Abnt - Nbr 12094 Mb 3431 - Espuma Rigida de Poliuretano Para Fins de Isolamento Termico - Determinacao Da Condutividade Termica

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Brasileira deNormas Técnicas

Palavras-chave: Isolamento térmico. Espuma de poliuretano 5 páginas

Espuma rígida de poliuretano para finsde isolamento térmico - Determinação

da condutividade térmica

SUMÁRIO1 Objetivo

2 Documentos complementares

3 Definições

4 Aparelhagem

5 Execução do ensaio

6 Resultados

ANEXO - Figura

1 Objetivo

Esta Norma prescreve o método de determinação da con-

dutividade térmica de espuma rígida de poliuretano para

fins de isolamento térmico, baseando-se na medição dofluxo de calor em regime permanente de temperaturas,

através de corpos-de-prova com formato de placas pla-

nas e paralelas.

2 Documentos complementares

Na aplicação desta Norma é necessário consultar:

MB-1675 - Espuma rígida de poliuretano para fins de

isolamento térmico - Determinação de massa es-

pecífica aparente - Método de ensaio

ASTM C 177 - Test method for steady state heat flux

measurements and thermal transmission properties

by means of the guarded hot plate apparatus

3 Definições

Para os efeitos desta Norma são adotadas as definições

de 3.1 a 3.4.

AGO./1991 MB-3431

Método de ensaio

Origem: Projeto 22:002.01-006/90CB-22 - Comitê Brasileiro de Isolação TérmicaCE-22:002.01 - Comissão de Estudo de Ensaio de PoliuretanoMB-3431 - Determination of thermal conductivity of rigid polyurethane foam forthermal insulation - Method of test

3.1 Condutividade térmica (K)

Calor transferido por unidade de tempo, por unidade de á-

rea, por unidade de gradiente de temperatura, em condi-

ções de regime estacionário, na perpendicular a uma

superfície isotérmica.

3.2 Condutância térmica (C)

Fluxo de calor, em regime permanente, necessário para

produzir uma diferença de temperatura unitária no corpo-

de-prova; é o inverso da resistência térmica.

3.3 Idade da espuma

Tempo decorrido desde o início da produção da espuma,

até o momento da medição da condutividade térmica.

3.4 Transdutor de fluxo de calor

Dispositivo contendo uma termopilha e que produz como

resposta uma tensão que é proporcional ao fluxo de calor

transferido através deste.

4 Aparelhagem

A aparelhagem deve consistir em duas placas isotérmi-

cas, um ou mais transdutores de fluxo de calor, dispositi-

vos para a medição e controle de temperatura e para amedição de espessura, conforme Figura do Anexo. As

emissividades das superfícies expostas das placas e dos

transdutores devem ser maiores que 0,84 na temperatura

de operação. As condições específicas que devem ser a-

tendidas pelas diversas partes que compõem a aparelha-

gem estão apresentadas de 4.1 a 4.6.

Cópia não autorizada



2 MB-3431/1991

Nota: A aparelhagem deve ser calibrada com padrões cujos va-

lores de resistência térmica sejam próximos aos dos cor-pos-de-prova a serem ensaiados. Estes materiais de refe-

rência devem ser caracterizados pelo método das placasquentes protegidas, conforme ASTM C 177.

4.1 Placa quente e placa fria

4.1.1 O material a ser ensaiado deve ser colocado entre

duas placas isotérmicas, conhecidas como placa quente

e placa fria, uma vez que a temperatura de uma é sempre

maior que a da outra.

4.1.2 As placas podem ser aquecidas e resfriadas, por

exemplo, por meio de aquecedores elétricos, pela

circulação de líquidos refrigerados ou pela combinação

dos dois processos.

4.1.3 As superfícies das placas devem ser de material

rígido de forma a manterem as suas faces sempre planas

e paralelas.

4.1.4 Para minimizar os gradientes de temperatura através

da superfície, a parte da placa em contato com o transdu-

tor de fluxo de calor deve ser feita de um material de

condutividade térmica alta, podendo ser utilizados para

este fim os metais em geral.

4.2 Sensores de temperatura

4.2.1 As temperaturas nas faces das placas devem ser me-

didas com sensores instalados em ranhuras feitas nas

superfícies ou então apoiados sobre elas. Os sensores

usualmente empregados são os termopares e os ter-

mistores.

4.2.2 Os termopares, quando instalados em ranhuras,

devem ter um diâmetro inferior a 0,51 mm ou diâmetro

menor que 0,25 mm quando forem apenas apoiados so-

bre as superfícies das placas.

4.3 Transdutores de fluxo de calor

4.3.1 O transdutor de fluxo de calor é constituído de um

material de condutividade térmica conhecida e de uma sé-

rie de sensores de temperatura apoiados sobre duas de

suas superfícies, paralelas entre si. Assume-se que estas

superfícies são isotérmicas e que o calor é transferido nadireção perpendicular a estas superfícies.

4.3.2 O fluxo de calor é calculado a partir do valor da

condutividade térmica do material e da diferença entre as

temperaturas superficiais.

4.3.3 Podem ser utilizados um ou dois transdutores de

fluxo de calor. Quando for utilizado apenas um, este pode

ser colocado entre uma das placas (quente ou fria) e o

corpo-de-prova ou, então, entre dois corpos-de-prova do

material.

Nota: Alternativamente, pode-se usar dois transdutores de fluxo

de calor, um entre a placa quente e o corpo-de-prova eoutro entre o corpo e a placa fria.

4.4 Medidores de espessura dos corpos-de-prova

O dispositivo para medição da espessura dos corpos-de-

prova deve permitir leituras com exatidão de 0,05 mm.

4.5 Isolamento térmico em torno das placas e docorpo-de-prova

Para minimizar as perdas de calor para o ambiente, deve-

se colocar um isolante térmico em torno do corpo-de-

prova e das placas quente e fria.

4.6 Balança

A balança para determinação da massa dos corpos-de-

prova deve permitir leituras com exatidão de 0,01 g.

5 Execução do ensaio

5.1 Corpos-de-prova

5.1.1 Preparo dos corpos-de-prova

5.1.1.1 Os corpos-de-prova devem ser cortados após 24 h

da produção da amostra e ensaiados com uma idade

mínima de 48 h. Devem ser preparados de modo que assuas superfícies sejam planas e paralelas, com as di-

mensões laterais suficientes para que cubram totalmente

as superfícies das placas quentes e frias. Os corpos-de-

prova devem ser homogêneos e isentos de pele. Devem

ser ensaiados, no mínimo, três corpos-de-prova de cada

amostra a ser caracterizada.

5.1.1.2 O corpo-de-prova, antes do ensaio, devem ser con-

dicionados durante 24 h, à temperatura de (23 ± 1)°C e

umidade relativa de (55 ± 5)%.

5.1.2 Espessura do corpo-de-prova

Quando a aparelhagem não possuir um dispositivo paramedição da espessura do corpo-de-prova durante o en-

saio, a espessura do corpo-de-prova deve ser determina-

da antes do ensaio, através da média aritmética de oito

medições efetuadas em vários pontos dos corpos-de-

prova, igualmente espaçados entre si.

5.2 Ensaio

5.2.1 Pesar os corpos-de-prova imediatamente antes da

execução do ensaio (mi).

5.2.2 Instalar o corpo-de-prova no aparelho e isolar

termicamente o conjunto conforme 4.5.

5.2.3 Ajustar a temperatura da placa quente em (38 ± 0,5)°C

e da placa fria em (10 ± 0,5)°C.

5.2.4 Efetuar medições da temperatura média dos corpos-

de-prova, da diferença de temperatura entre a placa quente

e fria e da força eletromotriz gerada pelo transdutor de

fluxo de calor em intervalos sucessivos de 10 min. Calcu-

lar as condutâncias térmicas (C) de cinco leituras sucessi-

vas e a média (Cm) dos valores obtidos. Considera-se

atingido o equilíbrio térmico quando qualquer um dos va-

lores de condutância (C) estiver dentro do intervalo defini-

do pela média (Cm ± 0,5%), ou seja (Cm ± 0,005 Cm).

5.2.4.1 Se os valores de condutância térmica obtidos em

cinco leituras sucessivas apresentarem seqüencialmente

valores crescentes ou decrescentes, deve-se prosseguir

com o ensaio até se atingir o equilíbrio térmico anterior-

mente definido, com os valores de condutância térmica

oscilando aleatoriamente.




MB-3431/1991 3

5.2.5 Pesar os corpos-de-prova imediatamente após o

ensaio (mf).

6 Resultados

6.1 Cálculos

6.1.1 Arranjo com um corpo-de-prova

6.1.1.1 Quando for ensaiado apenas um corpo-de-prova,

calcula-se a condutância térmica pela equação:

C =

Onde:

C = condutância térmica, em W/(m2.K)

S = sensibilidade do transdutor de fluxo de calor,

em (W/m2)/V

E = resposta do transdutor de fluxo de calor, em V

∆T = diferença de temperatura, em K

6.1.1.2 A condutividade térmica é calculada pela seguinte

fórmula:

k = = CL

Onde:

k = condutividade térmica, em W/(m.k)

L = espessura do corpo-de-prova, em m

6.1.2 Arranjo com dois corpos-de-prova

6.1.2.1 Quando forem ensaiados dois corpos-de-prova,

calcula-se a condutância térmica pela equação:

C =

Onde:

ÐT1 = diferença de temperatura do corpo-de-pro-

va 1, em K

ÐT2 = diferença de temperatura do corpo-de-pro-

va 2, em K

6.1.2.2 A condutividade térmica é calculada pela seguinte

fórmula:

k =

Onde:

L1 = espessura do corpo-de-prova 1, em m

L2 = espessura do corpo-de-prova 2, em m

6.2 Relatório de ensaio

O relatório de cada ensaio deve incluir:

a) nome e qualquer outra identificação pertinente do

material, incluindo descrição física;

b) descrição do corpo-de-prova e sua relação com a

amostra;

c) espessura da amostra recebida e do corpo-de-

prova ensaiado;

d) perda de massa do corpo-de-prova durante o

ensaio, em porcentagem de massa.

- cálculos da perda de massa:

PMe

=

Onde:

mi = massa do corpo-de-prova antes do ensaio, em (g)

mf = massa do corpo-de-prova depois do en-

saio, em (g)

e) temperatura média entre as placas quente e fr ia, du-

rante o en saio em k (°C);

f) idade da espuma de onde retirou-se o corpo-

de-prova;

g) massa específica aparente do corpo-de-prova em

kg/m3, determinada conforme a MB-1675;

h) direção do fluxo de calor durante o ensaio, em

relação à direção de crescimento da espuma;

i) condutividade térmica dos corpos-de-prova en-

saiados em W/(m.K).

S E

∆T

S E L

∆T

S E

∆T1 + ∆T2

2 (∆T1 + ∆T2)

S E (L1 + L2)

/ANEXO

( mi - m

f) 100

mi




4 MB-3431/1991Cópia não autorizada



MB-3431/1991 5

ANEXO - Figura

Figura - Ensaio do corpo-de-prova


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