O Isolante Térmico

UNIVERSIDADE FEDERAL DE OURO PRETO[pic 1][pic 2]

ESCOLA DE MINAS

DEMEC – DEPARTAMENTO DE MECÂNICA

TRANSFERÊNCIA DE CALOR E MASSA

                                                 

ISOLANTES TÉRMICOS

LUCAS HENRIQUE FELISBERTO

ORLANDO DUTRA RODRIGUES

OURO PRETO, OUTUBRO DE 2018

RELATÓRIO DA AULA PRÁTICA

1. Título: Isolantes Térmicos

1. Objetivos gerais e específicos

Determinar o coeficiente de condutibilidade térmica ‘k’ da lã de vidro.

Utilizar o calor gerado por uma resistência elétrica para medir a temperatura antes e depois do isolante

1. Fundamentos

Uma resistência elétrica é um aparelho que utiliza o efeito Joule para converter energia elétrica em calor. Esse calor é proporcional à intensidade da corrente elétrica e à diferença de potencial do circuito da resistência.

O calor gerado é transmitido por condução para o isolante de lã de vidro, que apresenta uma resistência térmica inversamente proporcional ao seu coeficiente de condutibilidade térmica, que varia entre  , fazendo com que haja uma diferença de temperatura em suas extremidades.

A lã de vidro é um material isolante térmico e acústico feito a partir da fusão da sílica (matéria prima dos vidros), que passa por uma centrífuga a alta temperatura, superior a 1800ºC, formando assim pequenas fibras de vidro. Sua capacidade isolante se dá pela presença de ar contida entre as fibras o que absorve ondas sonoras, no caso do isolamento acústico e dificulta a transferência de calor.

Outros materiais apresentam estrutura parecida, como a lã de rocha e a fibra cerâmica, essa última pode ser aplicada para altas temperaturas, como fornos e forjas, pois suporta temperaturas de até 1460ºC enquanto a lã de vidro suporta entre 450ºC (resinada) e 550ºC (não resinada).

1. Materiais e métodos

• Fonte de tensão
• Resistência elétrica
• Termopares
• Lã de vidro
• Indicadores de temperatura

4.1- Procedimento experimental

Primeiro mede-se a temperatura do ambiente e em seguida mede-se as temperaturas nos termopares localizados em pontos específicos no aparato, no interior e exterior do isolamento. Realiza-se 6 medidas de cada temperatura em um intervalo de tempo de 2 minutos para depois obter a média aritmética a fim de eliminar o erro do processo.

Com o valor da tensão e da corrente elétrica conhecidos, é possível obter o calor gerado pela resistência térmica pelo efeito Joule e, em seguida determinar, usando os dados do isolamento, o coeficiente de condutibilidade térmica da lã de vidro por meio do conceito de resistência térmica em um cilindro.

4.2- Dados obtidos

Diâmetro interno do isolante: 1,52cm

Diâmetro externo do isolante: 11,50cm

Comprimento do tubo: 62,00cm

Corrente elétrica: 0,21 Amperes

Diferença de potencial: 45,4 Volts

Temperatura Ambiente:  26,5°C

T1 [°C]	T2 [°C]	T3 [°C]	T4 [°C]	T5 [°C]	T6 [°C]
127,26	156,12	137,73	41,00	30,30	43,40
127,14	156,54	138,30	41,10	30,50	42,80
127,89	157,14	138,17	41,00	30,30	42,80
127,96	156,74	138,83	40,60	30,60	43,50
128,14	157,70	139,23	40,60	30,90	43,30
128,47	158,22	138,99	41,20	30,30	43,10

Tabela 1 – Temperatura no isolante

T1 [°C]	T2 [°C]	T3 [°C]	T4 [°C]	T5 [°C]	T6 [°C]
127,81	157,07	138,54	40,92	30,48	43,15

Tabela 2 – Temperatura média no isolante

1. Análise dos resultados

5.1- Cálculo da condutividade térmica do isolante com base nas médias de todas as temperaturas medidas (Kteórico = 0,038 W/m.°C).