Palavras-chave: Ligas com Memória de Forma, Propriedades Termofísicas, Bancada de Testes.

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1 CONSTRUÇÃO DE UMA BANCADA DE TESTES PARA MEDIÇÃO SIMULTÂNEA DE PROPRIEDADES TERMOFÍSICAS: CONDUTIVIDADE TÉRMICA, DIFUSIVIDADE TÉRMICA E CALOR ESPECÍFICO EM LIGAS COM MEMÓRIA DE FORMA (espaço simples entre linhas, tamanho 14) Francisco Fernando Roberto Pereira, franciscofernando1989@hotmail.com 1 Celso Rosendo Bezerra Filho, celso@dem.ufcg.edu.br 1 Angelo Emiliavaca, angelosite2003@hotmail.com 1 Maurílio Beltrão D'Albuquerque Cavalcanti, mauriliobac@hotmail.com 1 Rômulo Pierre Batista dos Reis, soromulo@hotmail.com 2 Carlos José de Araújo, carlos@dem.ufcg.edu.br 1 1 Laboratório Multidisciplinar de Materiais e Estruturas Ativas (LaMMEA) Unidade Acadêmica de Engenharia Mecânica (UAEM) Universidade Federal de Campina Grande (UFCG) Av. Aprígio Veloso, 882 Bodocongó, Cep: , Campina Grande PB 2 Universidade Federal Rural do Semi-árido (UFERSA). Departamento de Ciências Ambientais e Tecnológicas, BR Km 47, Bairro Pres. Costa e Silva, CEP , Mossoró RN Resumo: Ligas com memória de forma (LMF) são consideradas materiais inteligentes que podem ser usadas como elementos sensores e/ou atuadores com ativação por variação de temperatura. No desenvolvimento de aplicações para estas LMF, as propriedades termofísicas que inflenciam a transferência de calor devem estar bem caracterizadas para simulação do seu comportamento termomecânico, quando utilizadas em algum dispositivo. Neste contexto, as três propriedades termofísicas de grande relevância são a condutividade térmica, a difusividade térmica e o calor específico. Sendo assim, este trabalho apresenta a construção de uma bancada de testes que permita a obtenção simultânea destas grandezas em amostras de LMF. A técnica utilizada foi desenvolvida originalmente por Angstrom e faz uso de um fluxo de calor periódico sobre a amostra em teste, o que provoca um campo de temperatura variável de freqüência conhecida no interior da mesma. As propriedades de interesse são obtidas a partir das medidas dos campos de temperatura registrados por termopares instalados em diferentes posições da amostra. Através de um processo de identificação, os valores das amplitudes, fases e temperaturas médias dos sinais periódicos fornecidos pelos termopares são obtidos. Estes parâmetros são utilizados em um modelo para se obter a condutividade térmica e a difusividade térmica, sendo o calor especifico então obtido a partir de sua definição. A bancada de testes desenovolvida permitiu a determinação dessas propriedades com diferenças situadas entre 4 % e 25 % com relação a literatura, consideradas satisfatórias para esse primeiro protótipo. Palavras-chave: Ligas com Memória de Forma, Propriedades Termofísicas, Bancada de Testes. 1. INTRODUÇÃO Devido à intensa evolução tecnológica que vem ocorrendo nos últimos anos, aumentou-se a necessidade da determinação das propriedades termofísicas dos materiais com uma maior rapidez, precisão e confiabilidade, incentivando o desenvolvimento de novas técnicas que atendam os requisitos do mercado atual. Estas propriedades termofísicas dos materiais podem ser simplesmente definidas como as propriedades que variam em função da temperatura, sem alterar a identidade química dos mesmos. No entanto, tornou-se habitual para limitar o alcance da designação termo para propriedades que tenham relação com a transferência e armazenamento de calor (Filho, 1979).

2 Diante desta realidade, existe a necessidade do engenheiro estar inserido de forma profunda na busca da melhor maneira para determinar estas propriedades e no conhecimento de como as mesmas poderão interferir na vida útil de um projeto e no seu custo-benefício. No contexto deste trabalho, serão abordadas as seguintes propriedades termofísicas: condutividade térmica, difusividade térmica e calor específico. A condutividade térmica (k) é a propriedade física de um material que indica sua capacidade de conduzir calor. Essa propriedade, que é classificada como uma propriedade de transporte, fornece basicamente uma indicação da taxa na qual a energia é transferida pelo processo de difusão. Ela depende da estrutura física da matéria, atômica e molecular, que está relacionada ao estado da matéria (Incropera, 2008). Por outro lado, o calor específico (c p ) a pode ser definido como a quantidade de calor por unidade de massa necessária para elevar a temperatura do material em um grau Celsius (Filho, 1998). Por fim, a difusividade térmica representa (α) representa, fisicamente, a relação entre a quantidade de energia que o meio pode transferir (representada pela condutividade térmica) e a quantidade de energia que o mesmo pode armazenar. O conhecimento preciso destas propriedades é muito importante em problemas de condução de calor (Filho, 1998). Tendo em vista a importância das propriedades termofísicas em termos de projetos que envolvem transferência de calor, sabe-se atualmente que existem uma série de novos materiais metálicos para os quais existem pouquíssimos dados de tais propriedades catalogados, como é o caso das ligas com memória de forma (LMF). Essas LMF são materiais metálicos que têm a capacidade de recuperar a forma original após sofrer uma deformação plástica com aquecimento subsequente. Essa recuperação de forma está diretamente associada à aplicação de um campo de temperatura ou a uma simples retirada do carregamento mecânico que origina a deformação. Esse fenômeno está diretamente associado a uma transformação de fase reversível em estado sólido que ocorre variando-se a temperatura ou o carregamento mecânico aplicado ao material. Essa transformação estrutural, estando relacionada à temperatura em que o material se encontra, provoca importantes alterações em uma série de propriedades físicas e mecânicas (Otsuka & Wayman, 1998). Sendo assim, muitas aplicações potenciais para LMF envolvem processos de transferência de calor como é o caso, por exemplo, da aplicação desses materiais como elementos sensores e/ou atuadores. Na aplicação destes elementos com memória de forma, os processos de transferência de calor são muito importantes, o que significa que as propriedades termofísicas do material devem estar bem caracterizadas termicamente para simulação do seu comportamento quando utilizados em algum dispositivo termomecânico. Nesse contexto, esse trabalho apresenta a construção de uma bancada experimental para determinação de propriedades termofísicas de LMF usando o método do fluxo de calor periódico que permite obter simultaneamente as propriedades de condutividade térmica, difusividade térmica e calor especifico. 2. MATERIAIS E MÉTODOS 2.1. Método e Modelo Matemático O método utilizado neste trabalho para medição das propriedades termofísicas é o método do fluxo de calor periódico, que foi originalmente utilizado por Angstrom et al (1861). Esse método consiste em fixar uma fonte de calor, cuja temperatura varia periodicamente com o tempo, em uma das extremidades de uma amostra cilíndrica. As propriedades termofísicas são obtidas a partir das medidas dos campos de temperaturas registrados por termopares instalados em diferentes posições dessa amostra padrão. Através de um processo de identificação, os valores das amplitudes, fases e temperaturas médias dos sinais periódicos fornecidos pelos termopares são obtidos. Estes parâmetros são utilizados em um modelo para se obter a condutividade térmica e a difusividade térmica. O calor específico é obtido então a partir de sua definição (Bezerra Filho, 1998). No método do fluxo de calor periódico o número de Biot para as condições experimentais é inferior a 0,1 (apenas materiais metálicos serão ensaiados), o que implica que a temperatura em cada seção transversal da amostra é uniforme e o processo de condução de calor pode ser considerado unidimensional. Considerando as propriedades térmicas constantes, tem-se que a equação que rege o fenômeno de condução é dada pela Eq.(1): 2 T 2 x 1 T t 0 x L e t 0 (1) onde T é a temperatura (K); x é a coordenada espacial (m); L é o comprimento da amostra cilíndrica (m) e t é o tempo (s). A condição inicial é regida pela Eq. (2): T( x,0) T 0 x L (2) Em que T é a temperatura da fonte fria (K).

3 Sobre a parte superior da amostra (ver detalhe da Fig. 2), impõe-se um fluxo de calor periódico com uma dada frequência. Este fluxo periódico é idêntico à potência dissipada pelo aquecedor, que pode ser vista na Eq. (6). Desta forma, tem-se como condição de fronteira, em x = 0, a Eq. (3): T 0, t k x q 0 q0 t cos( ) onde q 0 é o fluxo de calor (W/m 2 ) e ω =2 f (f é a frequência do sinal térmico em Hz). Na extremidade inferior da amostra (ver detalhe da Fig. 2), tem-se uma troca de calor com a pastilha termoelétrica (célula de Peltier), cuja temperatura é constante. Com estas considerações, é possível escrever a seguinte condição de fronteira em x = L a partir da Eq. (4): (3) T ( L, t) T (4) O modelo térmico é então estabelecido pelo conjunto das Eqs (1), (2), (3) e (4) (Bezerra Filho, 1998). O campo de temperatura solução deste modelo é a soma de três campos térmicos: um permanente (T p ), um transitório (T t ) e um senoidal (T s ) (sem a componente contínua). Quando o tempo aumenta, a perturbação transiente ligada à condição inicial tende a zero conforme mostrado por Carslaw et al (1959) e o campo de temperatura é a soma de dois campos térmicos: um permanente e outro senoidal. A soma destes dois campos constitui o regime periódico estabelecido. A solução deste problema é apresentada de forma mais detalhada por Bezerra Filho et al (1998) Construção do Dispositivo Experimental Com o intuito de permitir que a amostra metálica seja submetida a um sinal térmico periódico de frequência conhecida e, dessa forma, identificar as propriedades termofísicas da mesma, utilizou-se a proposta experimental desenvolvida por Bezerra Filho et al (1998). Baseando-se nessa proposta, fez-se uma adaptação do aparato experimental desenvolvido por Reis et al (2010) para medição das temperaturas de transformação de LMF denominado. Assim, o sistema de medição da resistência elétrica em função da temperatura (SMRT-Plus) proposto por Reis et al (2010) foi adaptado para medição das propriedades termofísicas e pode ser visualizado na Fig. (1). Nesta figura também é possível visualizar todos os componentes que fazem parte da bancada experimental. Essa bancada pode ser dividida em quatro sistemas principais, denominados: sistemas de aquecimento, de aquisição de dados, de resfriamento, de vácuo e a amostra Fonte de alimentação da célula de Peltier; 2- Programa para controle da célula Peltier; 3- Circuitos para controle da célula Peltier; 4- Sistema de aquisição de dados; 5- Fonte de alimentação do aquecedor elétrico; 5 6- Mangueira para vácuo; 7- Vacuômetro; 6 8- Campânula; 9- Equipamento SMRT-Plus; 10- Programa para controle do aquecedor elétrico. Figura 1. Arranjo experimental adaptado para medição das propriedades termofísicas em materiais metálicos. A campânula, item 8 da Fig. (1), tem a função de armazenar a amostra durante o período de experimento. Para proporcionar um bom contato térmico da amostra de teste com a resistência elétrica e com a célula de Peltier, foi

4 projetado o arranjo da Fig. (2). Nesse arranjo é possível verificar que a fixação da amostra é feita através da manipulação de um parafuso que permitir imprimir uma pressão no sentido axial da amostra, diminuindo as folgas entre esta e a resistência elétrica de aquecimento. Na Figura (2) pode-se notar também a presença de um isolante térmico feito de Teflon, para evitar o processo de condução de calor entre o parafuso e o aquecedor elétrico. Figura 2. Sistema de fixação da amostra no interior do equipamento SMRT-Plus. O sistema de aquecimento é constituído de uma resistência elétrica blindada de 6,3 Ohms, vista no detalhe da Fig. (2), e de uma fonte de alimentação estabilizada, vista no item 5 da Fig. (1). O sinal térmico periódico com uma dada frequência é produzido por uma fonte de alimentação estabilizada controlada por um programa de computador (item 10, Fig. 1). Com este programa, comanda-se uma tensão retificada para o sistema de aquecimento, a qual fornece um valor de tensão V para o aquecedor, dado pela Eq. (5): onde V m é a amplitude de tensão (volts), w e é a freqüência elétrica (rad/s) e t é o tempo (s). Com esta tensão tem-se uma potência elétrica periódica Pe (W) no aquecedor dada pela Eq. (6): onde P m é a potência média (W) e w é a freqüência térmica (rad/s), que é o dobro da freqüência elétrica. O sinal térmico periódico com uma dada freqüência é produzido com a fonte de alimentação mostrada na Fig. (1), controlada por um programa de computador feito no Microsoft Office Excel utilizando uma sequência de comandos (Macros). Nesse programa, pode-se entrar com o número de ciclos desejados para a realização do experimento. O equipamento SMRT-Plus utiliza uma pastilha termoelétrica baseada no efeito Peltier (ou célula Peltier), vista no detalhe da Fig. (2), como sistema de resfriamento da amostra. Para esta aplicação, a temperatura da célula Peltier foi mantida constante em 0 C (273K), de modo que seu controle foi realizado por um programa desenvolvido em LabView 8.2 por Reis et al (2010). A temperatura na célula de Peltier é mantida constante com flutuações máximas da ordem de ± C durante o experimento. Para o sistema de aquisição de dados do equipamento SMRT-Plus foram utilizados um computador com programa de visualização dos dados coletados (Item 10, Fig. 1) e um sistema de aquisição de dados (item 4, Fig. 1) da marca Agilent, modelo 34970A, equipado com um módulo multiplexador de 20 canais com precisão de leitura de até 6 ½ dígitos. Já para o sistema de vácuo da campânula foi utilizada uma bomba de vácuo (não mostrada) acoplada à mangueira do item 6 da Fig. (1) Preparação das Amostras Parafuso Isolante Resistência Amostra Célula de Peltier Nesta etapa buscou-se obter as amostras para realização dos experimentos de validação do sistema da Fig. (1). Primeiramente, foram adquiridas amostras de metais conhecidos e disponíveis comercialmente. Isso foi necessário para fazer a validação do experimento, pois, uma vez conhecidas as propriedades termofísicas desses metais, fornecidas pelo fabricante, pode-se então fazer a comparação das mesmas com os resultados obtidos utilizando o equipamento SMRT- Plus. Desta forma, foram adquiridos tarugos cilíndricos dos metais cobre e latão com diâmetro de 12,7 mm que foram cortadas para um comprimento de 24 mm. Todas as amostras passaram por um processo de torneamento mecânico com o objetivo de uniformizar as dimensões e, também, para melhorar o acabamento superficial das faces. (5) (6)

5 Uma vez adquiridas as amostras comerciais, passou-se então ao processo de fabricação das amostras de LMF. Para isso, foram estabelecidas as mesmas dimensões anteriores. Nessa fase, o processo de fabricação utilizado foi o de fusão a plasma seguida de moldagem por injeção em molde metálico, conhecido por Plasma Skull Push Pull (PSPP) (De Araújo, 2009) e utilizou-se uma massa de cerca de 25g para cada amostra. As composições químicas das LMF escolhidas para a confecção das amostras podem ser visualizadas na Tab. (1). Denominação das amostras Tabela 1. Composição química das amostras de LMF. Composição (% Peso) Amostra 1 55Ni-45Ti (Otsuka et al 2005) Amostra 2 82,5Cu-13,5Al-4Ni (Otsuka & Wayman, 1998) Amostra 3 48Ni-38Ti-14Nb (Zhao et al 2006) A partir do processo PSPP obtém-se um produto com formato próximo ao de um cilindro. Após as fusões, as amostras são submetidas a um processo de corte e retirada de rebarbas. As mesmas também passaram por um processo de usinagem em torno mecânico com o objetivo de uniformizar as dimensões e melhorar o acabamento superficial das faces. Após esses processos de acabamento, as amostras ficaram com o aspecto visualizado na Fig. (3), com o número de cada amostra associado à composição química da Tab. (1). Após o processo de fusão e acabamento, o produto obtido foi tratado termicamente a uma temperatura de 1123 K (850 C) durante um tempo de 900 s (15 min), com posterior têmpera em água. Esse tratamento térmico tem o objetivo garantir a uniformidade da microestrutura e das propriedades do material. Amostra 1 Amostra 2 Amostra Realização dos Experimentos Figura 3. Amostras de LMF fabricadas pelo processo PSPP. Para realização dos experimentos primeiramente foram soldados quatro micro termopares tipo K (80 m de diâmetro) na amostra, um na célula Peltier e um outro no aquecedor. Dessa forma, cada amostra é montada como mostrado no detalhe da Fig. (2). A primeira amostra testada foi preparada em cobre eletrolítico comercial e, antes da realização do teste, utilizou-se uma pasta térmica nas extremidades da amostra para reduzir as perdas de calor relativas à resistência de contato da amostra com aquecedor e com a célula Peltier. Após a montagem da amostra, fecha-se a campânula e realiza-se o vácuo da mesma para evitar o processo de transmissão de calor por convecção. Este vácuo é da ordem de 540 mmhg. Na sequência, a célula Peltier é ligada via LabView e, após algum tempo, mantém sua temperatura constante em 0 C (273K). O sistema de aquisição de dados também é acionado e, em seguida, o programa que controla o aquecedor via Microsoft Office Excel Nesse programa, regulou-se a tensão no aquecedor para 10 volts, o período da onda para 312 segundos e obteve-se uma potência de saída da ordem de 19 W. Após ligado o aquecedor, acompanha-se o andamento da temperatura e espera-se que o regime permanente seja atingido, o que ocorre após cerca de 45 minutos. Uma vez coletados os dados referentes à temperatura partiu-se para um processo de identificação das temperaturas médias, das amplitudes e defasagens do sinal térmico, para o cálculo das propriedades termofísicas desejadas. Esse processo de identificação é feito apenas com os dados de temperatura coletados durante o regime permanente. Esse procedimento é aplicado para todas as outras amostras. 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1. Perfis de Temperatura Obtidos Os experimentos foram realizados nas amostras de cobre e latão comerciais e, posteriormente, nas amostras de LMF mostradas na Fig. (3), respectivamente. Os resultados para os perfis de temperatura podem ser visualizados nas Figs. (4) e (5), para as amostras comerciais.

6 Temperatura ( C) Temperatura ( C) Temperatura ( C) Temperatura ( C) V I I C o n g r e s s o N a c i o n a l d e E n g e n h a r i a M e c â n i c a, 3 1 d e j u l h o a 0 3 d e A g o s t o , S ã o L u i s - M a r a n h ã o Termopar - 1 Termopar - 2 Termopar - 3 Termopar - 4 Termopar - Resistência Tempo (min) Figura 4. Perfil de temperatura na face de uma amostra de cobre submetida a um fluxo de calor periódico Termopar - 1 Termopar - 2 Termopar - 3 Termopar - 4 Termopar - Resistência Tempo (min) Figura 5. Perfil de temperatura na face de uma amostra de latão submetida a um fluxo de calor periódico Cálculo das Propriedades Termofísicas A partir dos perfis de temperatura obtidos para todas as amostras, partiu-se para o processo de identificação das temperaturas médias, das amplitudes e defasagens do sinal térmico. As temperaturas médias obtidas para amostras de cobre e latão são apresentadas na Fig. (6), em função da posição de cada termopar. 52 Amostra de cobre 50 Amostra de latão T(x) = -271,64x + 51, T(x) = -587,99x + 40, Posição do termopar (m) Posição do termopar (m) Figura 6. Temperaturas médias em função da posição de cada termopar para amostras de cobre e latão, respectivamente.

7 Esse processo de identificação foi realizado mediante ajuste das curvas no programa Origin 8.0 e, com esses dados obtidos, utilizou-se o programa Wolfram Mathematica 7 para resolver as equações do modelo proposto por Bezerra Filho (1998) para se obter as propriedades termofísicas desejadas. Para o cálculo da condutividade térmica (k), foram utilizadas as temperaturas médias para resolver a Eq. (3). Já para o cálculo da difusividade (α) foram utilizadas as equações que são baseadas nos dados referentes à amplitude e defasagem do sinal térmico, respectivamente. Então, o calor específico é calculado pela sua definição apresentada na Eq. (7). (7) onde ρ é a densidade do material em Kg/m³. Para as amostras ensaiadas os resultados obtidos são mostrados na Tab. (2), para materiais comercialmente adquiridos e, na Tab. (3), para as LMF apresentadas na Tab. (1). Tabela 2. Propriedades termofísicas para amostras comercialmente obtidas. Amostras/ Propriedades Condutividade térmica k(w/mk) Experimental Cobre eletrolítico Literatura C Erro (%) Fabricante D Erro (%) Experimental Latão amarelo Literatura C Erro (%) Fabricante D , ,9 127, , ,3 Erro (%) Difusividade A α(m²/s) 94x x ,7 103x10-6 8,7 33,6x ,9x10-6 0,9 35,3x10-6 4,8 Calor específico A c p(j/kgk) 362, , ,3 447, , ,7 Difusividade B α(m²/s) 107x x10-6 8,0 103x10-6 4,5 31,8x ,9x10-6 6,2 35,3x10-6 9,9 Calor específico B c p(j/kgk) 316, , ,2 473, , ,0 A Valores obtidos a partir da amplitude, B Valores obtidos a partir da defasagem, C Valores obtidos da literatura (Incropera, 2008), D Valores obtidos do fabricante (Catálogos Higher). Amostras/ Propriedades Condutividade térmica k(w/mk) Tabela 3. Propriedades termofísicas de LMF na fase austenítica. Amostra 1 Erro (%) Amostra 2 Erro (%) Amostra 3 Erro (%) Experimental Literatura C Experimental Literatura C Experimental Literatura C 21,7 23,8 21, , ,9 18 Difusividade A -- α(m²/s) 17,1x ,4x10-6 5,0 17,4x Calor específico A c p (J/KgK) 199, , ,8 -- Difusividade B α(m²/s) 21,0x ,8 D 18,6x ,5 D 20,5x ,1 D Calor específico B c p (J/KgK) 162,5 18,5 D 394,7 11,9 D 139,6 15,3 D A Valores obtidos a partir da amplitude, B Valores obtidos a partir da defasagem, C Valores obtidos da literatura (Otsuka & Wayman, 1998), D Erro calculado com relação à difusividade obtida com a equação da razão de amplitudes. Como se pode verificar da Tab. (2), os resultados da condutividade térmica obtidos para o cobre eletrolítico e para o latão amarelo apresentaram uma diferença de 20,9% e 6,3%, respectivamente, em relação aos valores disponibilizados pelo fabricante. Quando se considera os valores da difusividade calculados a partir dos valores de amplitude, essa

8 diferença torna-se 8,7%, para o cobre, e 4,8% para o latão. Dessa forma, os resultados estão dentro de uma margem de erro aceitável para tais propriedades, quando se compara os resultados experimentais com os fornecidos pelo fabricante. Com relação aos resultados encontrados para as LMF, os mesmos foram obtidos para a fase austenítica, uma vez que a faixa de trabalho experimental foi de 20 C (293K) a 130 C (403K) e, nessa faixa, todas as ligas utilizadas se encontravam totalmente transformadas. Comparando-se os resultados obtidos experimentalmente para a condutividade térmica de LMF com aqueles catalogados por Otsuka & Wayman (1998), nota-se que as amostras de base NiTi (amostras 1 e 3) apresentaram diferenças de 21,7% e 5,0%, respectivamente, enquanto que a amostra de CuAlNi apresentou um erro de 23,8%. Essas diferenças podem estar associadas ao processo utilizado para fabricação das amostras, uma vez que uma pequena variação na composição química dos metais utilizados pode acarretar em variações consideráveis nas propriedades termofísicas das LMF. Os resultados mostram uma certa dispersão quando se estima a difusividade térmica, seja utilizando a razão de amplitudes, seja utilizando a defasagem. Pode-se observar também que o valor depende do termopar tomado como referência. Estas diferenças podem ser explicadas pelo fato de que os termopares que estão próximos do aquecedor sofrem influência de um campo de temperatura que não é unidimensional em razão de suas características de construção. À medida que se afasta os termopares do aquecedor, verifica-se uma tendência de aproximação dos resultados estimados. Por isso, o cálculo da difusividade foi feito com base numa média aritmética dos termopares que apresentavam valores próximos de difusividade entre si. De maneira geral, os resultados obtidos para as propriedades termofísicas dos materiais testados apresentaram uma boa convergência, principalmente em relação aos valores comerciais. As eventuais discrepâncias percebidas podem estar relacionadas à: resistência de contato entre a amostra e o aquecedor e a amostra e a célula Peltier; resistência de contato entre os termopares e a amostra, uma vez que os mesmos foram colados; transferência de calor pelo processo de radiação; ajuste de curvas realizado para obtenção dos parâmetros; sensibilidade do modelo matemático aos parâmetros de alimentação do mesmo, principalmente a equação que utiliza a defasagem; existência de um campo de temperatura bidimensional próximo ao aquecedor; erro intrínseco relacionado aos programas utilizados (Excel, LabView e Mathematica) e ao sistema de aquisição de dados. 4. CONCLUSÃO A técnica de medida indireta das propriedades termofísicas utilizando um sinal periódico é uma proposta para avaliar esse tipo de propriedade e apresenta bons resultados quando se compara os valores medidos com os da literatura. Com este método pode-se identificar a difusividade térmica seja utilizando a razão de amplitudes, seja utilizando a defasagem do sinal térmico ou utilizando ambos simultaneamente. A grande quantidade de resultados que se tem para a difusividade térmica, variando apenas o termopar de referência, permite ter informações sobre o erro cometido na medição. As discrepâncias encontradas no cálculo da difusividade estão relacionadas à sensibilidade do modelo aos dados que o alimentam, principalmente a equação da defasagem. Com relação à condutividade térmica, as diferenças dos resultados ocorrem, em grande parte, devido às perdas térmicas devido à resistência de contato entre o aquecedor e a amostra e entre a amostra e a célula Peltier, além dos processos de transferência de calor por radiação e convecção (em menor quantidade). Os erros atribuídos ao calor específico estão associados à precisão das outras duas propriedades. De maneira geral, foi possível construir e testar uma bancada para medição indireta das propriedades térmicas de LMF bastante conhecidas na literatura, mas para as quais não se encontram muitos dados na literatura. Com base nos resultados obtidos para os metais comuns testados (cobre e latão) acredita-se que os resultados obtidos para as propriedades termofísicas das LMF estão bem próximos dos reais, dentro das discrepâncias encontradas. 5. AGRADECIMENTOS Os autores agradecem ao CNPq pelo financiamento dos projetos: INCT de Estruturas Inteligentes em Engenharia (Processo n o /2008-5), Casadinho UFCG-UFRJ-ITA (Processo n o /2011-7) e Universal 14/2011 (Processo n o /2011-6). 6. REFERÊNCIAS Angstrom, A. J. A new method of determining the thermal conductivity of solids. Annln. Phys., 64: , 1861 apud Acton, R.U. Recent developments in the measurement of thermal diffusivity. Albuquerque, N.M., Sandia Laboratories, Aug (SC-DC ). Carslaw, W. S. and Jaeger, J. C. Conduction of Heat in Solids. 2nd Edition. Oxford: Clarendon Press, p. De Araújo, C.J., Gomes, Silva, A.A., J.A., Cavalcanti, A.J.T., Reis, R.P.B., Gonzalez, C.H., Fabrication of Shape Memory Alloys Using the Plasma Skull Push Pull Process. Journal of Materials Processing Technology (2009).

9 Bezerra Filho, C. R. Etude des resistances thermiques de contact en regimes periodique. Thése de Doctorat : Institut National des Sciences Appliqués de Lyon, 1998, 214 p. Filho, R. T. Determinação experimental da difusividade e condutividade térmicas de materiais porosos pela técnica de Pulso de energia f. Dissertação (Mestrado na Área de Reatores Nucleares de Potência e Tecnologia do Combustível Nuclear). Secretaria da Indústria, Comércio, Ciência e Tecnologia, Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, São Paulo, São Paulo Incropera, F. P.; Dewitt, D. P.; Bergman, T. L.; Lavine, A. S.; Fundamentos da transferência de calor e massa. 6ed. Rio de Janeiro: LTC, 2008, 39p. Otsuka, K., Wayman, C.M., Shape Memory Materials. Edited by K. Otsuka and C. M. Wayman, Cambridge University Press, Cambridge, England. Otsuka, K., Ren, X., Physical metallurgy of Ti Ni-based shape memory alloys. Progress in Materials Science 50, REIS, R. P. B. Desenvolvimento de um equipamento para caracterização térmica de atuadores de ligas com memória de forma usando o efeito termoelétrico f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica). Unidade Acadêmica de Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande, Paraíba Zhao, X., Yan, X., Yang, Y., Xu, H., Wide hysteresis NiTi (Nb) Shape Memory Alloys with low Nb content (4.5 at.%). Materials Science and Engineering A , DIREITOS AUTORAIS Os autores são os únicos responsáveis pelo conteúdo do material impresso incluído no seu trabalho.

10 CONSTRUCTION OF A TEST BENCH FOR SIMULTANEOUS MEASUREMENT OF THERMOPHYSICAL PROPERTIES: THERMAL CONDUCTIVITY, THERMAL DIFFUSIVITY AND SPECIFIC HEAT IN SHAPE MEMORY ALLOYS Francisco Fernando Roberto Pereira, franciscofernando1989@hotmail.com 1 Celso Rosendo Bezerra Filho, celso@dem.ufcg.edu.br 1 Angelo Emiliavaca, angelosite2003@hotmail.com 1 Maurílio Beltrão D'Albuquerque Cavalcanti, mauriliobac@hotmail.com 1 Rômulo Pierre Batista dos Reis, soromulo@hotmail.com 1 Carlos José de Araújo, carlos@dem.ufcg.edu.br 1 1 Multidisciplinary Laboratory of Active Materials and Structures (LaMMEA) Department of Mechanical Engineering (UAEM) Federal University of Campina Grande (UFCG) Av. Aprígio Veloso, 882 Bairro Universitário, CEP: , Campina Grande PB, Brazil 2 Rural Federal University of Semi-árido (UFERSA). Department of Environmental Science and Technology, BR Km 47, neighborhood Pres. Costa e Silva, CEP , Mossoró RN, Brazil. Abstract. Shape memory alloys (SMAs) are smart metallic materials that can be used as sensors and/or actuators. In the application of these SMAs, the heat transfer processes should be well characterized for simulating their behavior, when used in any device. Three highly relevant thermophysical properties are: thermal conductivity, thermal diffusivity and specific heat. Therefore, this project proposes the construction of a test bench that allows the simultaneous measurement of these quantities in SMAs. The technique was originally developed by Angstrom and makes use of a periodic heat flow on the sample under test, which causes a variable temperature field of known frequency into it. The properties are obtained from measurements of temperature fields recorded by thermocouples placed in different positions on the samples. Through an identification process, the values of the amplitudes, phases and average temperatures of the thermocouples, provided by periodic signals, are obtained. These parameters are used in a model to obtain the thermal conductivity and thermal diffusivity, being the specific heat obtained from its definition. Keywords: Shape Memory Alloys, Joule Heating Effect, Temperature Profile.