÁRIO 
1. Introdução ................................................................................................. 
2. Objetivo geral 
............................................................................................ 
3. Metodologia 
............................................................................................... 
4. Resultados 
.................................................................................................. 
5. Analise de resultados 
.................................................................................. 
6. Conclusões 
................................................................................................. 
7. Referências 
bibliográficas............................................................................ 
 
1. Introdução 
 
A condutividade térmica é uma das propriedades físicas mais importantes de 
um material quando se deseja aplica-lo em sistemas térmicos e descobrir seu 
real comportamento diante de uma adição ou remoção de calor. A sua 
determinação experimental apresenta algumas dificuldades e, portanto, requer 
algumas considerações especiais na determinação dos fatores necessários 
para o seu cálculo, e em alguns casos uma precisão maior nas medições para 
evitar erros. Há vários métodos para a determinação da condutividade térmica 
de um material, e neste trabalho, apresentaremos o método através da fórmula 
da condução térmica por Fourier em cilindros de polietileno (sistema radial) 
com extremidades isoladas, a partir de temperaturas medidas por termopares 
em diferentes pontos de uma barra. 
 
2. Objetivo 
Determinar experimentalmente a condutividade térmica do polietileno 
expandido, o coeficiente de transferência de calor entre a superfície externa do 
isolante e o ambiente e o raio crítico do isolamento. 
 
 
3. METODOLOGIA 
3.1 Materiais 
Para este experimente em especifico foi utilizado: 
 
• Tubo de cobre 
• Isotubo polietileno 
• Termopares tipo T 
• Voltímetro 
• Amperímetro 
• Milivoltímetro 
• Chave seletora 
• Resistência elétrica 
 
 
 
3.2 Procedimento experimental 
 
Para o seguinte experimento foram distribuídos os termopares na face de 
contato entre o tubo de cobre a parede do polietileno e também na parede 
externa. Em seguida, foi ligada a resistência elétrica, fez – se a medição da 
temperatura ambiente e aguardou-se o sistema entrar em equilíbrio. 
 
 
Fonte: Elaboradas pelos autores 
 
 
4. RESULTADOS 
Foram encontrados os seguintes resultados a partir dos dados fornecidos e 
posteriormente a plotagem dos dados: 
Tabela 1 – Tensão em cada termopar 
TERMOPAR 
INTERNO 
TERMOPAR 
EXTERNO 
pos. tensão unid. pos. tensão unid. 
1 1,06 mV 1 0,41 mV 
2 1,1 mV 2 0,48 mV 
3 1,05 mV 3 0,36 mV 
 
Fonte: Elaboradas pelos autores 
 
Tabela 2 – Tensão e temperatura nos termopares 
 
Fonte: Elaboradas pelos autores 
 
Gráfico 1 - Curva de calibração dos Termopares tipo T 
 
Fonte: Elaboradas pelos autores 
TERMOPAR INTERNO TERMOPAR EXTERNO
pos. tensão unid. Temp. unid. pos. tensão unid. Temp unid.
1 1,06 mV 51,71506 °C 1 0,41 mV 36,11441 °C
2 1,1 mV 52,6751 °C 2 0,48 mV 37,79448 °C
3 1,05 mV 51,47505 °C 3 0,36 mV 34,91436 °C
y = 24,001x + 26,274
30
40
50
60
70
80
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4
T
em
p
er
at
u
ra
 m
ed
id
a 
( 
°C
)
Termopar tipo T (mV)
CURVA DE CALIBRAÇÃO TERMOPARES TIPO 
"T"
Gráfico 2 - Leitura dos termopares internos 
 
Fonte: Elaboradas pelos autores 
 
 
Gráfico 3 - Leitura dos termopares externos 
 
Fonte: Elaboradas pelos autores 
 
y = 24,001x + 26,274
51,4
51,6
51,8
52
52,2
52,4
52,6
52,8
1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,1 1,11
T
em
p
er
at
u
ra
 i
n
te
rn
a 
(°
C
)
Tensão termopar tipo T (mV)
Tensão x Temperatura (interna)
y = 24,001x + 26,274
34,5
35
35,5
36
36,5
37
37,5
38
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6T
em
p
er
at
u
ra
 e
xt
er
n
a 
d
o
 p
o
li
et
il
en
o
 
(°
C
)
Tensão termopar tipo T (mV)
Tensão x Temperatura (externa)
Tabela 3 – Dados gerais do experimento 
 
Fonte: fornecida pelo professor 
 
 
 
5. ANÁLISE DOS RESULTADOS 
A fim de corrigir erros experimentais na leitura térmica do isotubo usou-se a 
média aritmética para as temperaturas internas e externas e considerando a 
igualdade entre os fluxos elétrico, condutivo e convectivo com a aplicação das 
leis de Fourier e Resfriamento de newton para obtenção dos coeficientes de 
condutividade e convectividade respectivamente. 
Tendo obtido os coeficientes térmicos de convectividade h e de condução k, 
obteve-se o raio crítico aplicando a relação rc = k/h 
 
Tabela 4 – resultados encontrados 
 
 
 
 
 
 
 
6. CONCLUSÕES 
 
A partir desta prática, esperava-se determinar experimentalmente a condutividade 
térmica da espuma de polietileno, coeficiente de transferência de calor entre a 
superfície externa do isolante e ambiente, e o raio crítico do isolamento. Pode-se 
concluir que o isotubo de polietileno é um bom isolante térmico de alta eficiência pois 
seu coeficiente de emissividade térmica é muito baixo sendo amplamente utilizado 
como isolamento térmico devido a tais características. 
 
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
MARINHO, André Muller, Medição de condutividade térmica. Disponível em: 
<<http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAWH8AG/condutividadetermica>> 
Acessado em 12 setembro de 2021. 
 
SILVA, Domiciano Correa Marques da,Termologia – Lei de Fourier, Mundo 
Educação. Disponível em: <<https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/fisica/lei-
fourier.htm>>. Acessado em 12 setembro de 2021.