Mensuração in situ da variação espacial e cinética da dessorção de água na madeira de Eucalyptus sp. por meio da espectroscopia NIR

dc.contributor.advisorHein, Paulo Ricardo Gherardi
dc.contributor.co-advisorMascarenhas, Adriano Reis Prazeres
dc.contributor.co-advisorAmaral, Evelize Aparecida
dc.contributor.refereeHein, Paulo Ricardo Gherardi
dc.contributor.refereeMascarenhas, Adriano Reis Prazeres
dc.contributor.refereeAmaral, Evelize Aparecida
dc.creatorMadeira, Clinton Horácio Alfredo
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/9268321632407889
dc.creator.orcidhttps://orcid.org/0009-0008-3712-4724
dc.date.accessioned2025-08-28T14:45:59Z
dc.date.issued2025-03-28
dc.description.abstractNear-infrared spectroscopy (NIR) has emerged as an efficient tool for the non-destructive analysis of wood properties. This study aimed to 1) Analyze the panorama of scientific production on topics related to the application of near-infrared spectroscopy in wood research; 2) Evaluate the effect of sample thickness on the calibration performance of NIR-based models for estimating the moisture content of Eucalyptus sp. wood; 3) and Evaluate the robustness and reliability of models based on NIR spectra in estimating the moisture content of Eucalyptus wood of different densities, dried naturally and in an oven, by means of independent validation. Between 2015 and 2024, investigating the trend in publications, international collaborations and academic impact, 819 eligible articles were identified in the Scopus-Elsevier database, with China standing out in terms of number of publications and total citations, while the USA had the highest average number of citations per document. For the most prominent author on the subject, we recorded the H index (13) and the most cited article, published in the Chemical Engineering Journal. In order to assess the influence of wood thickness on the performance of NIR models in estimating moisture content, 250 specimens of Eucalyptus sp. wood with thicknesses of 5.0, 7.5, 10.0, 12.5 and 15.0 mm were made and subjected to NIR spectral measurements at five drying stages. The models generated by partial least squares regression (PLS-R) showed coefficients of determination (R²cal) between 0.83 and 0.91, indicating that thickness has an impact on the estimation of moisture by NIR spectroscopy, but not proportionally. In addition, a model was developed to predict the moisture content of Eucalyptus sp. wood at different densities, considering the spatial variation of the water desorption gradient. Specimens were made radially in the bark-medulla direction and subjected to natural and oven drying. During the process, spectra were collected at each drying stage at approximately 10% loss of initial mass, while adjacent samples were used to determine initial humidity. demonstrating that NIR can accurately monitor moisture variation within specimens. The results showed that NIR spectroscopy is an effective tool for estimating wood moisture during drying, allowing detailed analysis of the moisture gradient without the need for destructive methods. In addition, the bibliometric review reinforces the growing interest of the scientific community in the application of NIR for wood studies, with significant international collaborations and relevant impact in the field.
dc.description.areastematicasdaextensaoTecnologia e produção
dc.description.odsODS 9: Indústria, inovação e infraestrutura
dc.description.resumoA espectroscopia no infravermelho próximo (NIR) tem se destacado como uma ferramenta eficiente para a análise não destrutiva das propriedades da madeira. Este estudo teve como objetivo 1) Analisar o panorama da produção científica dos tópicos relacionados a aplicação da espectroscopia no infravermelho próximo na pesquisa sobre madeira; 2) Avaliar o efeito da espessura da amostra no desempenho da calibração a partir de modelos baseados no NIR para estimar a umidade da madeira de Eucalyptus sp.; 3) e Avaliar a robustez e a confiabilidade de modelos baseados em espectros NIR na estimativa da umidade da madeira de Eucalyptus de diferentes densidades, secos naturalmente e em estufa, por meio de validação independente. Entre 2015 e 2024, investigando a tendência de publicações, colaborações internacionais e impacto acadêmico, foram identificados 819 artigos elegíveis na base de dados Scopus-Elsevier, com destaque para a China em número de publicações e citações totais, enquanto os EUA apresentaram a maior média de citações por documento. Para o autor mais proeminente no tema, registrou-se o índice H (13) e o artigo mais citado, publicado no Chemical EngineeringJournal. Para avaliar a influência da espessura da madeira no desempenho de modelos NIR na estimativa da umidade, foram confeccionados 250 corpos de prova da madeira de Eucalyptus sp. com espessuras de 5,0, 7,5, 10,0, 12,5 e 15,0 mm, e submetidos a medição espectral no NIR em cinco etapas de secagem. Os modelos gerados por regressão de mínimos quadrados parciais (PLS-R) apresentaram coeficientes de determinação (R²cal) entre 0,83 e 0,91, indicando que a espessura impacta na estimativa da umidade pela espectroscopia NIR, mas não de forma proporcional.Ademais, foi desenvolvido um modelo para predizer a umidade da madeira de Eucalyptus sp. em diferentes densidades, considerando a variação espacial do gradiente de dessorção de água. Foram confeccionados corpos de prova obtidos radialmente no sentido casca-medula e submetidos à secagem natural e em estufa. Durante o processo, os espectros foram coletados a cada etapa de secagem em aproximadam ente 10% de perda da massa inicial, enquanto amostras adjacentes foram utilizadas para determinação da umidade inicial. O melhor modelo preditivo apresentou R²cv de 0,93 e RMSEV de 9,761%, demonstrando que o NIR pode monitorar com precisão a variação da umidade dentro dos corpos de prova.Os resultados evidenciaram que a espectroscopia NIR é uma ferramenta eficaz para estimar a umidade da madeira durante a secagem, permitindo uma análise detalhada do gradiente de umidade sem a necessidade de métodos destrutivos. Além disso, a revisão bibliométrica reforça o crescente interesse da comunidade científica na aplicação da NIR para estudos da madeira, com colaborações internacionais expressivas e impacto relevante no campo.
dc.description.tipodeimpactoTecnológico
dc.identifier.citationMADEIRA, Clinton Horácio Alfredo. Mensuração in situ da variação espacial e cinética da dessorção de água na madeira de Eucalyptus sp. por meio da espectroscopia NIR. 2025. 79 f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Tecnologia da Madeira) – Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2025.
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufla.br/handle/1/60251
dc.language.isopt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Lavras
dc.publisher.collegeEscola de Ciências Agrárias de Lavras (ESAL)
dc.publisher.countrybrasil
dc.publisher.departmentDepartamento de Ciências Florestais
dc.publisher.initialsUFLA
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia da Madeira
dc.rightsAttribution 3.0 Brazilen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/
dc.subjectEspectroscopia no infravermelho próximo
dc.subjectMadeira de eucalipto
dc.subjectSecagem da madeira
dc.subjectUmidade da madeira
dc.subjectDensidade da madeira
dc.subjectNear infrared spectroscopy
dc.subjectEucalyptus wood
dc.subjectWood drying
dc.subjectWood moisture
dc.subjectWood density
dc.subject.cnpqCiências Agrárias
dc.titleMensuração in situ da variação espacial e cinética da dessorção de água na madeira de Eucalyptus sp. por meio da espectroscopia NIR
dc.title.alternativeIn situ measurement of the spatial variation and kinetics of water desorption in Eucalyptus sp. wood using NIR spectroscopy
dc.typedissertação

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