Estudo da transferência de calor em chaminés cilíndricas metálicas residenciais

Abstract

A transferência de calor é um ramo da ciência direcionado ao estudo das trocas de calor devido a um gradiente térmico inicial. Seu entendimento é primordial para que sejam determinadas as taxas de transferência de calor, a espessura da camada de isolamento e no comparativo dos sistemas de chaminés isolados e não isolados. Com isso, este trabalho tem o objetivo de estudar in loco a transferência de calor em chaminés residenciais, propondo modelos para a obtenção da taxa de calor e também simulando a espessura necessária de isolante térmico para minimizar a perda de calor ou diminuir a temperatura na parte externa da chaminé, proporcionando maior segurança residencial, contra incêndios e queimaduras. Para obtenção desses objetivos, foram realizadas avaliações experimentais em chaminés metálicas residenciais com visitas à campo e cálculos baseados nesses dados. Isso possibilitou simular a perda de calor em chaminés cilíndricas metálicas verticais. Por outro lado, foi possível determinar a espessura da camada de isolante necessária a cada metro de altura da chaminé para que a mesma permaneça a uma temperatura constante, controlada e segura. Por fim, o trabalho visa contribuir com a aplicação prática das teorias estudadas em transferência de calor no ramo da construção civil.

Heat transfer is a branch of science aimed at studying heat exchange due to an initial thermal gradient. Its understanding is essential for determining heat transfer rates, the thickness of the insulation layer and for comparing insulated and non-insulated chimney systems. Therefore, this work aims to study heat transfer in residential chimneys in situ, proposing models to obtain the heat rate and also simulating the necessary thickness of thermal insulator to minimize heat loss or reduce the temperature on the outside of the chimney, providing greater residential safety against fires and burns. To achieve these objectives, experimental evaluations were carried out on residential metal chimneys with field visits and calculations based on these data. This made it possible to simulate heat loss in vertical cylindrical metal chimneys. On the other hand, it was possible to determine the thickness of the insulating layer required for each meter of chimney height so that it remains at a constant, controlled and safe temperature. Finally, the work aims to contribute to the practical application of the theories studied in heat transfer in the construction industry.