Análise de erros na medição de condutividade térmica de materiais através do método fluximétrico

Autor:
Wagner Isidoro Simioni
Orientador:
Enedir Ghisi
Resumo:

Este trabalho apresenta uma investigação experimental e teórica sobre o uso do método  fluximétrico para determinação de condutividade térmica em materiais de construção civil;  particularmente materiais com condutividades térmicas entre 0,04 e 1,00W/mK. O objetivo  principal é efetuar uma análise dos erros decorrentes da aplicação deste método. As  medições foram realizadas de acordo com a Norma ISO 8301 e Projeto de Norma Brasileira  02:135.07-001/5. Utilizaram-se amostras de poliestireno expandido e vidro, com espessuras  de 10 e 20mm, nas quais foram efetuadas as medições de condutividade térmica. Analisouse, também, através de um modelo matemático, a influência dos diversos parâmetros como:  material e espessura da amostra, isolamento lateral, coeficiente de troca de calor por  convecção, material do fluxímetro e temperatura da placa fria no valor da condutividade  térmica medida. Através das simulações, verificou-se que a principal fonte de erro nas  medições é a espessura e o material da amostra ensaiada. Sendo que quanto maior a  condutividade térmica da amostra, menor é o erro, ao passo que quanto maior a espessura da  amostra, maior é o erro na medição da condutividade térmica, podendo chegar a 8,0% em  amostras de poliestireno expandido de 20mm de espessura. O isolamento lateral da amostra  e do fluxímetro pode minimizar muito o erro na medição. O coeficiente de troca de calor  por convecção tem influência nos erros da medição; coeficientes de convecção elevados  geram erros maiores. Em amostras de poliestireno expandido com espessura de 20mm, os  erros podem chegar a 17,0% com um coeficiente de troca igual a 20W/m 2 K. O material do  fluxímetro também é responsável por erros nas medições, sendo que quanto maior for a  condutividade térmica do fluxímetro, maior é o erro na medição. Fluxímetros com  condutividades térmicas inferiores a 1,00W/mK, apresentam erros de 1,0% na medição da  condutividade térmica. Em relação à temperatura da placa fria, quanto menor for esta,  menor o erro na medição. Sendo que para temperaturas em torno de 22,0ºC, os erros são  inferiores a 1,0% para as amostras testadas. Aumentando a espessura do anel de proteção  lateral os erros diminuem, podendo chegar a 1,0% em amostras de vidro. A principal  conclusão da pesquisa é que deve-se maximizar o isolamento lateral e a dimensão do anel  de guarda e minimizar a espessura da amostra, o coeficiente de troca de calor por  convecção, a condutividade térmica do fluxímetro e a temperatura da placa fria.

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