Desenvolvimento de um modelo de previsão do perfil de temperatura de pavimento flexíveis

Abstract

A previsão do perfil e histórico de temperatura é necessária para fins de análise e projeto de pavimentos flexíveis. O desempenho dos pavimentos é influenciado pelas condições climáticas locais e a temperatura do pavimento é um aspecto importante, especialmente em um cenário de mudanças climáticas que indicam aumento das temperaturas no Brasil. Além do impacto nas propriedades mecânicas e no desempenho dos pavimentos asfálticos, a temperatura pode afetar substancialmente o meio ambiente, causando um fenômeno denominado ilha de calor urbana. Nesse contexto, o presente artigo descreve o desenvolvimento de um modelo numérico unidimensional para calcular perfis de temperatura de pavimentos flexíveis. O modelo utiliza dados climáticos de radiação solar, temperatura do ar, temperatura do ponto de orvalho e velocidade do vento; e considera as propriedades térmicas dos materiais utilizados. Ele é baseado nos fundamentos do balanço de energia entre o pavimento e seu entorno, e contempla a análise de pavimentos com até 4 camadas. Com isso, busca-se uma alternativa consistente para prever a variação da temperatura do pavimento e estudar o impacto da transferência de calor nos pavimentos asfálticos e no meio ambiente. O modelo foi comparado com uma solução analítica e validado com dados medidos em outra pesquisa disponível na literatura e dados modelados no EICM, demonstrando boa correspondência para os dados simulados. Os resultados demonstram a importância das propriedades termofísicas na temperatura dos pavimentos. Pode-se concluir que o modelo é adequado para incorporação em ferramentas de cálculo de temperatura de pavimentos flexíveis e estudos de ilhas de calor.The prediction of temperature profile and history is necessary for the analysis and design of flexible pavements. Pavement performance is influenced by local weather conditions and pavement temperature is a crucial aspect, especially in a scenario of climate change indicating rising temperatures in Brazil. In addition to impacting the mechanical properties and performance of asphalt pavements, temperature can substantially affect the environment, causing a phenomenon known as the urban heat island. In this context, this article describes the development of a one-dimensional numerical model to calculate temperature profiles of flexible pavements. The model uses climatic data such as solar radiation, air temperature, dew point temperature, and wind speed, while considering the thermal properties of the materials used. It is based on the principles of energy balance between the pavement and its surroundings and includes the analysis of pavements with up to 4 layers. The aim is to provide a consistent alternative for predicting pavement temperature variations and studying the impact of heat transfer on asphalt pavements and the environment. The model was compared with an analytical solution and validated with data measured in another study available in the literature and data modeled in EICM, demonstrating good agreement with the simulated data. The results demonstrate the importance of thermophysical properties on pavement temperatures. It can be stated that the model is suitable for incorporation into tools for calculating flexible pavement temperatures and studying urban heat islands.