Search

O objetivo principal deste trabalho é o estudo e desenvolvimento de metodologias experimentais e numéricas para a avaliação do desempenho térmico de peças de vestuário. Na introdução teórica do trabalho são descritos vários parâmetros importantes nesta área tais como o isolamento térmico, a resistência evaporativa, o índice de permeabilidade ao vapor de água e o isolamento térmico requerido para vestuário. Neste contexto, são apresentados os principais processos de transferência de calor, as normas com informação relevante na definição das características de vestuário e equipamentos que permitem estudar o seu desempenho térmico, como um manequim térmico e uma câmara climática com túnel de vento. Apresenta-se, também, uma revisão bibliográfica de ensaios experimentais com este tipo de equipamentos. Na parte experimental deste estudo, efetuou-se a análise de diferentes peças de vestuário comerciais, utilizando um manequim térmico em câmara climática. Foi estudado o isolamento térmico, a resistência evaporativa e o índice de permeabilidade ao vapor de água, em condições estáticas e dinâmicas, de acordo com procedimentos normalizados. Verificou-se que, nas condições experimentais consideradas, o desempenho térmico em condições dinâmicas pode ser previsto com razoável precisão a partir dos resultados obtidos em condições estáticas. Os resultados obtidos indicam ainda que parece não haver uma correlação entre o desempenho térmico das peças testadas e o seu preço de venda ao público. Na segunda parte do trabalho, efetuou-se uma análise numérica do desempenho térmico de vestuário, implementando o procedimento de cálculo descrito na norma ISO 11079, de forma a calcular o isolamento adequado para diferentes condições de exposição e estudar os principais fatores que influenciam o equilíbrio térmico do ser humano. Verificou-se que o ritmo metabólico e a temperatura do ar são os parâmetros mais influentes principalmente quando se considera a exposição a ambientes muito frios. Em cenários de temperaturas mais elevadas, em que o isolamento do vestuário é menor, a relevância da velocidade do vento, nas trocas de calor com o ambiente, aumenta. The main objective of this work is to study and develop numerical and experimental methodologies for evaluating the thermal performance of garments. In the introduction of this work, several important parameters in this area are described, such as thermal insulation, evaporative resistance, water vapor permeability index and thermal insulation required for clothing. In this context, the main heat transfer phenomena, the standards containing relevant information in defining the characteristics of clothing and the equipment necessary to study the thermal performance as a thermal manikin and a climatic chamber with wind tunnel, are presented. A literature review of experimental assays with this type of equipment is also included. In the experimental part of this study, an analysis of different commercial garments is performed, using a thermal manikin in a climatic chamber. The thermal insulation, evaporative resistance and water vapor permeability index were studied, under static and dynamic conditions, according to standard procedures. It was found that, within the experimental conditions considered, the thermal performance under dynamic conditions can be predicted with reasonable accuracy from the results obtained under static conditions. The results obtained also indicate that, apparently, no correlation exists between the thermal performance of the tested garments and its sale price to the public. In the second part of this work, a numerical analysis of the thermal performance of clothing was performed by implementing the calculation procedure described in ISO 11079 standard, in order to calculate the proper insulation for different exposure conditions and to study the main factors that influence the human thermal balance. It was found that the metabolic rate and air temperature are the most influential parameters, especially when considering exposure to very cold environments. At higher temperature conditions, where the insulation of clothing is lower, the relevancy of wind speed, in the heat exchange with the environment, increases. Trabalho realizado no Centro de Nanotecnologia e Materiais Técnicos, Funcionais e Inteligentes – Centre for Nanotechnology and Small Materials, sob a orientação do Doutor Tiago Sotto Mayor e da Professora Doutora Maria Olga Ferreira