Condutividade Térmica, Calor Específico e Difusividade Térmica

Os valores de condutividade térmica (W/m-K), o calor específico (MJ/m3-K) e a difusividade térmica (m2/s) obtidos geraram os respectivos gráficos, os quais estão mostrados nas Fig. 28, 29 e 30. Os corpos-de-prova de PURM pura e o PV refinado foram usados como padrão de referência dos compósitos mencionados. Assim, o PV apresentou os seguintes resultados: 0,161±0,014 W/m-K; 1,292±0,063 MJ/m3-K e 1,25x10-7±5,86x10-9 m2/s.

Segundo Borges (2009), o valor da massa específica é fator fundamental na relação entre o calor e a capacidade calorífica. De forma geral, materiais com baixa massa específica apresentam, também, uma baixa condutividade térmica, o que representa uma característica fundamental para um bom isolante térmico. Desta forma, pôde-se perceber, através dos gráficos da condutividade térmica (Fig. 28) e da massa específica (Fig. 25) que esta relação procede e que os compósitos de PURM + PV possuem condutividades térmicas acima da PURM pura (0,036 W/m-K) na faixa entre 0,038 a 0,051 W/m-K.

Nota-se, portanto, que o aumento da adição do PV na matriz de PURM proporcionou uma diminuição na capacidade de isolação térmica destes compósitos, quando comparados à PURM pura. Thirumal et al. (2007) observaram que, quando o teor de PV foi usado, a condutividade térmica diminuiu, mas depois elevou-se com o aumento do seu teor. No mesmo trabalho, eles também notaram um aumento na condutividade térmica devido à elevação dos teores de SiO2 e CaCO3, o que resultou na forma da estrutura celular gerada aberta e danificada. Mais uma vez, este comportamento foi encontrado na superfície do compósito PURM-PV50 através de observações em micrografias já mencionadas.

Figura 28 – Gráfico da condutividade térmica dos corpos-de-prova de PURM com e sem PV

Também se deve considerar que a condutividade térmica final de uma espuma, fator k, é determinada em função das contribuições devidas à: convecção, radiação, condutividade térmica do gás e do polímero, e densidade da espuma. A capacidade de armazenar calor é avaliada pelo calor específico, cujos valores obtidos para o PURM e seus compósitos com PV estão designado no gráfico da Fig. 29.

Como pode ser notado na Fig. 29, há um comportamento semelhante à condutividade térmica (Fig. 28), o que torna estas propriedades intimamente dependentes, guardando uma relação proporcional entre si. Assim, como pode ser constatado, os compósitos PURM-PV5 e PURM-PV10 foram os que apresentaram os maiores calores específicos (0,436 e 0,423 MJ/m3-K, respectivamente) e os menores valores foram obtidos para o compósito PURM- PV50 (0,245 MJ/m3-K).

No que diz respeito à difusividade térmica, ela é uma propriedade do material que denota a razão entre a capacidade de transferência de energia no material pela sua capacidade de armazenamento, sendo característico um baixo valor da mesma para os materiais isolantes térmicos (Mendes et al., 2012). Pokorny (2006) explica que o calor específico médio e a difusividade térmica são essenciais para a definição do fluxo de calor atravessando o material. De acordo com o gráfico da Fig. 30, os valores de difusividade térmica dos materiais estudados demonstram guardar uma relação inversamente proporcional ao comportamento do calor específico (Fig. 29). Assim, os compósitos PURM-PV5 e PURM-PV10 obtiveram as menores difusividades térmicas (1,16 x 10-7 _{– 1,18 x 10}-7 _m2_{/s, respectivamente), enquanto} que para os demais compósitos, o aumento do teor de PV resultou na diminuição do calor específico e a aumento da difusividade térmica.

Figura 30 – Gráfico da difusividade térmica dos corpos-de-prova de PURM com e sem PV

5. CONCLUSÕES

A realização deste trabalho se deu pelo aproveitamento do rejeito de pó de vidro (PV) proveniente da lapidação na fabricação de compósitos com matriz de espuma rígida de poliuretano de mamona (PURM) e suas caracterizações química, morfológicas e físicas, visando seu emprego como material isolante, e, secundariamente, dando um destino nobre a este rejeito comumente dispensado em aterros. Tais caracterizações usaram o PURM como padrão de referência. Os resultados obtidos estão resumidamente descritos a seguir:

• O PV processado e refinado obteve um diâmetro médio de grão de 33 µm, sendo considerado um vidro amorfo do sodo-cálcico pela presença predominante de Na, Si e Ca.

• A análise morfológica do PV demonstrou a presença de partículas de diâmetros diversos e irregulares e ausência de aglomerados;

• A PURM pura continha em sua estrutura poros elípticos grandes, regulares e uniformes, enquanto que o aumento no percentual de PV promoveu a diminuição no tamanho destes poros, gerando colapso da sua estrutura, como observado para a PURM-PV50.

• A massa específica revelou ter relação proporcional com o teor de PV presente nos compósitos de PURM, com exceção dos compósitos contendo 5 e 10 % de PV, os quais obtiveram as menores massas específicas.

• A dureza Shore A dos compósitos de PURM + PV também foi elevada pelo aumento da adição do PV na matriz PURM. No entanto, a resistência à compressão destes compósitos foi menor que a da PURM pura. A presença de células disformes resultou no colapso da estrutura celular durante a compressão, o que reduziu sua resistência mecânica;

• Foi observado que as propriedades termofísicas estão diretamente correlacionadas por apresentarem relações direta e inversamente proporcionais entre elas. Sendo assim, pôde-se perceber, que os compósitos apresentaram valores de condutividade térmica e de difusividade térmica proporcionais ao aumento do teor de PV na matriz de PURM, ao passo que o calor específico diminui com este aumento.

• Do ponto de vista termofísico, os compósitos PURM-PV5 e PURM-PV10 são os que mais se assemelham ao comportamento da PURM pura, portanto, adequados ao uso como isolantes térmicos.

6. SUGESTÕES DE TRABALHOS FUTUROS

A pesquisa pode ser ampliada para verificar a influência de outros parâmetros não contemplados nesta fase do trabalho, as quais sejam:

• Influência da variação da granulometria do PV na matriz da PURM;

• Estudo do comportamento dos compósitos pela adição de outros percentuais mássicos de PV na matriz de PURM;

• Influência da adição de outras cargas (isoladas ou misturadas) na matriz de PURM;

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