Bioagregados inteligentes: incorporação de materiais de armazenamento de energia térmica em partículas lignocelulósicas

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2024
Autor(a) principal: Kuhn, Leonardo Seibert lattes
Orientador(a): Ferreira, Saulo Rocha
Banca de defesa: Tonoli, Gustavo Henrique Denzin, Silva, Keoma Defaveri do Carmo e, Lima, Paulo Roberto Lopes, Silva, Flávio de Andrade
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso restrito
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Lavras
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia da Madeira
Departamento: Departamento de Ciências Florestais
País: brasil
Palavras-chave em Português:
Material de mudança de fase
Madeira
Compósito
Concretos leves
Eficiência energética
Phase change material
Wood
Composites
Light weight concrete
Energy efficiency
PCM
Área do conhecimento CNPq:
Resinas de Madeiras
Link de acesso: https://repositorio.ufla.br/handle/1/59087
Resumo: Arquivo retido, a pedido do autor, até abril de 2025.
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spelling 2024-04-15T19:57:20Z2024-04-15T19:57:20Z2024-04-152024-02-23KUHN, 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.https://repositorio.ufla.br/handle/1/59087Arquivo retido, a pedido do autor, até abril de 2025.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.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.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Universidade Federal de LavrasPrograma de Pós-graduação em Ciência e Tecnologia da MadeiraUFLAbrasilDepartamento de Ciências FlorestaisAttribution 4.0 Internationalhttp://creativecommons.org/licenses/by/4.0/info:eu-repo/semantics/restrictedAccessinfo:eu-repo/semantics/openAccessResinas de MadeirasMaterial de mudança de faseMadeiraCompósitoConcretos levesEficiência energéticaPhase change materialWoodCompositesLight weight concreteEnergy efficiencyPCMBioagregados inteligentes: incorporação de materiais de armazenamento de energia térmica em partículas lignocelulósicasSmart bioaggregates: thermal energy storage materials incorporated on lignocellulosic particlesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisFerreira, Saulo RochaTonoli, Gustavo Henrique DenzinTonoli, Gustavo Henrique DenzinSilva, Keoma Defaveri do Carmo eLima, Paulo Roberto LopesSilva, Flávio de Andradehttp://lattes.cnpq.br/4796224042746285Kuhn, Leonardo Seibertporreponame:Repositório Institucional da UFLAinstname:Universidade Federal de Lavras (UFLA)instacron:UFLACC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8907https://repositorio.ufla.br/bitstreams/32bcba92-3bf0-4457-9345-7f8ef9a36aed/downloadc07b6daef3dbee864bf87e6aa836cde2MD51falseAnonymousREADLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-8956https://repositorio.ufla.br/bitstreams/880d134c-1d6c-4f03-9c42-0ed716f27598/download5ea4a165b7202cbf475be400d2e16893MD52falseAnonymousREADORIGINALTexto completo.pdfapplication/pdf2742636https://repositorio.ufla.br/bitstreams/1b578b75-006b-4678-b755-d73933826fea/download9202cfb2738996b0c3611654dbce7e29MD53trueAnonymousREADTEXTTexto completo.pdf.txtTexto completo.pdf.txtExtracted texttext/plain102478https://repositorio.ufla.br/bitstreams/fb96ccde-3e17-48f5-b029-0018e791d38d/downloadcf0d9cd52c2a6c97fc597dea5b819ad8MD54falseAnonymousREADTHUMBNAILTexto completo.pdf.jpgTexto completo.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg3122https://repositorio.ufla.br/bitstreams/bf43b163-b5e9-4796-883b-c47f8fb31d37/download539ba0a324a5a8ab6f21225bd7b40786MD55falseAnonymousREAD1/590872025-08-07 17:15:12.845http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/Attribution 4.0 Internationalopen.accessoai:repositorio.ufla.br:1/59087https://repositorio.ufla.brRepositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufla.br/server/oai/requestnivaldo@ufla.br || repositorio.biblioteca@ufla.bropendoar:2025-08-07T20:15:12Repositório Institucional da UFLA - Universidade Federal de Lavras (UFLA)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