Transferência de calor e de massa em materiais compósitos poliméricos reforçados por fibras vegetais: modelagem avançada e simulação. - SANTOS, Wanessa Raphaella Gomes dos. (2019)
Materiais compósitos tem se tornado de grande importância para a engenharia, uma vez que possuem certas propriedades não obtidas por seus constituintes, individualmente. Compósitos poliméricos reforçados por fibras vegetais apresentam como vantagem baixa densidade, maior disponibilidade, alta deformabilidade, baixo custo e biodegradabilidade, contudo, a natureza hidrofílica das fibras vegetais afeta negativamente as propriedades mecânicas dos compósitos. Assim, torna-se essencial prever a dinâmica de absorção de umidade e aquecimento, e seus efeitos nas propriedades mecânicas dos compósitos. Este trabalho tem como objetivo estudar teoricamente, numa abordagem tridimensional e transiente, a absorção de umidade (modelo de Langmuir) e transferência de calor (Lei de Fourier) em materiais compósitos poliméricos reforçados por fibras vegetais. A soluções analítica (método de Transformada de Laplace) e numérica (Método de Volumes Finitos) das equações governantes são apresentadas e analisadas. Resultados das concentrações de soluto livre e aprisionado, teor de umidade, temperatura e teor de umidade médio obtidos no interior do material em diferentes instantes do processo são apresentados e analisados. Verificou-se que os gradientes de concentração das moléculas (livres e aprisionadas) são mais altos na superfície do material e que, quanto maior a concentração de soluto livre, maior a concentração de soluto aprisionado dentro do material, em qualquer tempo de processo. Além disso, observou-se que os efeitos geométricos e os parâmetros físicos do Modelo de Langmuir influenciam diretamente a cinética e distribuição das propriedades mássicas.