Orientadores: Luísa Andréia Gachet Barbosa, Rosa Cristina Cecche Lintz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Tecnologia / Made available in DSpace on 2018-08-24T22:32:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Angelin_AndressaFernanda_M.pdf: 3316470 bytes, checksum: e0844bd6dbe8b1d62eefa5eec0498b83 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A busca por materiais alternativos, de baixa massa específica, que possua redução na transferência de propagação de calor, associado à facilidade de manuseio e aplicação em concretos estruturais e estruturas de vedação, representa grande desafio na formulação e conhecimento do desempenho dos concretos leves. O concreto leve possui tecnologia pouco difundida em nível nacional e surge no cenário atual como um material inovador e alternativo ao concreto convencional. Frente ao exposto, este trabalho estudou concretos leves estruturais elaborados com duas graduações distintas de argila expandida e, com a finalidade de promover à manutenção das propriedades mecânicas, adicionou-se aditivo superplastificante e sílica ativa. Desenvolveu-se cinco traços distintos, que apresentaram reologia adequada, sem apresentar fenômenos de segregação e exsudação. Estudou-se algumas propriedades físicas, como índice e perda de consistência, absorção de água e massa específica do estado fresco e endurecido, os quais apresentaram uma média de 2000 kg/m3, classificando os concretos, de acordo com o ACI 213R-03 (2003), como leves. As principais propriedades mecânicas analisadas foram, resistência à compressão, apresentando, em média, 40 MPa, valor acima do mínimo prescrito pela ABNT NBR 6118:2007, para concretos estruturais, além da resistência à tração e módulo de elasticidade, as quais serviram como fundamentação na qualificação dos concretos leves estruturais, visando às exigências técnicas nacionais e internacionais para sua classificação e uso. Também foram realizados ensaios de condutividade térmica, por meio do método da placa quente protegida ("Hot Plate"), os quais apresentaram bons resultados, mostrando-se adequados no quesito desempenho térmico, de acordo com a revisão bibliográfica, bem como, com a norma nacional de desempenho térmico (ABNT NBR 15220:2005). Foram obtidas informações microestruturais sobre a zona de transição entre os agregados, convencionais e leves, e sua matriz de cimento. Foram realizadas comparações entre a massa específica seca e a resistência à compressão, assim como, comparações entre a massa específica seca e o módulo de elasticidade, sendo que tais resultados comprovam a possibilidade da utilização do concreto leve em elementos estruturais. Sugere-se, então, utilizar este concreto em painéis de vedação, pois associa-se a baixa massa específica, o conforto térmico e a resistência mecânica / Abstract: The search for alternative materials, low density, having reduced transfer of heat propagation, combined with ease of handling and application in structural concrete and seal structures, constituting a major challenge in the design and understanding of the performance of lightweight concrete. The lightweight concrete technology has little known at the national level and in the current scenario emerges as an innovative and alternative material to conventional concrete. Based on these, this paper studied structural lightweight concrete made with two different grades of expanded clay, and with the purpose of promoting the maintenance of the mechanical properties was added superplasticizer and silica fume. Developed five distinct traits, which showed adequate rheology, without presenting phenomena of segregation and oozing. We studied some physical properties, such as loss of consistency index, water absorption and density of fresh and hardened, which had an average 2000 kg/m3, classifying the concrete according to ACI 213R-03 (2003), as light. The main mechanical properties were analyzed, compressive strength, with an average of 40 MPa, above the minimum prescribed by ABNT NBR 6118:2007, structural concrete, beyond the tensile strength and modulus of elasticity, which served as the basis the qualification of structural lightweight concrete, aimed at national and international technical requirements for classification and use. Thermal conductivity tests were also carried out by means of the hot plate protected ("Hot Plate") method, which showed excellent results, proving to be adequate thermal performance in the category, according to the literature review, as well as with the national standard for thermal performance (ABNT NBR 15220:2005). Microstructural information on the transition zone between aggregates, conventional and light, and its cement matrix were obtained. Comparisons between dry density and compressive strength as well as comparisons between the dry density and modulus of elasticity were performed, and these results show the possibility of using lightweight concrete in structural elements. Then it is suggested to use this concrete fence panels, as is associated with low density, thermal comfort and strength / Mestrado / Tecnologia e Inovação / Mestra em Tecnologia

Este trabalho apresenta o estudo, a implementação e a caracterização de transdutores compostos por uma estrutura formada por grades de Bragg (FBG, Fiber Bragg Gratings) e grades de período longo (LPG, Long Period Gratings) em fibra óptica com cobertura metálica autoaquecida para medição da condutividade térmica e da difusividade térmica de materiais baseado no método do fio quente (HWM, Hot-Wire Method) convencional. O autoaquecimento da fibra óptica do dispositivo desenvolvido neste trabalho é provocado pela luz de espectro infravermelho injetada por um laser de bombeamento, que é espalhada por uma LPG e absorvida por um filme fino metálico depositado na superfície da fibra. Os transdutores apresentados são compactos, simples, robustos e imunes a interferências eletromagnéticas. O arranjo experimental utilizando o dispositivo híbrido LPG-FBG foi capaz de medir as condutividades térmicas do ar atmosférico e da água comum com precisões de 27% e 14%, respectivamente. Foram identificados vários fatores que afetam a precisão e a exatidão das medidas realizadas, sendo propostas diversas formas de correções de modo a melhorar o desempenho do arranjo. Foi demonstrada com sucesso a viabilidade da aplicação original do arranjo experimental utilizando o dispositivo híbrido LPG-FBG em fibra óptica autoaquecida para a medição de propriedades térmicas de fluidos (ar e água). / This work presents the study, implementation, and characterization of transducers composed of a structure formed by Fiber Bragg Gratings (FBG) and Long Period Gratings (LPG) in optical fiber with self-heating coverage for measurement of thermal conductivity and thermal diffusivity of materials based on the Hot-Wire Method (HWM). The self-heating fiber optic device developed in this work is caused by the light of infrared spectrum injected by a pumping laser, which is spread by an LPG and absorbed by a thin metallic film deposited on the surface of the fiber. The transducers are compact, simple, robust and immune to electromagnetic interference. The experimental arrangement using the optical fiber sensor based on LPG-FBG hybrid structure was able to measure the thermal conductivity of atmospheric air and water with accuracies of 27% and 14%, respectively. Several factors were identified that affect the precision and the accuracy of the measures carried out, whereby various forms of corrections are being proposed to improve overall performance. The viability of the original application of the experimental arrangement using the LPG-FBG hybrid device in self-heating optical fiber for the measurement of thermal properties of fluids (air and water) has been successfully demonstrated.

A utilização de aditivos incorporadores de ar em concretos é uma prática comum na construção civil e sua aplicação influencia significativamente diversas propriedades do concreto no estado fresco e endurecido. O objetivo deste estudo foi avaliar a influência do teor de ar incorporado, por meio de aditivo, no desempenho de concretos com diferentes teores de agregados. O programa experimental incluiu avaliação da eficiência de aditivos na incorporação de ar em pastas de cimento, análise microestrutural e ensaios para determinação de propriedades físicas, mecânicas e de durabilidade de concretos com diferentes teores de ar e agregados. No estado fresco, foram realizados ensaios para determinação do teor de ar, massa específica e abatimento. No estado endurecido foram realizados ensaios de massa específica, absorção, resistência à compressão, módulo de elasticidade, velocidade de propagação da onda ultrassônica, carbonatação acelerada e condutividade térmica. Utilizando Microtomografia Computadorizada de Raios-X (Micro-CT) foram dimensionados e quantificados os poros presentes nas amostras dos concretos, bem como determinadas suas porosidades. Os concretos com ar incorporado apresentaram redução na resistência mecânica. Os concretos com menores teores de agregados apresentaram menor resistência mecânica, menor velocidade da frente de carbonatação e menor condutividade térmica. De acordo com os resultados obtidos, pode-se concluir que o aditivo a base de resinas sintéticas foi mais eficiente na incorporação de ar; maiores teores de ar implicam em variabilidade nos resultados de ensaios de resistência à compressão e módulo de elasticidade; os concretos com maiores teores de agregados apresentaram maior velocidade da frente de carbonatação, para mesmos teores de ar incorporado; a condutividade térmica é inversamente proporcional ao teor de ar incorporado no concreto, e quanto menor o teor de agregados, menor a condutividade térmica; o aumento do teor de ar no concreto promove aumento no diâmetro equivalente dos poros e redução da incidência de poros esféricos. / The use of entraining air additives in concrete is a common practice in construction and its application influences several concrete properties in the fresh and hardened state. The aim of this study was evaluate the influence of air entrained content, by additive, in concrete performance with different aggregate contents. The experimental program included the evaluation of additives effectiveness of air entrainment in cement pastes, microstructural analysis and the concretes physical and mechanical properties and durability, with different levels of entrained air and aggregates. Tests were performed in fresh to determine the air content, density and slump. In hardened concrete, density, absorption, compressive strength, elastic modulus, ultrasonic pulse velocity, accelerated carbonation and thermal conductivity tests were performed. By computed X-ray microtomography, the pores present in the concrete samples were sized and quantified and determined the concretes porosities. The air entrained concrete presented decrease in mechanical strength. Concretes with lower aggregate levels presented lower mechanical strength, carbonation speed and thermal conductivity. According to the results, it can be concluded that the synthetic resins base additive was more efficient in air entrainment; larger air content implies variability in the results of the compressive strength and elastic modulus tests; concrete with higher aggregate levels presented higher carbonation speed, for the same entrained air content; thermal conductivity is inversely proportional to the air entrained content in concrete, and as lower was the aggregate content, lower was the thermal conductivity; the increase of air content in concrete promotes increase in the pores diameter and reduction of the incidence of spherical pores.

Orientadores: Edson Correa da Silva e Antonio Manoel Mansanares / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin. / Made available in DSpace on 2018-09-26T17:40:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Albuquerque_MarcosLazarodeSouza_D.pdf: 2664850 bytes, checksum: 47305c651cc9350b772372c3f4181f3e (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Neste trabalho desenvolveu-se um experimento de detecção fototémica com dois sensores piroelétricos em uma célula capacitiva que permite a realização de medidas térmicas e elétricas em materiais pastosos em função da temperatura.A célula idealizada para medidas elétricas e térmicas é um capacitor plano de placas paralelas capaz de obter das amostras investigadas os parâmetros de efusividade térmica, difusividade térmica,condutividade térmica e constante dielétrica relativa,simultaneamente,além de detectar transições,em especial fusão.A célula capacitiva fotopiroelétrica é composta por dois sensores piroelétricos entre os quais a amostra é posicionada.Um elemento Peltier associado a um termistor é utilizado para o controle de temperatura.Incide sobre a célula um feixe de radiação eletromagnética oriunda de uma fonte Laser Ar + (514,5 nm ).A radiação modulada atinge diretamente um dos sensores que é opaco e que está em contato térmico com a amostra.O calor gerado no primeiro sensor se propaga, então,pelo sistema amostra-segundo sensor gerando sinais nos dois sensores que são amplificados em amplitude e fase por dois amplificadores seletivos.Ao mesmo tempo,os sinais elétricos da célula capacitiva são registrados por uma ponte RCL operando em 2 kHz.A aquisição de dados dos sinais térmicos é procedida em programa escrito em ambiente LabView para varredura de freqüência de 0 a 100 Hz.Preliminarmente,medidas foram realizadas com margarina e mostraram o potencial da metodologia na verificação do comportamento térmico e elétrico de materiais pastosos.Foi investigado um conjunto de oito amostras constituídas por pares de componentes em proporções e métodos de sínteses diferentes de três tipos de óleos vegetais:algodão,palma e soja.Para a obtenção da constante dielétrica relativa da amostra,o valor da capacitância da mesma foi normalizado pelo valor de capacitância da célula vazia (dielétrico o ar).Modelos para a interpretação dos dados experimentais das medidas térmicas e elétricas foram desenvolvidos.Os gráficos dos sinais de amplitude e fase térmicas detectados pelos sensores foram plotados em função da freqüência de modulação e ajustados pelas equações teóricas dos sensores para a obtenção dos parâmetros térmicos.Foram obtidos valores dos parâmetros efusividade térmica, difusividade térmica,condutividade térmica e constante dielétrica relativa das oito amostras investigadas, além da identificação da região do ponto de fusão das mesmas.Os resultados mostraram que a célula desenvolvida neste trabalho para a aplicação em materiais pastosos pode identificar a região do ponto de fusão,obter os parâmetros térmicos e a constante dielétrica relativa das amostras investigadas / Abstract: This work consists in the development of an experimental apparatus of photopyroelectric detection using two pyroelectric sensors in a capacitive cell which allows the accomplishment of electrical and thermal measurements of pasty materials as a function of the temperature.The idealized cell for electrical and thermal measurements is based in a parallel plane-plate capacitor whose metallic plates are the internal surfaces of the pyroelectric sensors.The system is capable to obtain thermal parameters like effusivity, diffusivity and conductivity,and electric parameters like the dielectric constant for the investigated samples.The identification of the melt point region from either the thermal measurements of the photopyroelectric signal amplitude and phase or the electrical measurements is possible as well.The capacitive photopyroelectric cell is composed by two pyroelectric sensors.An insulator support is used to accommodate the samples which are placed between the sensors.An aluminum piece hold all parts of the cell;one Peltier element is associated with a termistor to control the temperature.An eletromagnetic radiation beam from a Ar + laser incides on the cell and is modulated by an acoustic-optic modulator.The modulated radiation reaches one of the sensors which is opaque and in contact with the sample.Two L ck-in amplifiers amplify the signals originated in each sensor due to the propagation of heat while the electrical signals are registered by an automatic RCL bridge operating at 2 kHz.For data acquisition a Labview language computer software was used allowing to frequency scanning from 0 to 100 Hz. Preliminary experiments were carried out with margarine and showed the methodology pontential in the verification of the thermal and electrical behavior of pasty materials.It was investigated a set of eight samples formed by different compositions of three vegetable oils:cotton,palm and soy in different proportions and within two synthesis methods (basic mixture of intersterification).The sample capacitance was normalized by the empty cell to obtain the relative dielectric constant of the sample.The models for the thermal and electrical data interpretation were developed.For the thermal case simulations were proceeded for a basic oil in order to verify the model.The graphs for thermal amplitude and phase from both sensors were plotted as a function of modulation frequency from which the thermal properties were obtained by fitting the model equations.The values of thermal effusivity,thermal diffusivity, thermal conductivity and relative dielectric constant were obtained for the samples and the transition melting region as well.The results have shown that the cell here developed is very suitable for the determination of thermal and electrical properties of pasty samples and the determination of transition as well. / Doutorado / Física Geral / Doutor em Ciências

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-07-08T12:28:45Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstimativasCondutividadeTermica.pdf: 12468700 bytes, checksum: 25111ec370024a8befd218a90ddb877c (MD5) / Rejected by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br), reason: Indexar os assuntos on 2014-08-06T14:55:09Z (GMT) / Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-09-16T14:44:14Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstimativasCondutividadeTermica.pdf: 12468700 bytes, checksum: 25111ec370024a8befd218a90ddb877c (MD5) / Approved for entry into archive by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2014-09-16T16:36:08Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstimativasCondutividadeTermica.pdf: 12468700 bytes, checksum: 25111ec370024a8befd218a90ddb877c (MD5) / Made available in DSpace on 2014-09-16T16:36:08Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_EstimativasCondutividadeTermica.pdf: 12468700 bytes, checksum: 25111ec370024a8befd218a90ddb877c (MD5) Previous issue date: 1995 / UFPA - Universidade Federal do Pará / PETROBRAS - Petróleo Brasileiro S.A. / FADESP - Fundação de Amparo e Desenvolvimento da Pesquisa / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / FINEP - Financiadora de Estudos e Projetos / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O presente estudo realiza estimativas da condutividade térmica dos principais minerais formadores de rochas, bem como estimativas da condutividade média da fase sólida de cinco litologias básicas (arenitos, calcários, dolomitos, anidritas e litologias argilosas). Alguns modelos térmicos foram comparados entre si, possibilitando a verificação daquele mais apropriado para representar o agregado de minerais e fluidos que compõem as rochas. Os resultados obtidos podem ser aplicados a modelamentos térmicos os mais variados. A metodologia empregada baseia-se em um algoritmo de regressão não-linear denominado de Busca Aleatória Controlada. O comportamento do algoritmo é avaliado para dados sintéticos antes de ser usado em dados reais. O modelo usado na regressão para obter a condutividade térmica dos minerais é o modelo geométrico médio. O método de regressão, usado em cada subconjunto litológico, forneceu os seguintes valores para a condutividade térmica média da fase sólida: arenitos 5,9 ± 1,33 W/mK, calcários 3.1 ± 0.12 W/mK, dolomitos 4.7 ± 0.56 W/mK, anidritas 6.3 ± 0.27 W/mK e para litologias argilosas 3.4 ± 0.48 W/mK. Na sequência, são fornecidas as bases para o estudo da difusão do calor em coordenadas cilíndricas, considerando o efeito de invasão do filtrado da lama na formação, através de uma adaptação da simulação de injeção de poços proveniente das teorias relativas à engenharia de reservatório. Com isto, estimam-se os erros relativos sobre a resistividade aparente assumindo como referência a temperatura original da formação. Nesta etapa do trabalho, faz-se uso do método de diferenças finitas para avaliar a distribuição de temperatura poço-formação. A simulação da invasão é realizada, em coordenadas cilíndricas, através da adaptação da equação de Buckley-Leverett em coordenadas cartesianas. Efeitos como o aparecimento do reboco de lama na parede do poço, gravidade e pressão capilar não são levados em consideração. A partir das distribuições de saturação e temperatura, obtém-se a distribuição radial de resistividade, a qual é convolvida com a resposta radial da ferramenta de indução (transmissor-receptor) resultando na resistividade aparente da formação. Admitindo como referência a temperatura original da formação, são obtidos os erros relativos da resistividade aparente. Através da variação de alguns parâmetros, verifica-se que a porosidade e a saturação original da formação podem ser responsáveis por enormes erros na obtenção da resistividade, principalmente se tais "leituras" forem realizadas logo após a perfuração (MWD). A diferença de temperatura entre poço e formação é a principal causadora de tais erros, indicando que em situações onde esta diferença de temperatura seja grande, perfilagens com ferramentas de indução devam ser realizadas de um a dois dias após a perfuração do poço. / The present study carries out estimates of thermal conductivity in the principal rock-forming minerals, as well as estimates of the average conductivity of the solid phase of five common lithologies (sandstones, dolomites, limestones, anhydrites, clay lithologies). Several thermal models were compared, permitting the verification of one as the most appropriate to represent the aggregate of minerals and fluids of which rocks are composed. The results of this study can be applied to a wide variety of thermal models. The chosen methodology is based on a non-linear regression algorithm denominated Random Search. The algorithm's behaviour is evaluated with sinthetic data before being applied to real data. The geometric mean model is used in the regression to obtain the values of thermal conductivity in these rock-forming minerals. The regression method used in each lithological sub-group gave the following values for average thermal conductivity in the solid phase: sandstones 5.9 ± 1.33 W/mK, limestones 3.1 ± 0.12 W/mK, dolomites 4.7 ± 0.56 W/mK anhydrites 6.3 ± 0.27 W/mK and for argillceous lithologies 3.4 ± 0.48 W/mK. In the sequence the fundaments for the study of heat diffusion are presented in cylindrical coordinates. The effects of invasion of mud filtrate into the formation are considered using an adaption of simulation of well injection techniques originating in theories developed in reservoir engineering. Assuming the original temperature of the formation as a reference, the relative errors in apparent resistivity can be estimated. In this phase of the work the finite differences method is used to measure distribution of the well-formation temperature. Simulation of the invasion is carried out in cylindrical coordenates via an adaptation of the Buckley-Leverett equation into carthesian coordenates. Effects such as the appearance of mudcakes in the borehole, gravity and capilliary pressure are not taken into consideration. The radial distribution of resistivity is obtained via the distribution of saturation and temperature, and is convolved with the radial geometrical factor of the induction tool (transmissor-receiver), resulting in the apparent resistivity of the formation. Admitting as reference the original temperature of the formation, the relative errors in apparent resistivity are obtained at each time. Through variation of certain parameters, it becomes clear that the porosity and original saturation of the formation can be responsible for serious errors in the measurement of resistivity, especially if such readings are taken immediately after drilling (MWD). The difference in temperature between well and formation is the principal cause of such errors. In situations where this difference is large, therefore, profiles with- induction tools should only be carried out between 24 and 48 hours after the well has been drilled.

Este trabalho apresenta o estudo, a implementação e a caracterização de transdutores compostos por uma estrutura formada por grades de Bragg (FBG, Fiber Bragg Gratings) e grades de período longo (LPG, Long Period Gratings) em fibra óptica com cobertura metálica autoaquecida para medição da condutividade térmica e da difusividade térmica de materiais baseado no método do fio quente (HWM, Hot-Wire Method) convencional. O autoaquecimento da fibra óptica do dispositivo desenvolvido neste trabalho é provocado pela luz de espectro infravermelho injetada por um laser de bombeamento, que é espalhada por uma LPG e absorvida por um filme fino metálico depositado na superfície da fibra. Os transdutores apresentados são compactos, simples, robustos e imunes a interferências eletromagnéticas. O arranjo experimental utilizando o dispositivo híbrido LPG-FBG foi capaz de medir as condutividades térmicas do ar atmosférico e da água comum com precisões de 27% e 14%, respectivamente. Foram identificados vários fatores que afetam a precisão e a exatidão das medidas realizadas, sendo propostas diversas formas de correções de modo a melhorar o desempenho do arranjo. Foi demonstrada com sucesso a viabilidade da aplicação original do arranjo experimental utilizando o dispositivo híbrido LPG-FBG em fibra óptica autoaquecida para a medição de propriedades térmicas de fluidos (ar e água). / This work presents the study, implementation, and characterization of transducers composed of a structure formed by Fiber Bragg Gratings (FBG) and Long Period Gratings (LPG) in optical fiber with self-heating coverage for measurement of thermal conductivity and thermal diffusivity of materials based on the Hot-Wire Method (HWM). The self-heating fiber optic device developed in this work is caused by the light of infrared spectrum injected by a pumping laser, which is spread by an LPG and absorbed by a thin metallic film deposited on the surface of the fiber. The transducers are compact, simple, robust and immune to electromagnetic interference. The experimental arrangement using the optical fiber sensor based on LPG-FBG hybrid structure was able to measure the thermal conductivity of atmospheric air and water with accuracies of 27% and 14%, respectively. Several factors were identified that affect the precision and the accuracy of the measures carried out, whereby various forms of corrections are being proposed to improve overall performance. The viability of the original application of the experimental arrangement using the LPG-FBG hybrid device in self-heating optical fiber for the measurement of thermal properties of fluids (air and water) has been successfully demonstrated.

Submitted by Deyse Queiroz (deysequeirozz@hotmail.com) on 2018-06-13T13:06:26Z No. of bitstreams: 1 JOÃO TAVARES NUNES - DISSERTAÇÃO PPGEA 2011..pdf: 11091920 bytes, checksum: d63185b45641e3f0c461d42c911f608b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-13T13:06:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOÃO TAVARES NUNES - DISSERTAÇÃO PPGEA 2011..pdf: 11091920 bytes, checksum: d63185b45641e3f0c461d42c911f608b (MD5) Previous issue date: 2011-09 / Com o intuito de aproveitar o fruto do mandacaru produzido na região semiárida do Nordeste visando à produção de polpas e sucos, o presente trabalho teve como objetivo determinar as principais propriedades termofísicas, massa específica, condutividade térmica, difusividade térmica e calor específico, além do comportamento reológico das polpas integral e concentradas do fruto do mandacaru até os teores de 35 e 56 °Brix. A massa específica foi determinada pelo método picnométrico; para a difusividade térmica utilizou-se o método do cilindro infinito de Dickerson; o valor do calor específico foi obtido usando através do método das misturas e a condutividade térmica foi calculada por método indireto. Equações propostas em literatura também foram utilizadas para estimar as propriedades termofísicas. Os dados reológicos foram determinados utilizando-se um viscosímetro Brookfield e os modelos de Casson, Ostwald-de-Waelle e Herschel-Bulkley, ajustados aos dados experimentais, ressaltando-se que o último modelo foi o que proporcionou os melhores ajustes. As polpas com a concentração de 12 °Brix apresentaram comportamento não-newtoniano do tipo dilatante; no entanto, as polpas com concentrações de 35 e 56 °Brix apresentaram comportamento não newtoniano do tipo pseudoplástico. A viscosidade foi influenciada pela concentração e temperatura. A polpa integral do fruto do mandacaru foi considerada um alimento ácido, com baixo conteúdo mineral, alto teor de umidade e de atividade de água, com predominância da intensidade de amarelo. As propriedades termofísicas se mantiveram em faixa esperada para polpas de frutas. A massa específica aumentou com o aumento do teor de sólidos solúveis totais e o calor específico e a difusividade térmica diminuíram com o aumento da concentração. Das equações utilizadas para estimar a massa específica, calor específico, difusividade térmica e condutividade térmica, apenas as referentes a massa específica podem ser consideradas razoáveis para todas as amostras, com erros abaixo de 20%. / In order to make better use of mandacaru fruit grown in the semiarid Northeast of Brazil for pulp and fruit production, this study sought to determine the main thermophysical properties, density, thermal conductivity and specific heat capacity, in addition to rheological behavior of whole and concentrated mandacaru fruit pulp up to a content of 35 and 56 °Brix. Density was determined by the pycnometric method; the Dickerson infinite cylinder method was used for thermal diffusivity; the heat capacity value was obtained by the method of mixtures and thermal conductivity by the indirect method. Equations proposed in the literature were also applied to estimate thermophysical properties. Rheological data were determined using a Brookfield viscometer and Casson, Ostwald-de-Waelle and Herschel-Bulkley models, fit to experimental data, with the last model exhibiting best fit. Pulps with a concentration of 12 °Brix showed dilatant non- Newtonian behavior; however, those with concentrations of 35 and 56 °Brix displayed pseudoplastic non-Newtonian behavior. Viscosity was influenced by concentration and temperature. Mandacaru whole fruit pulp, predominantly yellow, was considered acidic, with low mineral content, high moisture content and water activity. Thermophysical properties were in the expected range for fruit pulp. Density increased with a rise in soluble solid content, while heat capacity and thermal diffusivity decreased with increased concentrations. Of the equations used to estimate density, heat capacity, thermal diffusivity and thermal conductivity, only those related to density are adequate for ali samples, with an error of less than 20%.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-08-20T20:08:37Z No. of bitstreams: 1 ADJALMIR ALVES ROCHA – DISSERTAÇÃO (PPGEP) 2018.pdf: 9538922 bytes, checksum: 671b61463774d2ce168295e41d5cd81e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-20T20:08:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ADJALMIR ALVES ROCHA – DISSERTAÇÃO (PPGEP) 2018.pdf: 9538922 bytes, checksum: 671b61463774d2ce168295e41d5cd81e (MD5) Previous issue date: 2018-02-02 / O desperdício de materiais na construção civil é crescente e isso é um problema para promoção do desenvolvimento sustentável. Por isso, são importantes pesquisas que apontem soluções inovadoras no uso de descartes, principalmente em países como o Brasil, onde o desperdício nesta área é de cerca de 30% e o país precisa se desenvolver e utilizar com equilíbrio seus recursos naturais e energéticos. O objetivo da pesquisa foi desenvolver um tipo de fulget para revestimentos de paredes externas, feito com cimento branco, pó de rocha calcária, e com cargas minerais derivadas dos rejeitos da areia peneirada e sem pigmentação. Trata-se de pesquisa experimental, por isso foi construída uma célula de teste, e numa parede externa voltada para o poente, onde se tem elevada incidência de radiação solar diária, foram instalados revestimentos com fulget e com reboco, com as mesmas dimensões, para permitir comparações. Também foi desenvolvido um sistema de medição e aquisição de dados (SMAD) para medir as principais propriedades de interesse e realizar comparativamente a análise térmica dos dois revestimentos, também foram observados a evolução de problemas mecânicos e de aparência resultados da ação das intempéries sobre os revestimentos. Os resultados obtidos mostraram que o valor da refletância média (ρf=0,614) para o fulget é maior do que o valor da refletância média (ρr=0,590) para o reboco. Por outro lado, o revestimento fulget tem comparativamente menor absortância. Para a condutividade térmica, o resultado obtido para o fulget foi bem menor do que o valor para o reboco. Isso mostra que o revestimento fulget tem maior característica isolante. Os valores da condutividade térmica média obtidos para o fulget e reboco foram respectivamente 0,285 W/mK e 0,720 W/mK. O revestimento fulget apresentou maior resistência à ação das intempéries, para as mesmas condições ambientais e temporais típicas da cidade de Campina Grande, PB. Como conclusão, é possível afirmar que o revestimento fulget desenvolvido se mostrou adequado para ser usado como revestimento externo. / The amount of civil construction wastes has been growing and that is a problem for the promotion of the sustainable development. As such it is needed to support research that lead to innovative solutions in the use of such discarded materials, mainly in countries like Brazil, which needs to develop itself and use the available energy and natural resources in a balanced way. Within this context, the research here presented contributes to a better and sustainable country. The main aim of the research was to develop a kind of fulget for external coating, whose composition is made of white cement, calcareous dust but with mineral loads derived from the tailings of sifted sand and with natural pigmentation. This is an experimental thesis and as such the methodology used consisted in building up a testing cell and install the fulget and the plaster on a wall facing the west direction and receiving a huge amount of daily solar insulation. A data acquisition system was also developed to measure the main relevant properties and allow the thermal comparison between the two coatings, also observing the evolution of mechanical and deterioration problems that appeared due to the action of the conditions to which the material was exposed. The results obtained showed that the average reflectance (ρf=0,614) for the fulget is higher than the average reflectance for the plaster (ρr=0,590). On the other hand, the fulget coating has lesser absorbance. For the thermal conductivity, the results showed that the value for the fulget is way lesser than the value for the plaster. This shows that the first one has a higher performance in thermal insulation than the last one. The average thermal conductivity for the fulget and plaster were 0.285 W/mK and 0.720 W/mK, respectively. The results also showed that the fulget coating presents higher resistance to the actions of the nature than the plaster coating, considering the same environmental and weather conditions that are expected to take place in the city of Campina Grande, PB. As conclusions it is possible to affirm that the fulget coating showed itself suitable to be used as external coating.

Este trabalho trata da aplicação do método Design Construtal para investigar a transferência de calor através de caminhos de alta condutividade térmica com geometrias definidas. O objetivo é obter a configuração que reduz a temperatura máxima em excesso do sistema considerando que as áreas ocupadas pelos materiais de alta e baixa condutividade são tratadas como constantes. Assim, o objeto de estudo é um volume de área finita onde ocorre a geração de calor. O escoamento da energia térmica para fora do volume é feito através de um caminho condutor de alta condutividade térmica. O trabalho considerou a resistência térmica de contato entre o elemento condutivo e o corpo gerador de calor, onde um terceiro material com resistência térmica equivalente à resistência de contato é interposto entre os dois primeiros. Na solução da equação da difusão do calor, foi realizado um tratamento numérico através de um código baseado em elementos finitos e utilizando o toolbox PDETool, Partial Differential Equations Tool, que pertence ao aplicativo comercial MatLab®. O tratamento numérico foi realizado considerando-se caminhos condutivos com geometrias em forma de "I" e em forma de "T", mantendo-se as frações de área constantes e variando-se os comprimentos dos materiais de alta condutividade e os da resistência térmica de contato. A otimização geométrica foi feita considerando-se os graus de liberdade existentes para cada geometria, onde os valores otimizados para a situação ideal, ou de acoplamento térmico perfeito, foram comparados para os resultados envolvendo a resistência térmica de contato (RTC). Os resultados indicam que a RTC pode aumentar a temperatura máxima em excesso, assim como tem efeito significativo sobre as ótimas configurações calculadas quando a resistência de contato é levada em consideração para ambas as configurações "I" e "T" estudadas. / This work applies Constructal Design to investigate the heat transfer through high conductive pathways with defined geometries. The objective is to find the configuration which reduces the maximal excess of temperature considering the areas with high and low thermal conductivity are constants. Thus, the object studied here is a volume with a finite area and heat generation. The outside heat flux is conducted through a high thermal conductive pathway. Here, special attention is given to the thermal contact resistance between the high conductive pathway and the solid body, where a third material with a thermal resistance equivalent to the thermal contact resistance is inserted between them. A numerical treatment was given in order to solve the heat diffusive equation. It was used a numerical code based on finite elements and the toolbox – PDETool, Partial Differential Equations Tool, which is part of the MatLab® applicative. The numerical treatment was achieved considering "I" and "T" geometries for the high conductive pathways keeping the areas fraction constants and varying the lengths of both high conductive and the equivalent thermal contact layer materials. The optimization was performed considering the degrees of freedom of each geometry, where the optimized values for the ideal situation, i.e., perfect thermal contact were compared with the results considering the thermal contact resistance. The results indicate that the thermal contact resistance can increase the excess of temperature, as well as it has a significant effect on the optimal configurations when using perfect thermal contact or taking into account the thermal contact resistance for "I" and "T" shaped geometries.

Este trabalho estuda a transferência de calor por condução considerando a condutividade térmica como uma função constante por partes da temperatura. Esta relação, embora fisicamente mais realista que supor a condutividade térmica constante, permite obter uma forma explícita bem simples para a inversa da Transformada de Kirchhoff (empregada para tratar a não linearidade do problema). Como exemplo, apresenta-se uma solução exata para um problema com simetria esférica. Em seguida, propôe-se uma formulação variacional (com unicidade demonstrada) que introduz um funcional cuja minimização é equivalente à solução do problema na forma forte. Finalmente compara-se uma solução exata obtida pela inversa da Transformada de Kirchhoff com a solução obtida via formulação variacional. / This work studies conduction heat transfer considering thermal conductivity as a piecewise constant function of temperature. This relationship, although physically more realistic than assuming constant thermal conductivity, provides a simple explicit form for the inverse of Kirchhoff transformation (employed to deal with the problem non-linearity). An exact solution for a problem with spherical symmetry is presented, as an example. In the sequence, a variational formulation (with demonstrated uniqueness) is proposed. This formulation introduces a functional whose minimization is equivalent to the solution of the problem in the strong form. Finally an exact solution obtained using the inverse of Kirchhoff transformation is compared with the solution obtained via variational formulation.