Caracterização termofísica de bio materiais de mudança de fase por meio da metodologia T-History

Abstract

O armazenamento de energia térmica vem sendo considerado como uma viável solução para reduzir os problemas associados à natureza intermitente e variável dos recursos renováveis. Os materiais utilizados nos sistemas de armazenamento térmico de calor latente são denominados materiais de mudança de fase (PCM), os quais armazenam e liberam energia durante sua mudança de fase. As ceras de palma, soja e carnaúba foram estudadas neste trabalho como bio materiais de mudança de fase e suas propriedades termofísicas foram determinadas por meio da metodologia experimental T-History. Um aparato experimental foi desenvolvido para a obtenção do histórico de temperatura dos materiais analisados. A parafina eicosano, por ser um material amplamente estudado no meio cientíco e possuir suas propriedades termofísicas definidas e reportadas na literatura, também foi caracterizada neste trabalho para validar tanto o sistema de medição quanto a metodologia utilizada. O método T-History original e modificado foram aplicados para a comparação dos resultados obtidos por diferentes metodologias de análise. A influência da taxa de resfriamento sobre comportamento térmico dos materiais e sobre o valor das propriedades calculadas foi analisada por meio do uso de diferentes ambientes de resfriamento. Baseando-se nos resultados apresentados, o método T-History original foi apropriado para a caracterização termofísica do eicosano e sua aplicação gerou resultados consistentes, apresentando boa concordância com os valores reportados na literatura. Em geral, os comportamentos térmicos das ceras vegetais estudadas foram diferentes. Dentre as ceras vegetais estudadas no trabalho, a cera de carnaúba do tipo 4 apresentou o maior calor latente de fusão e as ceras de carnaúba tipo 3 e de soja apresentaram os maiores valores para condutividade térmica. Por meio dos ensaios realizados em diferentes ambientes de resfriamento, verificou-se experimentalmente que de fato o aumento da taxa de resfriamento influenciou os dados obtidos, resultando em grandes desvios e baixa precisão na determinação das propriedades termofísicas dos PCMs. Devido à escassez de dados referentes ao uso da metodologia T-History para a determinação das propriedades das ceras vegetais, foi difícil identificar qual o método de análise mais apropriado para a caracterização das ceras. No entanto, como o método modificado foi desenvolvido especificamente para analisar materiais que não apresentam sua mudança de fase em um patamar bem definido, ele se tornou mais adequado para a determinação das propriedades termofísicas das ceras vegetais estudadas este trabalho. Apesar do método modificado possuir limitações, ele apresentou grandes avanços com relação à metodologia T-History original.