Modelo térmico aplicado à caracterização do conforto proporcionado pelo vestuário

Abstract

De forma a obter produtos de maior qualidade e com maior valor acrescentado, a indústria portuguesa tem que procurar responder eficazmente às exigências e necessidades dos consumidores, que incluem o conforto térmico. Estas novas exigências abriram uma enorme variedade de áreas de pesquisa e desenvolvimento. Para responder a estes desafios, a componente da simulação numérica integrada em aplicações informáticas, fáceis de usar, será uma ferramenta indispensável no estudo do comportamento de novos tecidos capazes de responder a determinado conjunto de características funcionais. Neste trabalho, foi implementado um modelo de transferência de calor e massa, transiente e unidimensional para simulação do comportamento de um tecido. O modelo implementado é constituído por duas equações diferenciais parciais, uma simulando a temperatura, outra a massa volúmica do vapor de água. É possível ainda obter em cada instante de tempo, a quantidade de água embebida no tecido. São considerados os fenómenos de transferência por condução, por difusão e ainda o fenómeno de sorção. O tecido pode trocar calor e massa com o meio ambiente, por convecção. Para facilitar o uso deste programa de cálculo, foi desenvolvida uma aplicação informática, que inclui uma interface gráfica para entrada de dados pelo utilizador e visualização dos resultados. Esta aplicação foi testada para vários tecidos (naturais e sintéticos), com diferentes propriedades físicas e condições de fronteira. Este modelo poderá ser integrado num modelo de termoregulação que descreve as complexas trocas entre o corpo humano e o meio ambiente, através do vestuário, e criar assim uma ferramenta útil no cálculo do conforto térmico fisiológico proporcionado por novos tecidos.

In order to enhance the quality and added value of their products, the Portuguese industry must react to the consumer demands. Amongst the mains criteria, the thermal comfort is becoming a pressing issue. Such new requirements open new fields in research and development, in which computer simulation plays an important role. In the present work, a transient model for heat and mass transfer in a fabric has been implemented. The model is based upon two partial differential equations which are solved for the temperature and vapour density. From the solution, the amount of water dissolved in the fabric can be calculated. The model includes effects such as heat and mass diffusion, sorption and convection to the environment. In order to make the model user friendly, a software application has been developed. This makes it easier to introduce the input data and visualize the results. The model has been tested for various materials and can be integrated into a wider model for the thermal regulation of the human body. Such tool could be very useful for designing new fabrics for clothing applications.