Bioagregados inteligentes: incorporação de materiais de armazenamento de energia térmica em partículas lignocelulósicas
Carregando...
Notas
Data
Autores
Orientadores
Coorientadores
Título da Revista
ISSN da Revista
Título de Volume
Editor
Universidade Federal de Lavras
Faculdade, Instituto ou Escola
Departamento
Departamento de Ciências Florestais
Programa de Pós-Graduação
Programa de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia da Madeira
Agência de fomento
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Tipo de impacto
Áreas Temáticas da Extenção
Objetivos do desesenvolvimento sustentável
Dados abertos
Resumo
A utilização de material de mudança de fase (PCM, do inglês: Phase Change Material)
vem ganhando destaque em pesquisas correlacionadas a eficiência energética devido sua
capacidade de armazenamento de energia. Nos últimos anos, foram produzidas diversas
pesquisas relacionadas ao desenvolvimento e aplicação dos PCM’s em diversas áreas como
construção civil, sistemas de energia ou aquecimento solar, armazenamento a frio, entre
outras. Por meio desse trabalho, objetiva-se desenvolver bio agregados com capacidade de
armazenamento de energia térmica. Para isso, foram obtidos os seguintes materiais,
partículas de madeiras de Pinus e Paineira, materiais de mudança de fase comercial
Crodatherm 24, e óleo de coco com alternativa natural, borrachas de estireno butadieno
carboxilada e de acrilonitrilo butadieno carboxilado, e cimento CPV ARI. Para o
desenvolvimento do bio agregado a madeira das diferentes espécies foram moídas em
moinho de martelo e classificadas com o uso de peneiras para obtenção das partículas. A
saturação das partículas foi realizada por imersão no PCM e com utilização de bomba de
vácuo. As partículas contendo PCM ou óleo de coco foram revestidas com borracha e areia.
Também foram revestidas partículas de madeira sem PCM ou óleo de coco. Por fim, foram
produzidos compósitos, um de referência, utilizando se agregado graúdo mineral, nas
proporções em massa de 1:2,6:2,7:0,6 para cimento, agregado miúdo, agregado graúdo e
água, respectivamente. Para a substituição dos agregados graúdos por bio agregados foi
calculado e substituído o volume do agregado graúdo. Foram avaliados 10 compósitos, para
cada espécie foram produzidos compósitos com bio agregados, sendo eles, somente as
partículas de madeira, as partículas revestidas, e as partículas contendo PCM ou óleo de
coco revestidas. Foi realizado a caracterização dos bio agregados, sendo obtido a
densidade, proporção da massa dos materiais constituintes, infravermelho (Espectroscopia
Infravermelho de Reflexão Total Atenuada ATR-IR) e imagens. Os compósitos foram
submetidos a análise térmica de acordo com a metodologia DKK (dynamische kugel
kalorimetrie). Também foi realizado análise mecânica de acordo com EN-196, ensaio de
flexão e compressão. Os bio agregados apresentaram aproximadamente 15, 30 e 55% da
massa de madeira, PCM e revestimento, respectivamente. Para o traço utilizado na
produção dos compósitos, a porcentagem de massa de PCM resultante para as espécies de
Paineira e Pinus, respectivamente, foram de 5 e 7%. Por meio da análise térmica os
compósitos apresentaram eficiência energética, mantendo a temperatura durante a mudança
de estado por aproximadamente 1 hora. Os ensaios mecânicos apresentaram redução da
resistência a flexão e compressão em comparação com a referência. Contudo, os bio
agregados podem ser utilizados em elementos não estruturais na construção civil, como
elementos de vedação e revestimentos argamassados.
Abstract
The use of phase change material (PCM) has been gaining prominence in research related
to energy efficiency due to its ability to store energy. In recent years, there has been a great
deal of research into the development and application of PCMs in various areas such as
civil construction, solar systems, cold storage, among others. The aim of this work is to
develop bio-aggregates with thermal energy storage capacity. To this end, the following
materials were obtained: Pinus and Paineira wood particles, Crodatherm 24 commercial
phase change materials and coconut oil as a natural alternative, carboxylated styrene
butadiene and carboxylated acrylonitrile butadiene rubbers, and CPV ARI cement. To
develop the bio-aggregate, the wood from the different species was ground in a hammer
mill and classified using sieves to obtain the particles. The particles were saturated by
immersion in PCM using a vacuum pump. The particles containing PCM or coconut oil
were coated with rubber and sand. Wood particles without PCM or coconut oil were also
coated. Finally, composites were produced, one as a reference, using only mineral
aggregate, in mass proportions of 1:2.6:2.7:0.6 for cement, fine aggregate, coarse aggregate
and water, respectively. To evaluate the bio-aggregates, the volume of the coarse aggregate
was calculated and replaced. Ten composites were evaluated. For each species, composites
with bio-aggregates were produced: wood particles only, coated particles, and particles
containing PCM or coconut oil coated. The bio-aggregates were characterized by obtaining
the density, mass proportion of the constituent materials, infrared (ATR-IR) and images.
The composites were subjected to thermal analysis according to the DKK (dynamische
kugel kalorimetrie) methodology. Mechanical analysis was also carried out in accordance
with EN-196, flexural and compression tests. The bio-aggregates contained approximately
15, 30 and 55% of the mass of wood, PCM and coating, respectively. The mix used to
produce the composites resulted in approximately 5 and 7% PCM mass for the Paineira and
Pinus species, respectively. Thermal analysis showed that the composites were energy
efficient, maintaining the temperature during the change of state for approximately 1 hour.
The mechanical tests showed a reduction in flexural and compressive strength compared to
the reference. However, bio-aggregates can be used in non-structural elements in civil
construction, such as sealing elements and mortar coatings.
Descrição
Arquivo retido, a pedido do autor, até abril de 2025.
Área de concentração
Agência de desenvolvimento
Palavra chave
Marca
Objetivo
Procedência
Impacto da pesquisa
Resumen
ISBN
DOI
Citação
KUHN, L. S. Bioagregados inteligentes: incorporação de materiais de armazenamento de energia térmica em partículas lignocelulósicas. 2024. 87 p. Tese (Doutorado em Ciência e Tecnologia da Madeira)–Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2024.
Link externo
Avaliação
Revisão
Suplementado Por
Referenciado Por
Licença Creative Commons
Exceto quando indicado de outra forma, a licença deste item é descrita como restrictAccess