Transferencia De Calor No Processo De Tempera

SIEF – Semana Internacional das Engenharias da FAHOR

Transferências de calor no processo de têmpera

Djone Rafael Viana (FAHOR) [e-mail]

Leonardo José Lottermann (FAHOR) [e-mail]

Prof.ª Me. Carla Beatriz Spohr (FAHOR) [e-mail]

Resumo

Tendo em vista a aplicabilidade da teoria física, o presente artigo parte da

necessidade de visualizar a física de forma aplicada ao cotidiano de um

ambiente de produção. Assim, realizando um estudo de caso dentro de uma

indústria metalúrgica, efetuando o prodesso de têmpera de peças metálicas,

obtiveram-se importantes considerações quanto aos tratamentos térmicos e a

sua correlação com a teoria básica.

Palavras chave: Têmpera, Física, Transferência de Calor.

1. Introdução

A física, mesmo sendo reconhecida como a ciência exata que mais se

relaciona com o dia a dia, normalmente utiliza situações ideias de

aplicabilidade, assim, não relacionando-se totalmente com a realidade dos

processos produtivos. Ao estudar-se as transferências de calor, identificou-se a

importância de analisar a correlação destes fenômenos com processos práticos

dentro da engenharia e de mecanismos aplicados na indústria.

Observando a ampla aplicação da têmpera dentro da indústria metalúrgica e

considerando a relação com o estudo teórico em questão, verificou-se a

relevância de obter conhecimentos mais detalhados sobre o assunto.

Desta forma o presente artigo tem como objetivo identificar e expor as relações

entre a teoria física de transferências de calor com a aplicabilidade dentro da

indústria, através do processo de têmpera de peças metálicas.

2. Revisão da Literatura

2.1 Transferência de Calor

Este estudo tem em seu princípio a definição de transferência de calor, que

segundo, Incropera e DeWitt (1998), é a energia em trânsito devido a uma

diferença de temperatura. Esta trasnferência acontece de forma espontânea,

direcionando-se do corpo de maior temperatura para o de menor temperatura,

sem considerar variáveis como dimensões, natureza e se existe contato entre

os corpos ou não (BONJORNO, 1985).

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Segundo Bonjorno (1985), os processos de transferência de calor podem

ocorrer por meio de três diferentes processos, sendo eles o de condução, de

convecção e de radiação. Tendo em vista que o presente artigo tem enfoque

na aplicação de transferência de calor no processo de têmpera, o qual é

definido por Chiaverini (1986), como o mais importante processo de tratamento

térmico aplicado à construção mecânica, e que mesmo utiliza dentro de seu

processo dois conceitos básicos da transferência de calor, o de condução e de

radiação, dar-se-á maior visibilidade a estes, correlacionando-os com a

têmpera.

Sendo assim, Bonjorno (1985) define condução, como o processo de

transferência de calor pelo qual a energia é trasmitida entre partículas sem que

as mesmas sejam deslocadas. Incropera e DeWitt (1998, p.25) relacionam,

ainda, a condução ao “[...] transporte de energia em um meio devido à

existência de um gradiente de temperatura, e o mecanismo físico envolvido é a

movimentação aleatória dos atomos ou moléculas”.

Vale lembrar que sob maiores temperaturas, ocorre proporcional aumento de

agitação molecular, ou seja, aumentando também o fluxo de calor

(INCROPERA e DEWITT, 1998). Os autores ainda ressaltam que a condução

térmica depende diretamente do material em que se está aplicando a variação,

pois deve-se considerar a condutividade térmica do material.

Já tratando-se da transferência de calor por radiação, segundo Incropera e

DeWitt (1998), esta consiste na energia emitida por todo corpo ou matéria que

apresenta temperatura não-nula.

Independente da forma de matéria, as emissões podem ser

atribuidas a mudanças nas configurações eletrônicas dos átomos ou

moléculas que constituem a matéria. A energia do campo de radiação

é transportada por meio de ondas eletromagnéticas (ou,

alternativamente, fótons). Enquanto a transferência de energia por

condução ou convecção requer a presença de um meio material, a

radiação