ÁREA: Química Tecnológica
TÍTULO: Estudo da Distribuição de Temperatura em Creme Hidratante Corporal
AUTORES: Rodrigues Ferreira, L. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS) ; Guimarães Isecke, B. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS) ; Vieira da Silva, O. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS) ; Silva da Costa, O. (UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS)
RESUMO: O creme hidratante corporal é utilizado para aumentar a hidratação e manter o
brilho natural da pele, combatendo o ressecamento da epiderme. Ensaios de
transferência de calor, usando um sistema cilíndrico com isolamento térmico
lateral, base circular metálica como área de troca térmica e 4 termopares
instalados longitudinalmente, foram conduzidos para avaliação da variação
espacial e temporal da temperatura. O creme hidratante, contido no cilindro, foi
submetido ao transporte de calor unidimensional, por condução e em regime
transiente. As curvas de distribuição de temperatura destacaram a discrepância
do aquecimento próximo e distante à fonte de calor, evidenciando a resistência à
transferência de calor e à capacidade de armazenamento de energia do creme
hidratante corporal estudado.
PALAVRAS CHAVES: transferência; calor; hidratante
INTRODUÇÃO: Cremes são produtos para uso externo destinado à proteção, ou ao embelezamento
das diferentes partes do corpo. Creme é a forma farmacêutica semissólida que
consiste de uma emulsão, formada por uma fase lipofílica e uma hidrofílica.
Contém um ou mais princípios ativos dissolvidos ou dispersos em uma base
apropriada. É utilizado, para aplicação externa na pele (FARMACOPEIA BRASILEIRA
et al., 2010).
A característica de isolante térmico do creme hidratante estudado neste trabalho
talvez possa ser explicada por suas formulações que contêm emulsionantes,
umectante e emoliente (OLIVEIRA et al., 2006).
As propriedades termofísicas de um produto são importantes no controle da
produção industrial, bem como na eficiência de sua utilização (BETTA et al.,
2009). Essas propriedades variam de acordo com sua composição química,
porosidade, umidade, entre outros. Podendo ser determinadas pelas leis de
Fourier, que leva em consideração a condução, convecção e radiação em
transferência de calor. Neste trabalho focou-se a condução de calor que é um
processo de transferência de calor entre sistemas que estão em contato físico
direto.
Fundamentado em resultados empíricos, Jean B. Fourier determinou a equação
que descreve a transferência de calor. Posteriormente a equação teve seus
resultados reconhecidos e validados, assim ficou conhecida como Lei de Fourier.
Esta lei é aplicada ao Princípio da Conservação de Energia no qual a energia
gerada mais a que entra no sistema é igual à energia de saída mais a acumulada
do sistema. Assim, o Princípio da Conservação de Energia para um modelo
tridimensional levou à Equação de Distribuição da Temperatura. Este experimento
apresenta somente propagação de calor longitudinal em regime transiente sem
geração de calor interno (INCROPERA et al., 1992).
MATERIAL E MÉTODOS: Utilizou-se um cano de PVC com 15 cm de comprimento e 3,5 cm de diâmetro, com
furos equidistantes ao longo do comprimento do cano, foi revestido na lateral
com cortiça, de 4 mm de espessura, com a finalidade de isolá-lo termicamente, na
base foi revestida com papel alumínio para proporcionar a transferência de
calor. Em seguida, o tubo foi preenchido com o creme hidratante .
Após, os termômetros (T1, T2, T3, T4) foram colocados nos orifícios localizados
nas posições: 3, 6, 9, 12 cm, respectivamente, longitudinalmente ao tubo. Uma
tampa de cortiça foi fixada ao topo. E por fim, revestiu-se todo o tubo com
papel alumínio para evitar a transferência de calor por radiação.
Em seguida, o teste de condução de calor no creme hidratante foi conduzido,
colocando-se a base do tubo em contato com a superfície de um banho
termostatizado, mantido a uma temperatura de 40 °C.
As temperaturas foram registradas durante 50 minutos, em intervalos de 2
minutos, nos primeiros dez minutos cronometrados, e depois em intervalos de 5
minutos pelos termômetros. Os dados obtidos foram dispostos em gráfico de
temperatura em função do tempo.
A massa específica do creme hidratante corporal foi determinada, sem tratamento
prévio, antes e depois do ensaio de transferência de calor. Inicialmente à
temperatura ambiente, e em seguida à temperatura final do experimento, em
aproximadamente 35 °C.
RESULTADOS E DISCUSSÃO: A distribuição longitudinal da temperatura em função do tempo do creme
hidratante corporal, ilustrado na Figura 1, revelou um comportamento típico de
material resistente à transferência de calor por condução. Este comportamento
foi verificado pela dispersão da curva do T1, localizado próximo à fonte de
calor, que atingiu as maiores temperaturas mais rapidamente que os demais
termômetros. As temperaturas registradas nos termômetros T2, T3 e T4,
posicionados mais distantes da fonte de calor, apresentaram um comportamento
linear com o aumento da temperatura em função do tempo e tiveram uma variação de
temperatura muito menor se comparados ao termômetro T1. Desse modo, observou-se
que as primeiras camadas do creme funcionaram com uma barreira à condutividade
térmica.
A massa específica do creme hidratante corporal antes e depois do ensaio de
transferência de calor diminuiu, passando de 1,0106 g.cm-3 (27 °C) para 0,9860
g.cm-3 (35,1 °C), o que era de se esperar, uma vez que o aumento da energia
cinética aumenta, consequentemente, o nível de agitação das moléculas do creme
hidratante e promove a dilatação do volume, diminuindo a massa específica. Esta
redução da densidade absoluta pode conduzir à maior fluidez e provável
diminuição da viscosidade.
Figura 1
Gráfico do aumento de temperatura do creme
hidratante em função do tempo.
CONCLUSÕES: A avaliação da distribuição de temperatura do creme hidratante corporal, um
cosmético de higiene pessoal, apontou um comportamento de um produto que retém
calor, sendo também resistente à transferência de calor.
A massa específica do creme hidratante foi outro parâmetro sensível à variação de
temperatura. Observando-se que a massa específica à 27 °C era equivalente a
1,0106 g.cm-3, enquanto que após o aquecimento, a temperatura de 35,1 °C, a massa
específica foi igual a 0,9860 g.cm-3.
AGRADECIMENTOS:
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: BETTA, G.; RINALDI, M.; BARBANTI, D.; MASSANI, R; A quick method for thermal diffusivity estimation: Application to several foods. Journal of Food Engineering, USA, V. 91, n. 1, p. 34-41, março, 2009.
FARMACOPÉIA BRASILEIRA: 5ª. edição. Brasília, Volume 2, p. 41-42, 2010.
INCROPERA F. P. e WITT D. P.; Fundamentos da Transferência de Calor e de Massa; Rio de Janeiro; Guanabara Koogan, 1992.
OLIVEIRA, R. M.; Informações para implantação de uma indústria de cosméticos. TECPAR – Instituto de Tecnologia do Paraná. Curitiba, Paraná, 2006.
