Posts

A garrafa térmica é responsável por deixar a água gelada ou o café quente o dia todo. Você sabe como ou porque ela funciona? Fizemos este post para responder algumas perguntas sobre essa maravilha da tecnologia moderna. Aliás, ela teve muitas mudanças ao longo do tempo. Contudo, o princípio é simples e poucas melhorias foram feitas no desenho da mesma desde seu surgimento. Vamos lá?

Origem da garrafa térmica

Primeiramente, vamos falar um pouco da história da garrafa térmica. Ela foi inventada no século XIX por um cientista escocês chamado James Dewar. Como toda boa inovação, ela foi criada por causa de uma necessidade própria. Dewar precisava armazenar adequadamente soluções das mais diversas da ação do calor e do frio. O seu nome inicial faz alusão a ele, sabe porque? Garrafa térmica é o nome mais popular para o vaso de Dewar. Ela é um recipiente utilizado para gerar um isolamento térmico quase perfeito, conservando a temperatura do conteúdo em seu interior por bastante tempo. O objetivo dela é evitar trocas de calor do seu interior com o meio externo, parece familiar?

Como mencionado, a tecnologia foi desenvolvida pelo cientista escocês para conservar a temperatura de soluções químicas. Ele acabou não patenteado a tecnologia, o que foi feito posteriormente pela empresa Thermos para começar a comercializar as garrafas térmicas. Depois de patentada, muitos modelos e formatos diferentes foram desenvolvidos. A primeira garrafa térmica era dois recipientes de vidro, um dentro do outro, que criava uma barreira de ar isolante. Com o tempo esse modelo foi sendo modificado adaptando-se a novos materiais, como o alumínio, o plástico, a borracha. Ao incorporar novas tecnologias, a garrafa térmica ganhou em custo, popularidade e claro, eficiência.

Mecanismo de isolamento térmico

O conceito simples e eficaz da garrafa térmica visa diminuir a influência das três formas de transferência de calor. caso você não conheça as 3 formas de transferência de calor, fizemos um outro post explicando cada uma. São elas a convecção, condução e a radiação. Ademais, a garrafa térmica é construída de tal forma que diminui consideravelmente a ocorrência de todos esses processos de trocas de calor. Existem muitas variações dos materiais utilizados para se fazer garrafas térmicas, mas o conceito é o mesmo, demonstrados pelo desenho abaixo:

Na figura acima vemos que a parte de armazenamento é protegida por duas superfícies espelhadas/refletivas com uma camada de vácuo/ar no meio, o que evita as três formas de transferência de calor, mantendo a temperatura interna independente da externa. Funciona assim: o vácuo tem o objetivo de evitar que ocorra a condução, pois esse processo de troca de calor necessita de um meio material para acontecer, e o vácuo, por definição, é ausência de matéria.

Importância da camada de ar ou do vácuo

Em alguns casos, utiliza-se de uma camada de ar, pois este é o que temos de mais próximo do vácuo. As superfícies espelhadas das camadas internas evitam que aconteça troca de calor por radiação térmica, pois elas refletem as ondas de calor, bloqueando a maioria delas de entrar e influenciar no recipiente interno. A tampa normalmente é feita por material vedante, impedindo que haja 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, o movimento do ar 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.

O 3TC foi desenvolvido com mesmos conceitos da garrafa térmica, aprimorando as superfícies metálicas para um polímero ainda mais refletivo, e adaptando o vácuo para o EPS, que é composto por 98% de ar, tornando a tecnologia acessível e extremamente eficiente para a construção civil. Uma ideia simples, uma inovação tecnológica: conforto térmico e economia para o seu bolso.

Entenda como o 3TC se assemelha às tecnologias desenvolvidas pela NASA na Estação Espacial Internacional.

O universo é um lugar de extremos: luz, escuro, cheio, vazio, muito ou pouco espaço, quente ou frio. A vida humana tende a florescer no equilíbrio desses extremos: nos adaptamos bem com nossas tecnologias, mas sentimos mais confortáveis em lugares onde as condições consideradas “ideais”. Em geral, a Terra encaixa-se perfeitamente nesse perfil: o planeta é bastante confortável desde que você fique longe do Pólo Sul e não cair em um vulcão. Porém, a mdernidade nos trouxe mais desafios. Agora os seres humanos avançam cada vez mais na exploração do espaço não como visitantes ou controlando máquinas remoatamente, mas como colonos e exploradores, e encontrar o equilíbrio certo para o conforto da vida humana é o maior desafio.

Analisando com mais detalhe a Estação Espacial Internacional (ISS) conseguimos entender de verdade como são empregadas as melhores tecnologias desenvolvidas pelos mais renomados cientistas, e claro: isolamento térmico é uma das mais importantes. Sem tecnologia de isolamento térmico apropriada, a temperatura da Estação Espacial ficaria de um lado com 121 graus e no outro lado 157 graus negativos, o que não seria nem um pouco agradável ou sustentável para os bravos astronautas conseguirem viver lá. Para comportar a tripulação, a Estação Espacial Internacional foi projetada e construída com isolamento e controle térmico de última geração, com o mesmo conteito empregado na fabricação do 3TC. Como resultado, o isolamento para a Estação Espacial Internacional não se parece com o tapete fofo como a lã de vidro e outros que lidam apenas com a condução, o isolamento da Estação tem que ser mais eficiente, leve e fácil de instalar e reparar. A tecnologia empregada é um isolamento multicamada altamente reflexivo (ou MLI em inglês) feita de camadas de Mylar, com vácuo no meio e protegida com dacron.

Acima, à esquerda: o isolamento comum fibroso. Acima, à direita: Isolamento Multicamada utilizado na Estação Espacial Internacional, feito com a mesma tecnologia 3TC. A malha de prata reflexivo é Mylar aluminizado. “O Mylar é aluminizado de modo que a radiação solar não passe”, explica Hong. “as camadas de vácuo são responsáveis por impedir a condução entre as camadas”, continuou ele. Exceto pelas janelas, a maior parte do ISS é coberto com o MLI bloqueando a radiação. “As janelas são um vazamento de calor enorme”, disse Hong, “mas os astronautas precisam deles para a ergonomia e também para suas pesquisas. É algo que temos que considerar no projeto de isolamento térmico.” Abaixo pode-se ver a Espação Espacial Internacional no espaço, com suas tecnologias de isolamento térmico e captação de energia solar visíveis.

 

Fonte: NASA