IMPRIMIR VOLTAR B. Engenharias - 1. Engenharia - 9. Engenharia Mecânica DESENVOLVIMENTO DE UM ALGORITMO COMPUTACIONAL PARA ANÁLISE E DETERMINAÇÃO DE PROPRIEDADES TÉRMICAS Marcelo Ribeiro dos Santos 1   (autor)   marcelorisan@yahoo.com.br Valério Luiz Borges 1   (co-orientador)   vlborges@mecanica.ufu.br Sandro Metrevelle Marcondes de Lima e Silva 1   (orientador)   metrevel@mecanica.ufu.br 1. Faculdade de Engenharia Mecânica – FEMEC , Universidade Federal de Uberlândia – UFU INTRODUÇÃO: A determinação de propriedades térmicas ocupa um papel estratégico no setor industrial, visto que a tecnologia atual de microprocessadores, internet, indústrias e até mesmo setores primários precisam da disponibilidade de materiais (semicondutores, fibras ópticas, metais, cerâmicas entre outros) com propriedades físicas e químicas caracterizadas com precisão e exatidão para aplicações específicas. Materiais bem caracterizados podem dar condições ao engenheiro de avaliar seu comportamento, encontrar falhas e utilizá-los corretamente em projetos. Além de importante para o setor industrial, a determinação de tais propriedades é de grande interesse para o setor científico, pois possibilita a pesquisa para o desenvolvimento de novos materiais, como por exemplo materiais usados em processos de isolamento. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é utilizar os avanços tecnológicos de processamento computacional junto à formulação de técnicas de determinação das propriedades difusividade térmica, α e condutividade térmica, λ, desenvolvidas no laboratório LTCM, sendo possível resolver, analisar e compará-las de forma mais eficiente, interativa, fácil e rápida. Isto irá propiciar a automatização de processos que antes eram demorados, manuais e diminuindo os riscos de erro. Para o teste do algoritmo foi usado uma amostra de polímero de PVC (Polyvinyl chloride). METODOLOGIA: Duas técnicas de determinação de propriedades térmicas são apresentadas neste trabalho. Ambas as técnicas utilizam um modelo térmico unidimensional com condições de contorno de fluxo de calor imposto e isolamento na superfície oposta à aquecida. Os sinais medidos de temperatura e de fluxo de calor foram adquiridos através de um sistema de aquisição de dados HP 75000 SERIES B, conectado a um micro processador. A primeira técnica implementada, a da impedância determina as propriedades α e λ usando somente o domínio da freqüência. Já a segunda técnica chamada de técnica mista, determina estas propriedades usando o domínio da freqüência para α e o domínio do tempo para λ. Ambas as técnicas se baseiam no princípio de um sistema dinâmico, do tipo entrada e saída, onde uma função objetivo de fase é usada para obtenção de α. A minimização das funções objetivo podem ser feitas através de três métodos de otimização presentes no algoritmo: método da Seção Áurea, método da Descida Máxima e método Powell. Este algoritmo vem sendo implementado usando a linguagem C++ Builder 5, uma linguagem robusta que usa os recursos de interface e a velocidade de processamento dos dados. Além disto, ela possibilita a utilização do paradigma de programação orientada a objetos, que oferece diversas técnicas computacionais: conceitos de classes, herança, encapsulamento, objetos e outros. RESULTADOS: Apresentam-se os resultados obtidos da determinação de α e λ, para as duas técnicas de determinação de propriedades térmicas usando os 3 métodos de otimização presentes no algoritmo para a amostra de PVC. Esta amostra possui dimensões de 305 x 305 x 50 mm, sendo adquiridos 1024 pontos, com um intervalo de medição de 7,034 s e tempo de duração do aquecimento do material de aproximadamente 150 s. Sendo que o pulso de calor gerado e aplicado no material foi da ordem de 300 W/m2. Utilizando a técnica da impedância obteve-se os seguintes valores para α = 1,359 x 10-7 m2/s para o método da Seção Áurea, α = 1,359 x 10-7 m2/s para o método Powell e α = 1,361 x 10-7 m2/s para o método da Descida Máxima, e os seguintes valores para λ = 0,151 W/m.K para o método da Seção Áurea, λ = 0,1528 W/m.K para o método Powell e λ = 0,1514 W/m.K para o método da Descida Máxima. A Seção Áurea apresentou 27 iterações, o Powell 89 iterações e a Descida Máxima 58 iterações na busca tanto de α como de λ. Pode observar que os resultados obtidos para as propriedades foram praticamente os mesmos, só mudando a quantidade de iterações no procedimento de busca. Assim, para a técnica mista são apresentados resultados somente usando a técnica da Seção Áurea onde os valores obtidos foram para α = 1,326 x 10-7 m2/s e λ = 0,163 W/m.K sendo efetuadas 22 iterações para ambas propriedades. CONCLUSÕES: Neste trabalho foi implementado com sucesso, um algoritmo unindo as duas técnicas e os três métodos de otimização mencionados acima. Os resultados encontrados quando comparados com os valores de referência, α = 1,318 x 10-7 m2/s e λ = 0,156 W/mK (Lima e Silva & Guimarães, 2000) apresentaram erros menores do que 4 %. Fazendo o uso dos diferentes métodos de otimização, observou-se que a diferença dos valores encontrados foi muito pequena destacando apenas o número de iterações no qual o método da Descida Máxima gastou um tempo maior de processamento, seguido pelo método Powell e da Seção Áurea. Ressalta-se que para facilitar a análise dos resultados foi criado o software RISAN 1.0 com uma interface amigável em ambiente Windows e ferramentas de análise, onde se encontra o algoritmo desenvolvido. Referência Bibliográfica - Lima e Silva, S. M. M. & Guimarães, G., 2000, “Determinação Simultânea de Propriedades Térmicas do PVC (Polycloroethylene) Usando Somente Uma Superfície de Acesso”, ENCIT 2000, FIERGS Convention Center, Porto Alegre, Brasil. Instituição de fomento: UFU- PIBIC Trabalho de Iniciação Científica Palavras-chave:  Determinação de Propriedades Térmicas; Condução de Calor; Otimização. Anais da 56ª Reunião Anual da SBPC - Cuiabá, MT - Julho/2004