Propriedades termofísicas de soluções-modelo similares a sucos: parte II

Propriedades termofísicas, densidade e viscosidade de soluções-modelo similares a sucos foram determinadas experimentalmente. Os resultados foram comparados aos preditos por modelos matemáticos (STATISTICA 6.0) e obtidos da literatura em função da sua composição química. Para definição das soluções-modelo, foi realizado um planejamento estrela, mantendo-se fixa a quanti-dade de ácido (1,5%) e variando-se a água (82-98,5%), o carboidrato (0-15%) e a gordura (0-1,5%). A densidade foi determinada em picnômetro. A viscosidade foi determinada em viscosímetro Brookfield modelo LVF. A condutividade térmica foi calculada com o conhecimento das propriedades difusividade térmica e calor específico (apresentados na Parte I deste trabalho MOURA [7]) e da densidade. Os resultados de cada propriedade foram analisados através de superfícies de respostas. Foram encontrados resultados significativos para as propriedades, mostrando que os modelos encontrados representam as mudanças das propriedades térmicas e físicas dos sucos, com alterações na composição e na temperatura.

Caracterização termofísica de polpas de bacuri

Foram estudadas as propriedades termofísicas calor específico, massa específica, difusividade térmica e condutividade térmica de polpas de bacuri em diferentes concentrações. O calor específico foi determinado pelo método do calorímetro de mistura; a massa específica foi determinada em picnômetro; a difusividade térmica foi obtida utilizando-se o método do cilindro infinito; a condutividade térmica foi determinada a partir dos resultados experimentais obtidos para massa específica, calor específico e difusividade térmica. Todas as propriedades também foram estimadas teoricamente com o uso de equações propostas em literatura e por meio de regressões dependentes da concentração. Entre os resultados experimentais o calor específico situou-se entre 3,616 a 2,986 kJ/kgºC; a massa específica variou de 1.008,40 a 1.048,36 kg/m³; a difusividade térmica variou de 1,637x10-7 a 1,787x10-7 m²/s; a condutividade térmica variou de 0,50 a 0,64 W/mºC. Exceto a massa específica, o valor de todas as propriedades diminuiu com o aumento da concentração. A condutividade térmica foi melhor representada por equação do tipo exponencial. As demais propriedades foram bem ajustadas por equações do tipo quadrática.

Análise experimental e numérica do comportamento térmico de um coletor solar acumulador

Esta tese apresenta um estudo do comportamento térmico de um coletor solar acumulador e desenvolve uma metodologia para medir a sua eficiência diária. O coletor solar acumulador está instalado na face norte do prédio de Energia Solar da UFRGS e possui cerca de 26 m2. É constituído de uma massa espessa de concreto com uma superfície absorvente feita de tijolos, possuindo uma cobertura dupla de vidros colocada de modo a deixar um espaço para a circulação de ar. Os raios solares atravessam a cobertura de vidro e aquecem a massa absorvente de tijolo, a qual aquece o ar que é introduzido no interior da construção por efeito de termossifão. Uma das principais características do coletor solar acumulador consiste no fato de que a resposta do coletor é defasada no tempo. Este fenômeno permite que o coletor entregue calor ao ambiente mesmo após o término da radiação solar. Essa defasagem dos picos de energia térmica ocorre devido ao baixo valor da difusividade térmica do concreto. Este trabalho foi dividido em duas etapas. A primeira etapa consistiu na montagem de um calorímetro para controle e monitoração das variáveis envolvidas. No interior do calorímetro foram instaladas 36 garrafas com água. As temperaturas dos conteúdos das garrafas, do coletor solar e as radiações envolvidas foram monitoradas através de 26 sensores de temperatura de CI, 8 sensores resistivos PT100 e dois sensores de radiação fotovoltaicos. Para obter as medidas dos sensores instalados foi feita a montagem de um sistema de aquisição de dados interfaceado a um microcomputador A segunda etapa consistiu na produção de um programa computacional, escrito em linguagem Fortran 90, para simular o comportamento térmico dos diversos elementos constituintes do coletor, determinar a potência térmica do coletor solar e sua eficiência diária. Para a simulação numérica do coletor solar acumulador, adotou-se um modelo simplificado bidimensional do mesmo. Foi integrada, através do Método dos Volumes Finitos, a equação de difusão de calor transiente em 2 dimensões. Na formulação das equações lineares optou-se pelo emprego das diferenças centrais no espaço e formulação explícita no tempo. Ao todo foram produzidas 4 malhas computacionais, com distintos refinamentos e foi realizado o estudo da estabilidade numérica das diversas malhas. Através da montagem experimental obtiveram-se várias características térmicas do comportamento do sistema, entre as quais, a transmitância da cobertura, curvas de temperatura do ar fornecido ao calorímetro e curva da eficiência diária do coletor solar . Através da simulação numérica foi possível determinar a potência térmica que o coletor entrega para o laboratório, a eficiência do coletor, os campos de temperatura e a vazão mássica nos diversos canais interiores do coletor solar.

Estudo do comportamento plástico, mecânico, microestrutural e térmico do concreto produzido com resíduo de porcelanato

Population growth experienced in major cities, allied to society s need of infra-structure, especially ones related to habitational demands, increases the consumption of construction materials. As a consequence, consumption of natural resources itself. Thus, due to this process, concrete is one of the most produced materials in civil construction. This is also due to the great diversity of its application, easiness in its execution and adequate mechanical performance, as well as low production costs. Following the same tendencies in construction development, the ceramic industry has intensified the production of porcelain ceramic tiles and floors. These are achieved by a fine finishing and receive polishing at the end of the fabrication process. This work researched the use of porcelain residues in polishing for the production of concrete. All of which; due to economical and environmental issues. This process aims to prove adequate destiny for this type of residue, due to environmental issues, incorporating it to the concrete itself; all of which provides economy in consumption of the materials that constitute concrete. Thus, the main characteristics of concrete were investigated through the inclusion of different concentration of the porcelain residue as additional trait element. The residue rates incorporated to the trait varied from 10% to 50% in relation to the cement mass, in the traits with plastic additives and without plastic additives. It is observed that the inclusion of porcelain residue produced a meaningful alteration in the consistency of fresh concrete. This residue has a fine granulometry and it considerably absorbed the water used in the concrete spreading, influencing the way this material is dealt with. Thus, the value of cement striking decreases with the increase of residues present in trait. The maximal incorporation of the residue was of 50%, massively, for the same factor water/initial cement. The use of residues in concrete results in an 40% increase in the compression resistance. It is also proportional to residue concentration of porcelain in the trait. The microstructure was also favored once porosity and concrete absorption decreases with the use of this residue. The parameters demonstrate the quality and durability of the concrete produced with this residue. The use of porcelain residue in concrete composition has not produced meaningful thermal behavior changes. Thermal conductivity, heat capacity and thermal diffusivity have been maintained basically constant

Fibras de sisal (Agave sisalana) como isolante térmico de tubulações

In the last decades there was a significant increasing of the numbers of researchers that joint efforts to find alternatives to improve the development of low environmental impact technology. Materials based on renewable resources have enormous potentials of applications and are seen as alternatives for the sustainable development. Within other parameters, the sustainability depends on the energetic efficiency, which depends on the thermal insulation. Alternative materials, including vegetal fibers, can be applied to thermal insulation, where its first goal is to minimize the loss of energy. In the present research, it was experimentally analyzed the thermal behavior of fiber blankets of sisal (Agave sisalana) with and without surface treatment with oxide hidroxide (NaOH). Blankets with two densities (1100/1200 and 1300/1400 g/m2) were submitted to three rates of heat transfer (22.5 W, 40 W and 62.5 W). The analysis of the results allowed comparing the blankets treated and untreated in each situation. Others experiments were carried out to obtain the thermal conductivity (k), heat capacity (C) and the thermal diffusivity (α) of the blankets. Thermo gravimetric analyses were made to the verification of the thermal stability. Based on the results it was possible to relate qualitatively the effect of the heat transfer through the sisal blankets subjected to three heat transfer rates, corresponding to three temperature values (77 °C, 112 °C e 155 °C). To the first and second values of temperature it was verified a considerable reduction on the rate of heat transfer; nevertheless, to the third value of temperature, the surface of the blankets (treated and untreated) in contact with the heated surface of the tube were carbonized. It was also verified, through the analyses of the results of the measurements of k, C e α, that the blankets treated and untreated have values near to the conventional isolating materials, as glass wool and rock wool. It could be concluded that is technically possible the use of sisal blankets as constitutive material of thermal isolation systems in applications where the temperature do not reach values greater than 112 ºC

Estudo das propriedades termofísicas com variação da expansibilidade de compósito desenvolvido com matriz PUR-NOP e carga funcional de argilomineral

In this study were conducted experimental procedures for determination of variation of the expandability of rigid polyurethane foam (PUR) from a natural oil polyol (NOP), specifically the Castor oil plant, Ricinus communis, pure and additions of the vermiculite in phase dispersed in different percentage within a range from 0% to 20%, mass replacement. From the information acquired, were defined the parameters for production of bodies of test, plates obtained through controlled expansion, with the final volume fixed. Initially, the plates were subjected to thermal performance tests and evaluated the temperature profiles, to later be extracted samples duly prepared in accordance with the conditions required for each test. Was proceeded then the measurement of the coefficient of thermal conductivity, volumetric capacity heat and thermal diffusivity. The findings values were compared with the results obtained in the tests of thermal performance, contributing to validation of the same. Ultimately, it was investigated the influence that changes in physical-chemical structure of the material had exerted on the variation of thermophysical quantities through gas pycnometry, scanning electron microscopy (SEM) combined with energy dispersive X-ray fluorescence spectroscopy (EDXRF), infrared spectroscopy using Fourier transform (FTIR), thermogravimetric analysis (TGA) and differential thermal analysis (DTA). Based on the results obtained was possible to demonstrate that all load percentage analyzed promoted an increase in the potential expansion (PE) of the resin. In production of the plates, the composites with density near at the free expansion presented high contraction during the cure, being the of higher density adopted as definitive standard. In the thermal performance tests, the heating and cooling curves of the different composites had presented symmetry and values very close for lines of the temperature. The results obtained for the thermophysical properties of composites, showed little difference in respect of pure foam. The percentage of open pores and irregularities in the morphology of the composites were proportionate to the increment of vermiculite. In the interaction between the matrix and dispersed phase, there were no chemical transformations in the region of interface and new compounds were not generated. The composites of PUR-NOP and vermiculite presented thermal insulating properties near the foam pure and percentage significantly less plastic in its composition, to the formulation with 10% of load

Painéis-sanduíche com núcleo de EPS reciclado: metodologia de execução e determinação de propriedades termofísicas

New materials made from industrial wastes have been studied as an alternative to traditional fabrication processes in building and civil engineering. These materials are produced considering some issues like: cost, efficiency and reduction of nvironmental damage. Specifically in cases of materials destined to dwellings in low latitude regions, like Brazilian Northeast, efficiency is related to mechanical and thermal resistance. Thus, when thermal insulation and energetic efficiency are aimed, it s important to increase thermal resistance without depletion of mechanical properties. This research was conducted on a construction element made of two plates of cement mortar, interspersed with a plate of recycled expanded polystyrene (EPS). This component, widely known as sandwich-panel, is commonly manufactured with commercial EPS whose substitution was proposed in this study. For this purpose it was applied a detailed methodology that defines parameters to a rational batching of the elements that constitute the nucleus. Samples of recycled EPS were made in two different values of apparent specific mass (ρ = 65 kg/m³; ρ = 130 kg/m³) and submitted to the Quick-Line 30TM that is a thermophysical properties analyzer. Based on the results of thermal conductivity, thermal capacity and thermal diffusivity obtained, it was possible to assure that recycled EPS has thermal insulation characteristics that qualify it to replace commercial EPS in building and civil engineering industry

Composito de poliuretano de mamona e residuo industrial para isolacao termica e absorcao sonora

This work proposes the development of an innovative material made from a vegetable polyurethane matrix and load of industrial waste, from retread tires, for thermal insulation and environmental comfort. Experimental procedures are presented, as well as the results of the thermal and acoustic performance of this composite material, made from an expansive foam derived from the castor seed oil and fiber of scrap tires. The residue was treated superficially with sodium hydroxide, to eliminate contaminants, and characterized macroscopically and microscopically. Samples were produced with addition of residues at levels of 5%, 10%, 15% and 20% by weight, for determination of thermal properties: conductivity, heat capacity and thermal diffusivity, sound absortion index and density. The results were compared to commercially available thermal insulation and sound absorbing products. According to the analysis of results, it was concluded that the developed composite presents characteristics that qualify it as a thermal insulation with superior performance, compared to commercial available insulation, and sound absorption capacity greater than the castor oil polyurethane s, without addition of the residue

Obtenção e caracterização de um compósito de poliuretano de mamona e pó de vidro para aplicações em insolantes térmicos

Thermal insulation is used to protect the heated or cooled surfaces by the low thermal conductivity materials. The rigid ricin polyurethane foams (PURM) are used for thermal insulation and depend on the type and concentration of blowing agent. Obtaining PURM occurs by the use of polyol, silicone, catalyst and blowing agent are pre -mixed, reacting with the isocyanate. The glass is reusable, returnable and recyclable heat insulating material, whose time of heat dissipation determines the degree of relaxation of its structure; and viscosity determines the conditions for fusion, operating temperatures, annealing, etc. The production of PURM composites with waste glass powder (PV) represents economical and renewable actions of manufacturing of thermal insulating materials. Based on these aspects, the study aimed to produce and characterize the PURM composites with PV, whose the mass percentages were 5, 10, 20, 30, 40 and 50 wt%. PURM was obtained commercially, while the PV was recycled from the tailings of the stoning process of a glassmaking; when the refining process was applied to obtain micrometer particles. The PURM + PV composites were studied taking into account the standard sample of pure PURM and the influence of the percentage of PV in this PURM matrix. The results of the chemical, physical and morphological characterization were discussed taking into account the difference in the microstructural morphology of the PURM+PV composites and the pure PURM, as well the results of the physicochemical, mechanical e thermophysical tests by values obtained of density, hardness, compressive strength, specific heat, thermal conductivity and diffusivity. In general, the structure of pure PURM showed large, elongated and regular pores, while PURM+PV composites showed irregular, small and rounded pores with shapeless cells. This may have contributed to reducing their mechanical strength, especially for PURM - PV50. The hardness and density were found to have a proportional relationship with the PV content on PURM matrix. The specific heat, thermal diffusivity and thermal conductivity showed proportional relationship to each other. So, this has been realized that the increasing the PV content on PURM matrix resulted in the rise of diffusivity and thermal conductivity and the decrease of the specific heat. However, the values obtained by the PURM composites were similar the values of pure PURM, mainly the PURM-PV5 and PURM-PV10. Therefore, these composites can be applied like thermal insulator; furthermore, their use could reduce the production costs and to preserve the environment

Aplicação de resíduo industrial para isolamento térmico: uma proposta para utilização do poliuretano de mamona com agregado de resíduo plástico termofixo

A aplicação de isolantes térmicos em sistemas construtivos promove vantagens com vistas ao conforto térmico de ambientes. E com isso, o aumento da produtividade em locais de trabalho, a sensação de bem-estar e a diminuição dos custos com climatização. A demanda por conforto ambiental, no âmbito da isolação térmica, somada ao advento de novas leis que regulam os requisitos mínimos de conforto, as exigências dos consumidores pela adoção de métodos de produção mais “limpos”, a fiscalização quanto à destinação de resíduos industriais, além da inserção de produtos no mercado com apelos ambientais, incentivaram o desenvolvimento da presente pesquisa. O presente trabalho trata da aplicação do poliuretano, visando comparar o desempenho térmico do derivado de origem vegetal (óleo de mamona) com adição de resíduo plástico termofixo em diferentes proporções (5%, 10%, 15% e 20%), com o poliuretano petrolífero, a lã de vidro e a lã de rocha através da análise de suas propriedades térmicas (condutividade térmica – k, difusividade térmica – e capacidade calorífica – Cp). . Após a realização dos ensaios, os compósitos estudados foram moídos e reutilizados como carga para novos compósitos. Com base nos resultados dos ensaios de propriedades térmicas, constatou-se que o material desenvolvido conduz menos calor que o poliuretano de petróleo, a lã de vidro e a lã de rocha, além de oferecer alta inércia térmica, bom desempenho térmico e baixo custo. Assim como foi comprovada a possibilidade de fabricação de novos compósitos para fins de isolamento, reutilizando os compósitos testados

Rheological and thermophysical properties of blackberry juice

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Thermophysical and rheological properties of dulce de leche with and without coconut flakes as a function of temperature

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Investigação da temperatura eletrônica da fase plasma e estudo da morfologia, estrutura molecular e crescimento do polímero proveniente de um plasma de benzeno excitado por tensão contínua

Pós-graduação em Física - FEG

Propriedades dielétricas e térmicas das blendas de poliestireno com ácido oléico e poliestireno com betacaroteno

As propriedades térmicas, dielétricas e ópticas de óleos vegetais vêm sendo estudadas pelo Grupo de Física de Materiais da Amazônia (GFMA) desde 1996 no Departamento de Física da UFPA. Recentemente uma interação com o laboratório de físico-química de polímeros do instituto de química da UnB possibilitou o estudo desses óleos e seus constituintes na forma de blendas poliméricas. Neste trabalho procuramos dar nossa contribuição a este estudo e investigamos propriedades térmicas e dielétricas das blendas de poliestireno (PS) com ácido oléico (AO) e betacaroteno (BC) em função da temperatura, foram realizadas medidas da constante dielétrica e da difusividade térmica utilizando-se capacitores planos de placas paralelas e a técnica fotopiroelétrica, respectivamente. Foi calculado o momento de dipolo associado à blenda PS/AO utilizando os modelos teóricos de Debye, Onsager e Kirkwood para ajuste linear dos dados experimentais. Os resultados encontrados mostram que a transição de fase do AO se mantêm e que ela encontra-se deslocado para temperaturas mais elevadas.

Regimes térmico e hídrico em solos sob ecossistemas naturais e área agrícola no Leste da Amazônia

A temperatura e umidade do solo são variáveis cujo conhecimento é fundamental para determinar os balanços de energia e água na biosfera. Os regimes térmico e hídrico dos solos sob cada ecossistema apresentam variações consideráveis, de acordo com sua mineralogia, o clima local e a vegetação. Nesse contexto, as temperaturas e umidades do solo foram medidas sob três ecossistemas existentes na região leste da Amazônia, a saber: floresta nativa (FLONA Caxiuanã, 01° 42' 30" S e 51° 31' 45" W), pastagem nativa (Soure, 00° 43' 25" S e 48° 30' 29" W) e área agrícola (!garapé-Açu, 01° 07' 59" S e 47° 36' 55" W). Os dados de campo na floresta e na pastagem foram coletados entre dezembro de 2001 e fevereiro de 2005; enquanto que na área agrícola, o monitoramento foi limitado de agosto de 2003 a fevereiro de 2005. Estas observações das variáveis físicas do solo foram analisadas levando em consideração as variáveis meteorológicas medidas simultaneamente tais como o fluxo de radiação solar incidente e a precipitação pluviométrica, que interferem diretamente nas variáveis do solo em cada sitio escolhido para estudo. As temperaturas do solo foram monitoradas por meio de sondas térmicas em profundidades de 0,05; 0,20 e 0,50 m. Fluxímetros de calor mediram esta variável em níveis de profundidade em 0,05 e 0,20 m. A umidade volumétrica do solo na camada superior de 0,30 m foi medida por sensor de sonda dupla por Reflectometria no Domínio do Tempo (TDR) em cada sitio. Foram feitas analises considerando as respostas do solo durante o período seco e chuvoso local, nestes três ecossistemas representativos do leste da Amazônia. Estimativas de difusividade térmica aparente do solo foram feitas pelos métodos da amplitude e da fase usando os dados de propagação do pulso diário de calor nesses solos. Os resultados mostraram valores bem diferentes, porém,no primeiro método pareceu mais confiável e adequado para o modelamento numérico. Como esperado, considerando a sua pouca cobertura vegetal, as temperaturas dos solos nos níveis superficiais, apresentaram grandes variações na pastagem e na área agrícola. Inesperadamente, as temperaturas na profundidade de 0,5 m abaixo da floresta mostraram maiores variações de amplitude que as profundidades de 0,20 e 0,05 m. O modelamento numérico das variações temporais da temperatura, em função da profundidade, para cada solo foi feito através do método harmônico Os resultados mostraram que o primeiro harmônico representou mais de 90% da variação total observada do pulso diário da temperatura da pastagem e área agrícola em 0,2 e 0,05 m de profundidade. Performance similar do modelamento foi observada na floresta nos níveis de 0,05 e 0,20 m. A magnitude dos fluxos de calor abaixo da pastagem e área agrícola atingiram valores seis vezes maiores que aqueles observados sob a floresta. Os resultados mostraram que, para a camada do solo superior de 0,30 m, a umidade volumétrica do solo sob a floresta é maior que sob os outros ecossistemas estudados neste trabalho. Este resultado é devido aparentemente; à proteção da floresta contra a evaporação da superfície do solo. Uma análise do comportamento sazonal e diário das temperaturas e umidade solos em resposta à radiação solar e precipitação é apresentada. Estudos de caso da taxa de perda da umidade do solo depois de significativa recarga de água por eventos de precipitação, também foram analisados. Algumas estimativas diárias de diminuição de água e recarga durante a noite e madrugada por subida de água de camadas subjacentes para a camada de 0.30 m foram feitas. Este trabalho analisou a maior serie temporal dos dados de temperatura e umidade dos solos coletados com alta freqüência de amostragem disponível até o momento, para o leste da Amazônia. Foi possível caracterizar as diferenças dos regimes destas variáveis físicas, abaixo de três ecossistemas importantes desta região. Estudos futuros dos minerais e materiais orgânicos nestes solos, bem como dos índices de área foliar e da biomassa das coberturas vegetais desses ecossistemas, melhoraria a compreensão dos regimes descritos neste trabalho.