Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4
ÁREA: Química Tecnológica
TÍTULO: Análises das distribuições longitudinal e radial de temperatura em creme hidratante corporal
AUTORES: Rodrigues, L. (UEG) ; Caçula, G. (UEG) ; Silva, O. (UEG)
RESUMO: O creme hidratante corporal é utilizado para aumentar a hidratação e manter o
brilho natural da pele, combatendo o ressecamento da epiderme. Este trabalho
visou
avaliar a variação temporal e espacial da temperatura de um creme hidratante
submetida ao aquecimento, bem como a variação da massa específica (ρch) antes e
após o aquecimento.Foram realizados dois ensaios de transferência de calor,
longitudinal e radial onde observou-se a retenção ou distribuição de calor por
meio de termopares localizados em pontos estratégicos, a fonte de calor
utilizada
foi um banho termostático com temperatura constante onde observou-se pela
diferença de temperatura evidenciada grande retenção de energia térmica, levando
a
a grandes aplicabilidades a cosmetologia no uso adequado ao hidratante conporal.
PALAVRAS CHAVES: hidratante; cosmetologia; energia termica
INTRODUÇÃO: As propriedades termofísicas relacionas à transferência de calor de um produto
podem ser determinadas pelas leis de Fourier (condução), Newton (convecção) e
Steffan – Boltzmann (irradiação). Neste trabalho focou-se a condução de calor
que é um processo de transferência de calor entre sistemas que estão em contato
físico direto.
A Lei de Fourier é aplicada ao Princípio da Conservação de Energia no
qual a energia gerada mais a energia que entra no sistema é igual à energia de
saída mais a energia acumulada do sistema. Assim, o Princípio da Conservação de
Energia para um Sistema Radial Cilíndrico (r, ø, z) levou à seguinte Equação de
Distribuição de Temperatura (1).
1/r.σ/σ.r(r.σT/σr)+1/r².σ²T/σΦ²+σ²T/σz²+q/k=1/α.σT/σt 1.
Onde r é o raio, ø é o ângulo, z é a altura T é a temperatura, k é a
condutividade térmica, α é a difusividade térmica e t é o tempo.
Este trabalho apresenta as propagações de calor longitudinal (2) e
radial (3) em regime transiente e sem geração de calor interno. Assim, a partir
da fórmula (1) obteve-se os modelos matemáticos de condução unidimensional para
coordenadas cilíndricas, que descreve as condições de transferência de calor
expresso nas equações abaixo1.
σ²T/σz²=1/α.σT/σt 2. 1/r.σ/σ.r(r.σT/σr)=1/α.σT/σt 3.
MATERIAL E MÉTODOS: Para a propagação longitudinal de calor utilizou-se um cano de PVC, com
furos equidistantes ao longo do comprimento do cano, foi revestido na lateral
com cortiça, com a finalidade de isolá-lo termicamente, na base foi revestida
com papel alumínio para proporcionar a transferência de calor. Em seguida, o
tubo foi preenchido com o creme hidratante. Os termômetros (T1, T2, T3) foram
colocados longitudinalmente ao tubo. Uma tampa de cortiça foi fixada ao topo. E
por fim, revestiu-se todo o tubo com papel alumínio para evitar a transferência
de calor por radiação.
Para a propagação radial de calor utilizou-se uma lata metálica que foi
revestida na base e no topo com isopor para isolá-la termicamente. Em seguida, a
lata foi preenchida com o creme hidratante. Os termômetros (T1, T2, T3) foram
colocados em furos equidistantes ao longo do raio do isopor no topo da lata.
O teste longitudinal de condução de calor foi conduzido colocando-se a
base do tubo em contato com a superfície de um banho termoestabilizado a 40 °C.
Enquanto o radial, foi conduzido mergulhando - se a lata na água de um banho a
40 °C, mantendo-se a superfície do isopor com os termômetros fora da água. As
temperaturas foram registradas durante 90 minutos, em intervalos de 2 minutos,
pelos termômetros.
Os dados obtidos foram dispostos em gráficos de temperatura em função do
tempo. A massa específica do creme hidratante corporal foi determinada, sem
tratamento prévio, antes e depois do ensaio de transferência de calor.
Inicialmente à temperatura ambiente, e em seguida à temperatura final do
experimento, 40 °C.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A distribuição da temperatura em função do tempo do creme hidratante corporal
para ambos os métodos de propagação de calor revelou um comportamento típico de
material resistente à transferência de calor por condução. Este comportamento
foi verificado pela dispersão das curvas dos termômetros 1, localizados próximo
à fonte de calor, que atingiram as maiores temperaturas mais rapidamente que os
demais termômetros (Figuras 3 e 4). As temperaturas registradas nos termômetros
2 e 3, posicionados mais distantes da fonte de calor, apresentaram um
comportamento linear com o aumento da temperatura em função do tempo e tiveram
uma variação de temperatura muito menor se comparados aos termômetros 1. Desse
modo, observou-se que as primeiras camadas do creme funcionaram com uma barreira
à condutividade térmica.
A massa específica do creme hidratante corporal antes e depois do ensaio de
transferência de calor diminuiu de 1,01918 g.cm-3 (25,4 °C) para 0,97788 g.cm-3
(40,0 °C), respectivamente, pois o aumento da energia cinética aumenta o nível
de agitação das moléculas do creme hidratante e promove a dilatação do volume,
diminuindo a massa específica. Esta redução da densidade absoluta pode conduzir
à maior fluidez e provável diminuição da viscosidade.
Figura 3
Figura 3 – Gráfico do aumento de temperatura do
creme hidratante em função do tempo para a
propagação longitudinal de calor.
Figura 4
Figura 4 – Gráfico do aumento de temperatura do
creme hidratante em função do tempo para a
propagação radial de calor.
CONCLUSÕES: A avaliação da distribuição de temperatura do creme hidratante corporal,
utilizando os métodos de propagação longitudinal e propagação radial de calor,
apontou o comportamento de um produto que retém calor, sendo também resistente à
transferência de calor. A massa específica do creme hidratante foi outro parâmetro
sensível à variação de temperatura. Assim, a utilização de creme hidratante na
epiderme em dias muito quentes deve ser melhor estudada, uma vez que a sua
capacidade de retenção de calor impediria o abaixamento da temperatura na camada
superficial da pele.
AGRADECIMENTOS: Queremos agradecer sempre primeiro a Deus por nos dar a capacidade de realizar,
aos nossos pais que sempre investem em nós e todos que acreditaram em nós.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: 1 INCROPERA F. P. e WITT D. P.; Fundamentos da Transferência de Calor e de Massa; Rio de Janeiro; Guanabara Koogan, 1992.
2 FERREIRA, L. R.; Avaliação da Distribuição de Temperatura por Condução de Calor em Creme Hidratante Corporal. Trabalho de Conclusão de Curso; Universidade Estadual de Goiás; Anápolis, 2012.