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relatorio tranferencia de calor pratica 1

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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS 
Curso de Graduação em Engenharia Mecânica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ISOLAMENTO TÉRMICO – DETERMINAÇÃO DA CONDUTIVIDADE 
TÉRMICA DO POLIETILENO E DA ESPESSURA CRÍTICA DO 
ISOLAMENTO 
 
Prática 01 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Contagem 2019 
INTRODUÇÃO 
 
 Os sistemas cilíndricos e esféricos são as formas geométricas que representam a 
dissipação do calor e um gradiente direcional radial, e que por sua vez são tratados 
como unidimensionais. Neste experimento analisaremos o isolamento térmico em um 
cilindro para determinação da condutividade térmica da isolante lã de rocha. 
 A condutividade térmica (k) é a capacidade de um material de conduzir calor, e 
quanto maior for o valor da condutividade térmica do material mais calor o material 
conduzira, materiais chamados de dissipadores térmicos, em relação ao de menor valor 
de condutividade térmica, chamados de isolantes térmicos. 
Tendo em mente a Lei de Fourier, podemos definir uma equação para encontrar o valor 
da condutividade térmica de um material. Essa equação será chamada de equação 
𝑞𝑥=−𝑘𝐴𝛥𝑇𝐿 
 Onde qx é a taxa de calor, k a condutividade térmica do material, A corresponde a 
área da barra, ΔT a diferença entre as temperaturas e o L o comprimento do material. 
 Com base na lei do balanço de energia abaixo será possível o valor da condutividade 
térmica do material onde: 
 
 
 
OBJETIVOS 
 Este presente relatório tem como objetivo determinar a condutividade térmica do 
polietileno, bem como a partir dos dados obtidos na pratica e dos cálculos realizados, 
determinar a espessura crítica. 
 
 
 
DESENVOLVIMENTO 
 Para a presente prática, foram utilizados os seguintes aparatos experimentais: 
 Tubo de cobre com diâmetro externo de 28 mm e comprimento de 1000 mm, no 
interior do qual está inserida uma resistência elétrica; 
 Tubo bipartido de lã de rocha com espessura de 10mm sobreposto ao tubo de 
cobre; 
 Termopares tipo T fixados na superfície interna e externa da lã de rocha; 
 Amperímetro, Multímetro E chave seletora; 
 
Foto 01: Esquema da montagem da pratica da determinação da condutividade 
térmica do polietileno 
 
Fonte: Elaborado pelos autores. 
 
Procedimento experimental 
 Como o experimento objetiva-se determinar a condutividade térmica do polietileno, 
foram fixados três termopares na parte interna do polietileno e mais três na parte externa 
deste, a fim de medir a variação de temperatura. 
 Com o multímetro, foi definida uma correte de 1,5 A e tensão de 18,6 W, para que o 
tubo de cobre no interior da lã gere uma resistência e forneça calor. 
 O calor gerado pela resistência pode ser calculado pela equação 3 
𝑞 𝑐𝑜𝑛𝑑 = 𝑞 𝑐𝑜𝑛𝑣 = 𝑃 = 𝑉 𝐼 
 Foi necessário esperar o sistema entrar em regime permanente para assim realizar as 
medições dos termopares. 
 Os valores encontrados são apresentados na Tabela 01. 
 
Posiçao Temperatura °C
P1 72,9
P2 56,6
P3 73,1
P4 53,9
P5 76,1
P6 57,6 
 
Diferença de potencia (V) Corrente elétrica (A) Potencia Elétrica (W)
14,4 1,15 16,56 
 
 
 
 
RESULTADOS 
 
 T int= 74,3°C 
T ext= 56,03°C 
 Tα=28,5ºC 
Di = 28mm 
L = 1.000mm 
De = 48mm 
𝑞 =
∆𝑇
∑ 𝑅𝑡
 
∑ 𝑅𝑡 =
𝑙𝑛
𝑅𝑒𝑥𝑡
𝑅𝑖𝑛𝑡
2𝐾𝑖𝑠𝑜𝑙𝜋𝑙
+
1
ℎ2𝜋𝑅𝑒𝑥𝑡
 
𝑞 =
𝑇1 − 𝑇∝
𝑙𝑛
𝑅𝑒𝑥𝑡
𝑅𝑖𝑛𝑡
2𝐾𝑖𝑠𝑜𝑙𝜋𝑙
+
1
ℎ2𝜋𝑅𝑒𝑥𝑡
 
16,56𝑤 =
347,3 − 329,03
ln (
24𝑥10−3
14𝑥10−3
)
2𝐾𝑖𝑠𝑜𝑙𝜋 ∗ 1
 
𝐾𝑖𝑠𝑜𝑙 = 0,078 W/mK 
𝑞 =
(𝑇𝑒 − 𝑇∝)
1
ℎ2𝜋𝑅𝑒𝑥𝑡
 
16,56 =
(329,03 − 301,5)
1
ℎ2𝜋24𝑥10−3
 
ℎ = 4 W/ (m2K) 
𝑅𝑐𝑟𝑖𝑡 =
𝐾𝑖𝑠𝑜𝑙
ℎ
 
𝑅𝑐𝑟𝑖𝑡 =
0,078
4
 
𝑅𝑐𝑟𝑖𝑡 = 19,5 𝑚𝑚 
 
 
Desse modo, com base nos dados fizemos a relação de resistência x espessura que pode 
ser observado no Gráfico 1. 
 
 
Assim, foi possível constar que o raio crítico para o nosso sistema foi de 19,5 mm. 
 
CONCLUSÃO 
 Com esta prática disseminamos os conceitos associados entre a relação ao valor da 
condutividade térmica calculada com a condutividade térmica como também a definição 
a importância do raio crítico para avaliação de um projeto de isolamento térmico. 
 Avaliando os valores de condutividade calculada e tabelada obtemos respectivamente 
(Kiso= 0,078W/m.K ) e (Ktab=0,036W/m.K), onde a diferença pode ser atribuída aos 
seguintes fatores como: 
- Erros nas medições de temperatura ambiente e leitura dos termopares; 
- Variações nas leituras dos equipamentos como o multímetro; 
- Erros de medições devido a descalibração dos equipamentos; 
- Erros de arredondamento de valores; 
- Falha de vedação por completo do tubo de cobre. 
O R crítico sendo menor que o raio do sistema permite com que qualquer 
quantidade de isolante aplicada aumentará a resistência e reduzirá a taxa de transferência 
de calor.

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