53º Congresso Brasileiro de Quimica
Realizado no Rio de Janeiro/RJ, de 14 a 18 de Outubro de 2013.
ISBN: 978-85-85905-06-4

ÁREA: Química Tecnológica

TÍTULO: Análises das distribuições longitudinal e radial de temperatura em creme hidratante corporal

AUTORES: Rodrigues, L. (UEG) ; Caçula, G. (UEG) ; Silva, O. (UEG)

RESUMO: O creme hidratante corporal é utilizado para aumentar a hidratação e manter o brilho natural da pele, combatendo o ressecamento da epiderme. Este trabalho visou avaliar a variação temporal e espacial da temperatura de um creme hidratante submetida ao aquecimento, bem como a variação da massa específica (ρch) antes e após o aquecimento.Foram realizados dois ensaios de transferência de calor, longitudinal e radial onde observou-se a retenção ou distribuição de calor por meio de termopares localizados em pontos estratégicos, a fonte de calor utilizada foi um banho termostático com temperatura constante onde observou-se pela diferença de temperatura evidenciada grande retenção de energia térmica, levando a a grandes aplicabilidades a cosmetologia no uso adequado ao hidratante conporal.

PALAVRAS CHAVES: hidratante; cosmetologia; energia termica

INTRODUÇÃO: As propriedades termofísicas relacionas à transferência de calor de um produto podem ser determinadas pelas leis de Fourier (condução), Newton (convecção) e Steffan – Boltzmann (irradiação). Neste trabalho focou-se a condução de calor que é um processo de transferência de calor entre sistemas que estão em contato físico direto. A Lei de Fourier é aplicada ao Princípio da Conservação de Energia no qual a energia gerada mais a energia que entra no sistema é igual à energia de saída mais a energia acumulada do sistema. Assim, o Princípio da Conservação de Energia para um Sistema Radial Cilíndrico (r, ø, z) levou à seguinte Equação de Distribuição de Temperatura (1). 1/r.σ/σ.r(r.σT/σr)+1/r².σ²T/σΦ²+σ²T/σz²+q/k=1/α.σT/σt 1. Onde r é o raio, ø é o ângulo, z é a altura T é a temperatura, k é a condutividade térmica, α é a difusividade térmica e t é o tempo. Este trabalho apresenta as propagações de calor longitudinal (2) e radial (3) em regime transiente e sem geração de calor interno. Assim, a partir da fórmula (1) obteve-se os modelos matemáticos de condução unidimensional para coordenadas cilíndricas, que descreve as condições de transferência de calor expresso nas equações abaixo1. σ²T/σz²=1/α.σT/σt 2. 1/r.σ/σ.r(r.σT/σr)=1/α.σT/σt 3.

MATERIAL E MÉTODOS: Para a propagação longitudinal de calor utilizou-se um cano de PVC, com furos equidistantes ao longo do comprimento do cano, foi revestido na lateral com cortiça, 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. Os termômetros (T1, T2, T3) foram colocados 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. Para a propagação radial de calor utilizou-se uma lata metálica que foi revestida na base e no topo com isopor para isolá-la termicamente. Em seguida, a lata foi preenchida com o creme hidratante. Os termômetros (T1, T2, T3) foram colocados em furos equidistantes ao longo do raio do isopor no topo da lata. O teste longitudinal de condução de calor foi conduzido colocando-se a base do tubo em contato com a superfície de um banho termoestabilizado a 40 °C. Enquanto o radial, foi conduzido mergulhando - se a lata na água de um banho a 40 °C, mantendo-se a superfície do isopor com os termômetros fora da água. As temperaturas foram registradas durante 90 minutos, em intervalos de 2 minutos, pelos termômetros. Os dados obtidos foram dispostos em gráficos 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, 40 °C.

RESULTADOS E DISCUSSÃO: A distribuição da temperatura em função do tempo do creme hidratante corporal para ambos os métodos de propagação de calor revelou um comportamento típico de material resistente à transferência de calor por condução. Este comportamento foi verificado pela dispersão das curvas dos termômetros 1, localizados próximo à fonte de calor, que atingiram as maiores temperaturas mais rapidamente que os demais termômetros (Figuras 3 e 4). As temperaturas registradas nos termômetros 2 e 3, 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 aos termômetros 1. 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 de 1,01918 g.cm-3 (25,4 °C) para 0,97788 g.cm-3 (40,0 °C), respectivamente, pois o aumento da energia cinética aumenta 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 3

Figura 3 – Gráfico do aumento de temperatura do creme hidratante em função do tempo para a propagação longitudinal de calor.

Figura 4

Figura 4 – Gráfico do aumento de temperatura do creme hidratante em função do tempo para a propagação radial de calor.

CONCLUSÕES: A avaliação da distribuição de temperatura do creme hidratante corporal, utilizando os métodos de propagação longitudinal e propagação radial de calor, apontou o 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. Assim, a utilização de creme hidratante na epiderme em dias muito quentes deve ser melhor estudada, uma vez que a sua capacidade de retenção de calor impediria o abaixamento da temperatura na camada superficial da pele.

AGRADECIMENTOS: Queremos agradecer sempre primeiro a Deus por nos dar a capacidade de realizar, aos nossos pais que sempre investem em nós e todos que acreditaram em nós.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICA: 1 INCROPERA F. P. e WITT D. P.; Fundamentos da Transferência de Calor e de Massa; Rio de Janeiro; Guanabara Koogan, 1992.
2 FERREIRA, L. R.; Avaliação da Distribuição de Temperatura por Condução de Calor em Creme Hidratante Corporal. Trabalho de Conclusão de Curso; Universidade Estadual de Goiás; Anápolis, 2012.