Caracterização de microfluxos: medição, concepção e calibração

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Física

A capacidade de medir microfluxos é principalmente relevante em três campos: detecção de fugas, calibração de fugas de referência e em ensaios de permeação. Os métodos de detecção de fugas com gás sinalizador são utilizados em diversos ramos tais como o automóvel ou na refrigeração. De forma a reduzir as emissões de gases frigorigéneos, o Regulamento Europeu No 842/2006 identificou a estanquidade como um ponto-chave na redução deste tipo de gases. A verificação de fugas deve ser feita, neste tipo de instalação, periodicamente através da utilização de detectores de fugas. O correcto funcionamento e qualificação destes detectores são verificados através das denominadas “fugas de referência”. De acordo com o Regulamento Europeu No 1516/2007 os detectores de gases frigorigéneos devem ter um limite de detecção de 5g/ano. Um dos objectivos deste trabalho foi a construção e caracterização de um padrão primário, para calibração de fugas de referência. O instrumento foi construído e pode ser aplicado a fugas de qualquer gás com uma incerteza máxima de 10%. Neste contexto, e apesar de não se encontrar inicialmente previsto, foram concebidas e caracterizadas fugas de permeação de R134a (1,1,1,2-tetrafluoroetano) com taxas de fuga entre 5 e 25 g/ano. Estas fugas de referência encontram-se prontas para uma potencial comercialização. A medição de microfluxos é também relevante nos ensaios de permeação essenciais em inúmeras aplicações. Os ensaios de permeação que se fazem actualmente podem ter uma duração de várias horas ou até dias. Consequentemente, a realização destes testes a novos produtos está a tornar-se cada vez mais um desafio. A cortiça tem atraído a atenção visto tratar-se de uma matéria-prima renovável e sustentável. Neste trabalho, foram efectuados ensaios de permeação da cortiça a gases, vapores e líquidos com o objectivo de estabelecer uma relação entre as características estruturais e morfológicas com as suas propriedades de transporte. Verificou-se que o mecanismo de transporte de gases é distinto do mecanismo de transporte de vapores e líquidos.