Abnt - Nbr 12094 Mb 3431 - Espuma Rigida De Poliuretano Para Fins De Isolamento Termico - Determi

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Palavras-chave: Isolamento térmico. Espuma de poliuretano 5 páginas
Espuma rígida de poliuretano para fins
de isolamento térmico - Determinação
da condutividade térmica
SUMÁRIO
1 Objetivo
2 Documentos complementares
3 Definições
4 Aparelhagem
5 Execução do ensaio
6 Resultados
ANEXO - Figura
1 Objetivo
Esta Norma prescreve o método de determinação da con-
dutividade térmica de espuma rígida de poliuretano para
fins de isolamento térmico, baseando-se na medição do
fluxo de calor em regime permanente de temperaturas,
através de corpos-de-prova com formato de placas pla-
nas e paralelas.
2 Documentos complementares
Na aplicação desta Norma é necessário consultar:
MB-1675 - Espuma rígida de poliuretano para fins de
isolamento térmico - Determinação de massa es-
pecífica aparente - Método de ensaio
ASTM C 177 - Test method for steady state heat flux
measurements and thermal transmission properties
by means of the guarded hot plate apparatus
3 Definições
Para os efeitos desta Norma são adotadas as definições
de 3.1 a 3.4.
AGO./1991 MB-3431
Método de ensaio
Origem: Projeto 22:002.01-006/90
CB-22 - Comitê Brasileiro de Isolação Térmica
CE-22:002.01 - Comissão de Estudo de Ensaio de Poliuretano
MB-3431 - Determination of thermal conductivity of rigid polyurethane foam for
thermal insulation - Method of test
3.1 Condutividade térmica (K)
Calor transferido por unidade de tempo, por unidade de á-
rea, por unidade de gradiente de temperatura, em condi-
ções de regime estacionário, na perpendicular a uma
superfície isotérmica.
3.2 Condutância térmica (C)
Fluxo de calor, em regime permanente, necessário para
produzir uma diferença de temperatura unitária no corpo-
de-prova; é o inverso da resistência térmica.
3.3 Idade da espuma
Tempo decorrido desde o início da produção da espuma,
até o momento da medição da condutividade térmica.
3.4 Transdutor de fluxo de calor
Dispositivo contendo uma termopilha e que produz como
resposta uma tensão que é proporcional ao fluxo de calor
transferido através deste.
4 Aparelhagem
A aparelhagem deve consistir em duas placas isotérmi-
cas, um ou mais transdutores de fluxo de calor, dispositi-
vos para a medição e controle de temperatura e para a
medição de espessura, conforme Figura do Anexo. As
emissividades das superfícies expostas das placas e dos
transdutores devem ser maiores que 0,84 na temperatura
de operação. As condições específicas que devem ser a-
tendidas pelas diversas partes que compõem a aparelha-
gem estão apresentadas de 4.1 a 4.6.
2 MB-3431/1991
Nota: A aparelhagem deve ser calibrada com padrões cujos va-
lores de resistência térmica sejam próximos aos dos cor-
pos-de-prova a serem ensaiados. Estes materiais de refe-
rência devem ser caracterizados pelo método das placas
quentes protegidas, conforme ASTM C 177.
4.1 Placa quente e placa fria
4.1.1 O material a ser ensaiado deve ser colocado entre
duas placas isotérmicas, conhecidas como placa quente
e placa fria, uma vez que a temperatura de uma é sempre
maior que a da outra.
4.1.2 As placas podem ser aquecidas e resfriadas, por
exemplo, por meio de aquecedores elétricos, pela
circulação de líquidos refrigerados ou pela combinação
dos dois processos.
4.1.3 As superfícies das placas devem ser de material
rígido de forma a manterem as suas faces sempre planas
e paralelas.
4.1.4 Para minimizar os gradientes de temperatura através
da superfície, a parte da placa em contato com o transdu-
tor de fluxo de calor deve ser feita de um material de
condutividade térmica alta, podendo ser utilizados para
este fim os metais em geral.
4.2 Sensores de temperatura
4.2.1 As temperaturas nas faces das placas devem ser me-
didas com sensores instalados em ranhuras feitas nas
superfícies ou então apoiados sobre elas. Os sensores
usualmente empregados são os termopares e os ter-
mistores.
4.2.2 Os termopares, quando instalados em ranhuras,
devem ter um diâmetro inferior a 0,51 mm ou diâmetro
menor que 0,25 mm quando forem apenas apoiados so-
bre as superfícies das placas.
4.3 Transdutores de fluxo de calor
4.3.1 O transdutor de fluxo de calor é constituído de um
material de condutividade térmica conhecida e de uma sé-
rie de sensores de temperatura apoiados sobre duas de
suas superfícies, paralelas entre si. Assume-se que estas
superfícies são isotérmicas e que o calor é transferido na
direção perpendicular a estas superfícies.
4.3.2 O fluxo de calor é calculado a partir do valor da
condutividade térmica do material e da diferença entre as
temperaturas superficiais.
4.3.3 Podem ser utilizados um ou dois transdutores de
fluxo de calor. Quando for utilizado apenas um, este pode
ser colocado entre uma das placas (quente ou fria) e o
corpo-de-prova ou, então, entre dois corpos-de-prova do
material.
Nota: Alternativamente, pode-se usar dois transdutores de fluxo
de calor, um entre a placa quente e o corpo-de-prova e
outro entre o corpo e a placa fria.
4.4 Medidores de espessura dos corpos-de-prova
O dispositivo para medição da espessura dos corpos-de-
prova deve permitir leituras com exatidão de 0,05 mm.
4.5 Isolamento térmico em torno das placas e do
corpo-de-prova
Para minimizar as perdas de calor para o ambiente, deve-
se colocar um isolante térmico em torno do corpo-de-
prova e das placas quente e fria.
4.6 Balança
A balança para determinação da massa dos corpos-de-
prova deve permitir leituras com exatidão de 0,01 g.
5 Execução do ensaio
5.1 Corpos-de-prova
5.1.1 Preparo dos corpos-de-prova
5.1.1.1 Os corpos-de-prova devem ser cortados após 24 h
da produção da amostra e ensaiados com uma idade
mínima de 48 h. Devem ser preparados de modo que as
suas superfícies sejam planas e paralelas, com as di-
mensões laterais suficientes para que cubram totalmente
as superfícies das placas quentes e frias. Os corpos-de-
prova devem ser homogêneos e isentos de pele. Devem
ser ensaiados, no mínimo, três corpos-de-prova de cada
amostra a ser caracterizada.
5.1.1.2 O corpo-de-prova, antes do ensaio, devem ser con-
dicionados durante 24 h, à temperatura de (23 ± 1)°C e
umidade relativa de (55 ± 5)%.
5.1.2 Espessura do corpo-de-prova
Quando a aparelhagem não possuir um dispositivo para
medição da espessura do corpo-de-prova durante o en-
saio, a espessura do corpo-de-prova deve ser determina-
da antes do ensaio, através da média aritmética de oito
medições efetuadas em vários pontos dos corpos-de-
prova, igualmente espaçados entre si.
5.2 Ensaio
5.2.1 Pesar os corpos-de-prova imediatamente antes da
execução do ensaio (mi ).
5.2.2 Instalar o corpo-de-prova no aparelho e isolar
termicamente o conjunto conforme 4.5.
5.2.3 Ajustar a temperatura da placa quente em (38 ± 0,5)°C
e da placa fria em (10 ± 0,5)°C.
5.2.4 Efetuar medições da temperatura média dos corpos-
de-prova, da diferença de temperatura entre a placa quente
e fria e da força eletromotriz gerada pelo transdutor de
fluxo de calor em intervalos sucessivos de 10 min. Calcu-
lar as condutâncias térmicas (C) de cinco leituras sucessi-
vas e a média (Cm) dos valores obtidos. Considera-se
atingido o equilíbrio térmico quando qualquer um dos va-
lores de condutância (C) estiver dentro do intervalo defini-
do pela média (Cm ± 0,5%), ou seja (Cm ± 0,005 Cm).
5.2.4.1 Se os valores de condutância térmica obtidos em
cinco leituras sucessivas apresentarem seqüencialmente
valores crescentes ou decrescentes, deve-se prosseguir
com o ensaio até se atingir o equilíbrio térmico anterior-
mente definido, com os valores de condutância térmica
oscilando aleatoriamente.
MB-3431/1991 3
5.2.5 Pesar os corpos-de-prova imediatamente após o
ensaio (mf ).
6 Resultados
6.1 Cálculos
6.1.1Arranjo com um corpo-de-prova
6.1.1.1 Quando for ensaiado apenas um corpo-de-prova,
calcula-se a condutância térmica pela equação:
C =
Onde:
C = condutância térmica, em W/(m2.K)
S = sensibilidade do transdutor de fluxo de calor,
 em (W/m2)/V
E = resposta do transdutor de fluxo de calor, em V
∆T = diferença de temperatura, em K
6.1.1.2 A condutividade térmica é calculada pela seguinte
fórmula:
k = = CL
Onde:
k = condutividade térmica, em W/(m.k)
L = espessura do corpo-de-prova, em m
6.1.2 Arranjo com dois corpos-de-prova
6.1.2.1 Quando forem ensaiados dois corpos-de-prova,
calcula-se a condutância térmica pela equação:
C =
Onde:
ÐT1 = diferença de temperatura do corpo-de-pro-
 va 1, em K
ÐT2 = diferença de temperatura do corpo-de-pro-
 va 2, em K
6.1.2.2 A condutividade térmica é calculada pela seguinte
fórmula:
k =
Onde:
L1 = espessura do corpo-de-prova 1, em m
L2 = espessura do corpo-de-prova 2, em m
6.2 Relatório de ensaio
O relatório de cada ensaio deve incluir:
a) nome e qualquer outra identificação pertinente do
material, incluindo descrição física;
b) descrição do corpo-de-prova e sua relação com a
amostra;
c) espessura da amostra recebida e do corpo-de-
prova ensaiado;
d) perda de massa do corpo-de-prova durante o
ensaio, em porcentagem de massa.
- cálculos da perda de massa:
PMe =
Onde:
mi = massa do corpo-de-prova antes do ensaio,
 em (g)
mf = massa do corpo-de-prova depois do en-
 saio, em (g)
e) tem peratura m édia entre as p lacas quente e fria , du-
rante o ensa io em k (°C );
f) idade da espuma de onde retirou-se o corpo-
de-prova;
g) massa específica aparente do corpo-de-prova em
kg/m3, determinada conforme a MB-1675;
h) direção do fluxo de calor durante o ensaio, em
 relação à direção de crescimento da espuma;
i) condutividade térmica dos corpos-de-prova en-
saiados em W/(m.K).
S E
∆T
S E L
∆T
S E
∆T1 + ∆T2
2 (∆T1 + ∆T2)
S E (L1 + L2)
/ANEXO
( mi - mf ) 100
m i
4 MB-3431/1991
MB-3431/1991 5
ANEXO - Figura
Figura - Ensaio do corpo-de-prova
	licenca: Cópia não autorizada