Avaliação numérica de um experimento para a determinação da permeabilidade transversal
Autor: Gustavo Silva Pereira Junior (Currículo Lattes)
Resumo
Diversos setores, desde o transporte até a energia, necessitam do desenvolvimento de materiais mais eficientes que tenham como característica rigidez e um baixo peso. Neste ambiente, se difunde há anos o uso de compósitos poliméricos por apresentar as características necessárias. Com isto, há um aumento do interesse em melhorar os processos de fabricação e também de predição das propriedades dos materiais utilizados na fabricação destes compósitos. Na literatura, há diversos casos recentes em que relatam a necessidade de padronizar e estimar as incertezas do processo de determinação da permeabilidade transversal por se tratar de uma propriedade dependente da geometria, porosidade do material e outros fatores. Dentre os processos de mensuração da permeabilidade, é amplamente utilizado pela maior parte dos laboratórios que fazem esse tipo de ensaio, o experimento de medição da permeabilidade transversal através da indução de um escoamento de fluido em uma cavidade cilíndrica fechada e, a partir dos dados obtidos neste experimento, é calculado da permeabilidade do reforço fibroso pela lei de Darcy. A partir deste contexto, o presente trabalho, tem por objetivo avaliar arranjos entre alguns aspectos relacionados ao processo e a eficiência na correta determinação da permeabilidade transversal do meio. Para isto, foi desenvolvida uma metodologia numérica baseada no método dos volumes finitos capaz de simular processos de medição das permeabilidades. Através disso, é quantificado os erros associados a aos aspectos altura do molde para 5 alturas diferentes (3,8 mm, 6,35 mm, 9,35 mm, 15,88 mm e 22,23 mm), anisotropia do material para razões entre K planar/ Ktransversal (10, 100, 1000 e 10000), presença da camada difusiva e desalinhamento das placas para ângulos de 0º, 30º, 45º e 60º. As geometrias foram geradas no programa Gmsh e um solucionador do programa livre openFOAM foi utilizado para resolver o problema. No fim, os resultados mostram que tanto a altura do molde quanto a configuração da placa perfurada podem levar à superestimação da permeabilidade (K). A utilização de uma placa difusiva é mostrada como um fator contribuinte para a redução a influência das placas perfuradas no processo e a anisotropia do material é outro fator relevante onde, materiais com permeabilidades maiores na direção planar se comportam melhor, ou seja, os erros de medição da permeabilidade de reforços com maiores anisotropia tendem a ser menores.