L ESESTRATEGIER SOM TILPASSET OPPLÆRING

O uso de tintas de recobrimento especiais tem sido difundido em diversas aplicações industriais, com o objetivo de manter a temperatura das superfícies e equipamentos dentro de níveis menores do que o padrão anterior sem tinta. Essas tintas possuem algumas propriedades radiativas específicas desejadas, como alta emissividade e/ou baixa absortividade de radiação.

A ideia de se usar tintas de alta emissividade para reduzir a temperatura de componentes é antiga. Schneider (1963), por exemplo, propôs a aplicação de tinta negra de alta emissividade em aquecedores de catodo de tubos de imagem de televisão. Foi possível aumentar a confiabilidade do sistema e aumentar o tempo de vida útil dos aquecedores.

Com relação a estudos mais recentes, Ohlhorst et al. (2007) estudaram a emissividade de várias tintas de recobrimento aplicadas em veículos hipersônicos e espaciais de reentrada. As tintas foram aplicadas no sistema de proteção térmica dos veículos (TPS). Tintas à base de HfC apresentaram melhores resultados do que tintas a base de sílica para aplicações de alta temperatura (próximas dos 1500 oC). Outra aplicação aeroespacial é o uso de tinta de recobrimento em telescópios de onda gravitacional criogênica de grande escala

(SAKAKIBARA et al., 2013). Devido a grande massa e capacidade térmica, o resfriamento dos espelhos e seus sistemas de suspensão podem levar meses. Sendo assim, uma aceleração do resfriamento pode ser alcançada aplicando-se tinta de alta emissividade de forma aumentar a taxa de resfriamento dos componentes por emissão de radiação.

Outra aplicação muito comum desse tipo de tinta é em fornos industriais em geral. A intenção nesse caso é intensificar a transferência de calor das paredes refratárias para a carga a ser aquecida, ajudando na diminuição da temperatura (e aumento da vida útil) e perdas de energia pelas paredes. Com isso espera-se inclusive diminuição no consumo de energia, visto que a eficiência do sistema é aumentada.

Stefanidis et al. (2008) verificaram um aumento de 1% na eficiência térmica de um forno de craqueamento a vapor de nafta, conversão de nafta em 1% e produtividade de etileno em 0,5%, com o uso de tinta de alta emissividade nas paredes internas do forno. Novo (2012) estudou a aplicação de tinta em fornos de fusão de alumínio, indicando também redução no consumo de energia necessário para essa operação. Novo et al. (2014) apontaram os fatores que influenciam o comportamento das tintas de alta emissividade (dopagem, espessura da tinta, adesão/rugosidade). Chauhan, Misra e Shukla (2012) verificaram uma economia de 11 a 15 % no consumo de energia elétrica em um processo de aquecimento de água por meio de uma resistência elétrica acoplada a um substrato cerâmico revestido com tinta de alta emissividade a base de zircônio. Existem estudos também de aplicação de recobrimento em tanques de aquecimento de vidro, indicando ganhos de 4 a 10% de redução de consumo de combustível gasoso (NORTH AMERICAN REFRACTORIES COMPANY, 2009).

Souza (2010) estudou a aplicação de recobrimento de diferentes tintas sobre determinado tipo de telhado, verificando uma diferença de até 14 oC na temperatura do telhado. Isso indica o uso de tintas de alta emissividade e baixa absortividade em edificações, como forma de melhorar o conforto térmico dos ambientes internos, e muitas vezes permitir a redução no consumo de energia de sistemas de refrigeração.

Com relação ao desenvolvimento e estudo de diferentes tipos de tinta, He et al. (2009) fazem um resumo do progresso e prospecção da aplicação de revestimentos de alta emissividade em equipamentos que operam a altas temperaturas. O coeficiente de absorção e coeficiente de dispersão de luz (refletância) são fatores importantes a serem considerados na concepção de um revestimento de alta emissividade; aumentando-se aquele e diminuindo-se este é possível aumentar a emissividade. Em princípio, todos os mecanismos de melhoria da emissividade podem ser aplicados ao aperfeiçoamento de revestimentos cerâmicos; o

verdadeiro desafio está na implementação. No entanto, para aplicações de engenharia reais, a busca de alta emissividade não é suficiente. Uma combinação de alta emissividade e outras propriedades mais abrangentes (chamados de revestimentos multifuncionais) será estudada mais pelas pesquisas acadêmicas orientadas pelas necessidades industriais. Revestimentos nanocristalinos, nanocompósito ou concepção de várias camadas estruturais podem ser a chave para este revestimento multifuncional. Outro ramo promissor chamado revestimento de emitância variável tem sido estudado (FARRAR ET AL., 2012). Pequenas naves espaciais, incluindo micro e nano satélites vão exigir um meio alternativo para conseguir o controle térmico, devido as suas pequenas capacidades térmica e mássica. Esses tipos de revestimento serão utilizados para o equilíbrio térmico de radiadores de naves espaciais, por exemplo.

Como método de fabricação de tintas, pulverização a plasma (APS) tem sido utilizada, por exemplo, em tintas a base de NiCr2O4, com 0,91 de emissividade(ZHU ET AL.,

2012).

Já existem algumas patentes que indicam tipos de tintas específicas para aplicação específica em linhas de transmissão, como Sallachner et al. (1989), Simic (2007), Davis et al. (2014) e Mhetar et al. (2015).

Vários artigos apontam também métodos de medição de emissividade em tintas de recobrimento. Honnerová et al. (2014) apresentam um novo equipamento especifico para medição de emissividade de revestimentos, em um campo infravermelho de 1.38 mícron até 26 mícron e temperaturas variando de 550 K à 1250 K. Um espectrômetro infravermelho (FTIR) é utilizado para detectar a radiação vinda do objeto, sendo este aquecido por um feixe de laser. A temperatura é medida com a aplicação de uma termocâmera e uma tinta de emissividade conhecida, e outro tipo de medição por contato, para comparação e ajuste dos valores na termocâmera.

Pretis et al. (2011) utilizaram também termografía auxiliada com tintas de alta emissividade para determinar valores mais realísticos de emissividade de cabos de linhas de transmissão. Em todos os casos encontraram valores de emissividade maiores do que os indicados por tabelas e normas, indicando que estes subestimam o calor perdido por radiação, e assim são mais conservativos com relação à ampacidade.

Além da aplicação de tintas de recobrimento, processos de anodização de alumínio podem também ser aplicados para aumentar a emissividade dos materiais utilizados em cabos de linhas de transmissão. Pirovano, Berti e Barberis (2009) estudaram esse efeito, e mostraram

que o processo de oxidação anódica incolor, mais abrilhantamento, é o mais eficiente para aumento da emissividade (próximo de 1) e redução da absortividade (cerca de 30 %).

É importante ressaltar que outros tipos de recobrimento são utilizados em linhas de transmissão com outros propósitos. Xu e Li. (2013), por exemplo, estudaram um recobrimento que reduz o efeito corona, diminuindo as perdas de energia na linha.