Propriedades térmica Bronze-alumínio

[pic 1]

UNIVERSIDADE FEDERAL DE ITAJUBÁ - UNIFEI

INSTITUTO DE ENGENHARIA MECÂNICA – IEM
ENGENHARIA DE MATERIAIS

MATHEUS ZAMBINATI ROSA

Relatório 2

ITAJUBÁ – MG

2016

MATHEUS ZAMBINATI ROSA

Relatório 2

Trabalho apresentado à Universidade Federal de Itajubá – UNIFEI como requisito parcial para aprovação da disciplina de EME313.2 em Engenharia de Materiais.

Professor: Hélcio Francisco Villa Nova

ITAJUBÁ – MG

2016

Sumário

1.        RESUMO        

2.        INTRODUÇÃO        

3.        OBJETIVOS        

4.        PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL        

4.1        Materiais Utilizados        

4.2        Medidas Experimentais        

5.        RESULTADOS E DISCUSSÕES        

5.1        Coeficiente de condutividade térmica        

5.2        Cálculo do fluxo de calor pela lei de Fourier        

5.3        Cálculo das incertezas indiretas        

6.        CONCLUSÕES        

7.        REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS        

1. RESUMO

Este relatório visa analisar experimentalmente as propriedades térmicas de uma barra bronze-alumínio por meio do aumento de sua temperatura cinco vezes consecutiva. Em virtude disso, calcular-se-á seu coeficiente de condutividade térmica e fluxo de calor, com suas respectivas incertezas. Por fim, discutiremos a confiabilidade das medidas, o método utilizado e a dissipação de energia, se houver.

1. INTRODUÇÃO

Em vista da necessidade constante de se explorar a aplicabilidade dos materiais em nosso dia a dia, nesse relatório tratar-se-á da condutividade térmica e seus efeitos, uma vez vista que essa propriedade intrínseca está intimamente relacionada às falhas de engenharia que podem estar presentes no cotidiano. [1]

Tal propriedade será evidenciada a partir do estudo das barras de bronze-alumínio, as quais possuem diversas aplicações industriais devido a sua capacidade de combinar com variados elementos de liga, tais como ferro, níquel, manganês, silício, etc. O que, de fato, altera suas propriedades mecânicas e, inclusive, sua condutividade térmica. [3]

Por meio da equação de Fourier, pode-se determinar o fluxo de calor que ocorre no material, sendo este (fluxo de calor) proporcional ao gradiente negativo de temperatura. Em outras palavras, por meio de equações diferenciais, fluxo de calor é a quantidade de energia que flui em determinada área por unidade de tempo. [2]

1. OBJETIVOS

Este relatório tem como objetivo fazer uma análise do fluxo de calor da liga bronze-alumínio a partir das temperaturas obtidas em diferentes pontos, a partir da origem, desta e evidenciá-los por meio de cálculos.

1. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

1. Materiais Utilizados

Os materiais cerâmicos (Figura 1), uma vez visto que suportam altas temperaturas, foram usados como suporte para a barra bronze-alumínio no experimento. Sua escolha, em particular, é devido ao fato de ser uma preocupação a menos ao se aumentar a temperatura do apoio por efeito secundário da emissão de calor, ou condução térmica devido ao contato com a barra.

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Figura 1 - Material que dará suporte à barra

O maçarico WPT-4000 (Figura 2), possui chama adiabática de butano de 1970ºC e opera com sua máxima potência durante 2 intervalos de tempos consecutivos, de 1 e 2 minutos, respectivamente. Após esse intervalo, foram-se medidas às temperaturas em pontos pré-determinados (Tabela 2) na barra bronze-alumínio, de diâmetro 24,9mm, por um termômetro digital (Figura 3).

[pic 3]       [pic 4]

Figura 2 - Maçarico WPT-4000                        Figura 3 - Termômetro a lazer MINIPA

O sistema usado para obtenção dos resultados, discutidos posteriormente, está esquematizado na Figura 4:

[pic 5]

Figura 4 - Experimento em andamento

1. Medidas Experimentais

Foram-se estimadas (a critério do professor) medidas (Tabela 1) da barra bronze-alumínio a partir de um lado de sua superfície axial () tomado como referência:[pic 6]

Medida	(mm)
[pic 7]	0
[pic 8]	7,0
[pic 9]	14,4
[pic 10]	23,2
[pic 11]	31,1

Tabela 1 – Medidas da onde foram medidas as temperaturas

Essas medidas referem-se aos pontos os quais foram direcionadas o termômetro a lazer. A partir disso, a tabela abaixo, evidencia as medições de temperatura em 2 instantes diferentes de tempo (Temperatura 1 e Temperatura 2, na tabela) e com relação as distâncias já apresentadas, por exemplo: está referente a ,  a , e assim por diante. Sendo a temperatura  de abate do butano:[pic 12][pic 13][pic 14][pic 15][pic 16]

Medida	Temperatura 1 (ºC)	Temperatura 2 (ºC)
[pic 17]	1970	1970
[pic 18]	56	62
[pic 19]	38	52
[pic 20]	36	44
[pic 21]	34	38