Desenvolvimento de Um Modelo Térmico Mecânico de Uma Mola Helicoidal de Ni-ti Com Efeito Memória de Forma Para Aplicação Numa Máquina de Calor

Abstract

As ligas com memória de forma são materiais metálicos que exibem propriedades termoelásticas muito originais: Efeito da Memória de Forma e Pseudoelasticidade (superelasticidade e efeito tipo borracha). Estas ligas estão cada vez mais despertando interesse e reconhecimento nos últimos anos. Isto se deve a sua principal característica de retomar uma forma ou tamanho previamente definidos, quando submetidos a um ciclo térmico apropriado. O objetivo principal deste trabalho é o desenvolvimento de um modelo térmico e mecânico do comportamento de uma mola helicoidal de Ni-Ti com Efeito Memória de Forma (EMF) para ser empregada em um novo modelo de uma máquina de calor funcional. Esta máquina de calor é acionada por uma mola de Ni-Ti que funciona entre uma fonte quente (373 K) e uma fonte fria (273 K). Para obtenção da mola utilizou-se um arame de Ni-Ti de 2,2mm de diâmetro. Para esta mola de Ni-Ti obter o efeito memória de forma reversível foi necessário submetê-la a um treinamento, já que acontece quando a mudança de forma é promovida apenas pela variação de temperatura. Um projeto mecânico desta máquina foi construído para determinação das forças dissipativas geradas pela mola. Foram desenvolvidas as equações de calor e as equações da dinâmica que descrevem o comportamento da mola. Através das equações da dinâmica desenvolvidas pode-se determinar a massa mínima para o movimento da máquina, bem como a potência instantânea e média e o rendimento global. Pode-se verificar a funcionalidade da máquina através de uma relação do ângulo de inclinação da hélice e o coeficiente de atrito estático. Dentre os principais resultados foi observado que o rendimento global da máquina, comparado ao das máquinas desta categoria mostrou a viabilidade do projeto.