Transferencia de Calor entre la Fibra y el Aire durante el Proceso de Hilado del Poliester Tereftá-Lico (Pet)

MARIEL OTTONE; JULIO DEIBER

Córdoba

Simposio; IV Simposio Argentino de Polímeros; 1999

Simposio Argentino de Polímeros

El hilado delPoliester Tereftálico (PET) ha sido objeto de varios estudios, con el fin depoder entender y predecir su respuesta mecánica (no-isotérmica y viscoelástica)durante el proceso. En efecto, algunos autores describieron el comportamientoreológico del polímero con distintos modelos viscoelásticos (Gagon y Denn,1981; Devereux y Denn, 1994) despreciando la historia térmica en la ecuaciónconstitutiva y la resistencia a la transferencia de calor del polímero fundido.               Elobjetivo de este trabajo es mejorar la evaluación de la transferencia de calorentre la fibra bajo estiramiento y el aire, a partir de un modelotermo-reológico que describe cuantitativamente el hilado del PET a bajasvelocidades (1000, 2000 y 3000 m/min). Estas velocidades corresponden al rangoclásico de interés industrial. En este contexto práctico, se formula un modelodel hilado no-isotérmico del PET. Este modelo, al cual denominamos Modelo II,es una extensión del Modelo I propuesto por Ottone y Deiber (1998), donde sesupone que el polímero tiene una conductividad térmica ks relativamente alta. El mismo incluye los balances demateria y cantidad de movimiento considerando las fuerzas de aceleración,gravedad y fricción entre el filamento y el aire, los cuales se resuelvennuméricamente bajo la hipótesis de filamento delgado. Estas ecuaciones debalance están acopladas al balance de energía que incluye el término dedisipación mecánica (Devereux y Denn, 1994). En este trabajo, a diferencia delModelo I, el coeficiente de transferencia de calor h se expresa como una combinación en serie de los coeficientes detransferencia de calor externo hee interno hi. Para evaluarla transferencia de calor entre el filamento y el aire se utiliza lacorrelación propuesta por Denn (1996). Asimismo, el fluido viscoelástico sedescribe a través de la superposición lineal de dos contribuciones mecánicas.Una considera la respuesta Newtoniana inelástica y la otra describe laelasticidad instantánea del polímero. Para este propósito, se usa el modelo dePhan-Thien y Tanner donde la historia térmica se considera a través del términodlnT / dt, el cual involucrala velocidad de cambio de la temperatura T.Los parámetros reológicos se obtienen a partir de los datos reométricosreportados por Gregory (1970) para el flujo de corte simple. El tiempo derelajación l, el módulo de relajación G ylas propiedades termofísicas del PET se consideran variables con latemperatura.