0000

Espessura crítica de isolamento

Quando se deseja controlar a taxa de calor retirada de um cilindro sem alterar as condições de um escoamento externo, a alternativa pode ser colocar sobre esse cilindro, um material com condutividade térmica diferente.
A taxa de transferência de calor da superfície interna para um meio externo irá depender diretamente da espessura do material que recobre o cilindro, ou seja, do raio externo do "novo" cilindro.
A possibilidade de existênica de uma espessura que proporcione um bom isolamento para sistemas radiais é sugerida pela presença dos efeitos contrários associados a um aumento nessa espessura, pois embora a resistência condutiva aumente com a adição de isolamento, a resistência convectiva diminui devido ao aumento da área a supercial externa. Para essa espessura a perda de calor seria mínima, e a resistência total à transferência de calor seria máxima. Na verdade, uma espessura de isolamento ótima não existe, mas sim um raio crítico de isolamento, onde o fluxo de calor é máximo (minimiza a perda térmica graças a maximização da resistência total à transferência de calor).
Um exemplo prático seria, um cilindro oco, com a superfície interna exposta a um fluido quente e a superficie externa, a um fluido frio. A taxa de tranferência de calor do fluido quente para o fluido frio irá depender da espessura de isolamento, ou seja, do raio externo do cilindro. Como a resistênica à condução aumenta com o raio e a resistência à convecção apresenta comportamento inverso, deve se encontrar uma espessura capaz de maximizar a perda de calor através da parede do cilíndro.
Uma espessura ótima para o isolamento térmico está associada ao valor de r que minimiza o valor de q' ou que maximiza o valor de R' total. rc = raio crítico de isolamento. Para valores de r menores que rc a taxa de tranferência de calor aumenta com o aumento da espessura de isolamento. Para valores de r maiores que rc a taxa de transferência de calor diminui com o