Os segredos da garrafa térmica

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A garrafa térmica é responsável por deixar a água gelada ou o café quentinho o dia todo.

Versáteis, baratas e eficientes, elas podem ser encontradas em diferentes tamanhos e formatos. Além disso, estão disponíveis em diferentes materiais. Seja como for, uma coisa é certa: são itens indispensáveis na casa de todo brasileiro.
Mas você sabe como elas funcionam? Como foram inventadas? Quais produtos utilizam a mesma tecnologia? Qual o design favorito dos brasileiros?
Aliás, as garrafas térmicas tiveram muitas mudanças ao longo do tempo. Contudo, poucas melhorias foram feitas em seu desenho desde o seu surgimento.
Fizemos este post para responder a algumas perguntas sobre essa maravilha da tecnologia moderna. Explicaremos essa história melhor a seguir, vamos lá? Acompanhe!

Origem da garrafa térmica

Primeiramente, vamos falar um pouco da história das garrafas térmicas. Elas foram inventadas no início do século XIX por um cientista escocês chamado James Dewar.

Como toda boa inovação, foram criadas para solucionar um problema enfrentado por James. O cientista precisava armazenar adequadamente diversas soluções, protegendo-as da ação do calor e do frio.
O nome inicial desse produto faz alusão a esse cientista, sabe por quê? Garrafa térmica é o nome mais popular para o vaso de Dewar.
O recipiente foi criado para gerar um isolamento térmico quase perfeito, conservando a temperatura do conteúdo em seu interior por bastante tempo. O objetivo era evitar as trocas de calor do interior com o meio externo. Parece familiar?
James Dewar, no entanto, não patenteou a tecnologia desenvolvida para conservar a temperatura de soluções químicas.
Posteriormente, a empresa Thermos, registrou a invenção para começar a comercializar as garrafas térmicas. Depois de patenteada, muitos modelos e formatos diferentes foram desenvolvidos.
A primeira garrafa térmica contava com dois recipientes de vidro, um dentro do outro, que criava uma barreira de ar isolante.

Com o tempo o modelo foi sendo modificado e passou a ser fabricado com novos materiais, como o alumínio, o plástico e a borracha. Ao incorporar novas tecnologias, as garrafas térmicas ganharam maior popularidade e se tornaram mais eficientes.

 

Como funciona o mecanismo de isolamento das garrafas térmicas?

O conceito simples e eficaz da garrafa térmica visa diminuir a influência das três formas de transferência de calor: convecção, condução e a radiação.

Convecção

É o processo de transmissão de calor em meios líquidos ou gasosos. Ocorre quando um fluido, como a água, é aquecido e as porções quentes se expandem. Em outras palavras, o fluido aquecido passa a ocupar um volume maior que o frio.

Os corpos inseridos no meio que será aquecido sofrem a ação de uma força vertical, de baixo para cima. Chamada de empuxo, é proporcional ao volume do fluido deslocado pelo corpo – eureca!

O líquido aquecido passa a ocupar mais espaço, sofre empuxo e sobe. Isso dá origem a um movimento ascendente. Já as partes mais frias e mais densas, descem em um movimento descendente.

O processo só termina quando todo o fluido estiver sob a mesma temperatura.

Quando acendemos uma lareira, o calor aquece o ambiente por convecção e por radiação. Dá para perceber a convecção quando o ar quente sobe, levando consigo um pouco de fuligem.

Condução

Também chamada de difusão, a condução térmica é a propagação de calor que ocorre devido a agitação de moléculas.

Ocorre quando um corpo sólido se aquece. Para atingir o equilíbrio térmico, o corpo mais quente transfere calor para o mais frio.

Radiação

A radiação térmica ocorre quando o calor é propagado por ondas eletromagnéticas. Pode ser natural, artificial ou nuclear.

A radiação natural ocorre na natureza, sem a utilização de aparelhos artificiais. Como exemplo, podemos citar a luz solar e o urânio, encontrado em rochas. E as radiações cósmicas se originam de explosões estelares ou solares.

Já a radiação artificial tem origem em equipamentos de aceleração de partículas. Um exemplo é a máquina de raio X onde os elétrons são acelerados.

Ademais, a garrafa térmica é construída de tal forma que diminui consideravelmente a ocorrência de todos esses processos de trocas de calor. Embora os materiais utilizados para se fazer garrafas térmicas sejam diferentes, o funcionamento de todas é o mesmo:

Na figura acima vemos que o recipiente de armazenamento é protegido por duas superfícies espelhadas/refletivas, o que evita as trocas de calor por radiação, pois elas refletem as ondas de calor, impedindo que elas influem no recipiente interno.

Entre essas superfícies há uma camada de vácuo, o que evita condução. Em alguns casos, no lugar do vácuo, utiliza-se de uma camada de ar. Assim, tenta-se evitar que a energia térmica transite do interior para o meio externo e vice-versa.
A tampa normalmente é feita por material vedante, eliminando o contato e troca de calor entre o ar e o líquido no interior da garrafa, assim, não ocorre a convecção.

Caso houvesse contato do ar com o líquido quente ou frio de dentro da garrafa, a diferença de temperatura do ar criaria um movimento que faria com que ocorresse a troca de calor por meio da convecção.

Dessa forma, a garrafa térmica conserva a temperatura de qualquer conteúdo colocado em seu interior, estando ele quente ou frio, controlando as três formas de transferência de calor.

Quais são as características das garrafas térmicas?

As garrafas térmicas, assim como os copos Stanley, têm diferentes tamanhos. Os modelos menores, geralmente, têm 250 ml de capacidade. Já os maiores, podem armazenar 2,5 litros de líquido quente ou frio. No entanto, os modelos mais tradicionais armazenam entre 700 ml e 1,5 litros.

As versões menores podem ser utilizadas por quem gosta de levar bebidas quentes para o trabalho, por exemplo. Também podem ser usadas em casas que tenham poucos moradores.

as com capacidade mais alta são ideais para empresas ou para eventos, uma vez que eliminam a necessidade de reabastecer as garrafas várias vezes ao dia.

Vale observar que quanto maior a capacidade da garrafa, maior sua capacidade de manter a temperatura do líquido no seu interior. No entanto, para que isso ocorra o volume deve ser inteiramente preenchido.

Tempo de conservação

O tempo de conservação da temperatura depende do modelo e marca da garrafa, podendo variar de 4 a 24h de conservação. No entanto, a maioria das garrafas térmicas conserva a bebida por um período mínimo de 4 horas e máximo de 6 horas.

Por exemplo, caso você vá beber café durante a manhã, a garrafa não precisa manter o líquido quente por muito tempo. Agora, se você for viajar, precisará manter uma bebida gelada por muitas horas, caso contrário essa garrafa não terá serventia.

Empresas também devem contar com modelos que conservem a bebida quente por mais tempo. Nesse caso, o ideal são as garrafas térmicas com capacidade de 2,5 litros, que conservam a bebida fria por até 15 horas.

Método de servir

As garrafas térmicas têm quatro tipos de tampa: rosca, bombeamento por pressão, acionamento por alavanca ou de bico.

A tampa de rosca é a mais comum e desde que bem fechada, oferece uma boa vedação. Alguns modelos com essa tampa contam com um copo de proteção que pode ser usado para servir a bebida.

Já o bombeamento por pressão conta com um botão na parte superior que ao ser pressionado, libera a bebida. A vantagem desse modelo é a facilidade de uso, já que com apenas uma das mãos dá para servir a bebida.

O modelo de alavanca se destaca por ser muito eficiente. Dá para encher copos de 400ml em cada acionamento, ou seja, proporciona uma utilidade bem rápida. Além disso, o bico é afastado do corpo o que facilita na hora de servir.

Por fim, temos o modelo de bico direcionável. Para facilitar na hora de servir, o bico deve girar 360°. É uma das garrafas térmicas mais usadas por quem bebe mate, tereré ou chimarrão pois dá para servir água quente sem derramar sobre a erva.

Além disso, a garrafa é utilizada em locais abertos onde não há apoio. Nesses casos, o bico direcionável se mostra especialmente útil.

Corta pingos

Algumas garrafas térmicas contam com um tipo de rosca chamado corta pingos. A função é evitar derramamento de gotas após servir a bebida.

Assim, quem lida com documentos importantes, mas não quer abrir mão de um café quente no fim da tarde pode comprar garrafas térmicas com esse dispositivo para evitar problemas.

Alças

 

imagem mostra a mão de uma pessoa segurando uma garrafa térmica e despejando água em uma cuia de chimarrão

Alguns modelos de garrafas térmicas têm alças embutidas que facilitam na hora de servir as bebidas. Muitas vezes, essa peça é ergonômica, ou seja, é bem fácil de pegar.

Também há garrafas térmicas que possuem alça de transporte, evitando acidentes e quedas. O ideal é utilizar as alças sempre que você precisar mover a garrafa ou transportá-la.

Design

 

As garrafas térmicas podem ser encontradas com design arrojado ou tradicional, variando de linhas geométricas e orgânicas.

Além disso, podem ser encontradas em diferentes cores como preto, branco, amarelo, verde e vermelho. Há também versões decoradas e em inox, que são atemporais e combinam com diversos tipos de decoração.

O que é o 3TC?

O 3TC foi desenvolvido com a mesma tecnologia das garrafas térmicas.

Isolantes térmicos tradicionais, como a tinta refletiva, barram apenas a condução, o que corresponde a 10% da transferência de calor de um ambiente. Os outros 90% são perdidos por condução ou convecção.

Isso significa que nos dias frios, o calor ambiente escapará para o meio externo. Da mesma maneira, nos dias quentes, a temperatura externa não encontrará barreiras para entrar no interior da edificação.

O 3TC lida com as três formas de transferência de calor. Ele é composto por um núcleo de poliestireno expandido (EPS) que atua contra a condução térmica e e também evita a convecção. Esse núcleo de EPS é revestido nas duas faces por as lâminas reflexivas que atuam contra a radiação, barrando 97% dos raios infravermelhos.

Essa avançada tecnologia veda o ambiente, impedindo a entrada de vapores, assim a transmissão de calor por convecção não ocorre.

Essa atuação em três frentes e seu impacto na capacidade de isolamento fazem do 3TC um produto de alta performance, que atende a diversos segmentos como industrial, agrícola, comercial e residencial.

Uma ideia simples, uma inovação tecnológica: conforto térmico e economia para o seu bolso.

Gostou desse post sobre tipos de garrafa térmica? Então, continue lendo o nosso blog e fique por dentro de mais conteúdos como esse!

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