Este trabalho tem como foco principal apresentar os resultados e as contribuições da pesquisa experimental comparativa de subcoberturas em sistemas de cobertura. Para tal fim foram utilizados quatro protótipos localizados no canteiro experimental do CRHEA - EESC em São Carlos, São Paulo. Os protótipos foram construídos da mesma forma e com os mesmos materiais: tijolo comum, laje cerâmica recapeada com concreto; cobertos com telhas de fibrocimento e submetidos às mesmas excitações de clima ao ar livre. A análise foi feita aplicando um curto intervalo de clima, com respaldo teórico da climatologia dinâmica. Um dos protótipos serviu como testemunho e não recebeu a instalação de nenhuma subcobertura. Os outros três receberam cada um, respectivamente, subcobertura de foil (isolante por reflexão, ou barreira de radiação), lã de rocha (isolante convencional, condutividade térmica k) e de caixas cartonadas Tetra Pak, um resíduo, como isolante por reflexão e câmara de ar, já que foram utilizadas fechadas e uma ao lado da outra. Foram monitoradas as temperaturas superficiais da telha e da laje e, das temperaturas de bulbo seco no ático e na parte interna dos protótipos a 1,10 m de altura. As medidas de aquisições de dados foram feitas através de CR10X Campbell Scientific automático com medições em 30 segundos, armazenados e totalizados em 30 minutos, o que resultou em valores de clima ao livre e em recinto fechado muito precisos. / Thermal comfort achievement can be done by using thermal reflexive barriers, meaning energy savings and avoiding health problems of air conditioning. It can also be done by using building construction waste materials as Tetra Pak boxes, a low cost reflexive insulation, and applying an industrial \"foil\" which the same effect on reducing indoor air temperatures. In the same way traditional thermal insulation materials were used on this research as the mineral wool (conventional insulation material, thermal conductivity - k values). The analysis was made applying short intervals of climate such as recommended by the dynamic climatic approach. The use of foil insulation can be justified because of its behavior as a reflective barrier and because it has a lot of acceptation; mineral wool (mineral source with low k insulation values) for being a traditional kind of thermal insulation and the Tetra Pak box, because it is a reflective insulation and also because of its waste recycle usage characteristic. The research shows the insulation thermal efficiency applied on three kinds of fiber asbestos cover system, which makes the indoor air temperatures inside of comfort zones values, as intended to expose by graphics, made by real time and automatic experimental measurements. The measurements of data acquisitions were made by automatic CR10X Campbell Scientific Inc., 30 seconds scanner and totalized storage as 30 minutes average intervals. This means a very accurate result of values of outdoor and indoor climate translated by indoor and out door air temperatures.

Este trabalho tem como foco principal apresentar os resultados e as contribuições da pesquisa experimental comparativa de subcoberturas em sistemas de cobertura. Para tal fim foram utilizados quatro protótipos localizados no canteiro experimental do CRHEA - EESC em São Carlos, São Paulo. Os protótipos foram construídos da mesma forma e com os mesmos materiais: tijolo comum, laje cerâmica recapeada com concreto; cobertos com telhas de fibrocimento e submetidos às mesmas excitações de clima ao ar livre. A análise foi feita aplicando um curto intervalo de clima, com respaldo teórico da climatologia dinâmica. Um dos protótipos serviu como testemunho e não recebeu a instalação de nenhuma subcobertura. Os outros três receberam cada um, respectivamente, subcobertura de foil (isolante por reflexão, ou barreira de radiação), lã de rocha (isolante convencional, condutividade térmica k) e de caixas cartonadas Tetra Pak, um resíduo, como isolante por reflexão e câmara de ar, já que foram utilizadas fechadas e uma ao lado da outra. Foram monitoradas as temperaturas superficiais da telha e da laje e, das temperaturas de bulbo seco no ático e na parte interna dos protótipos a 1,10 m de altura. As medidas de aquisições de dados foram feitas através de CR10X Campbell Scientific automático com medições em 30 segundos, armazenados e totalizados em 30 minutos, o que resultou em valores de clima ao livre e em recinto fechado muito precisos. / Thermal comfort achievement can be done by using thermal reflexive barriers, meaning energy savings and avoiding health problems of air conditioning. It can also be done by using building construction waste materials as Tetra Pak boxes, a low cost reflexive insulation, and applying an industrial \"foil\" which the same effect on reducing indoor air temperatures. In the same way traditional thermal insulation materials were used on this research as the mineral wool (conventional insulation material, thermal conductivity - k values). The analysis was made applying short intervals of climate such as recommended by the dynamic climatic approach. The use of foil insulation can be justified because of its behavior as a reflective barrier and because it has a lot of acceptation; mineral wool (mineral source with low k insulation values) for being a traditional kind of thermal insulation and the Tetra Pak box, because it is a reflective insulation and also because of its waste recycle usage characteristic. The research shows the insulation thermal efficiency applied on three kinds of fiber asbestos cover system, which makes the indoor air temperatures inside of comfort zones values, as intended to expose by graphics, made by real time and automatic experimental measurements. The measurements of data acquisitions were made by automatic CR10X Campbell Scientific Inc., 30 seconds scanner and totalized storage as 30 minutes average intervals. This means a very accurate result of values of outdoor and indoor climate translated by indoor and out door air temperatures.

No presente trabalho, considerou o estudo do potencial de utilização de sacos de cimento e embalagens de longa vida com o intuito de agregar valor a esses resíduos, mediante a fabricação de painéis de partículas para uso como forro em protótipos de galpões avícolas. Para fabricação desse material foi utilizado sacos de cimento descartados nas obras civis, embalagens longa vida residuais e resina poliuretana bicomponente à base de óleo de mamona. O estudo foi dividido em quatro etapas: 1) Caracterização da matéria-prima (sacos de cimento); 2) Efeito da densidade e teor de resina nas propriedades físicas, mecânicas e térmicas de painéis de partículas de saco de cimento; 3) Avaliação do desempenho de embalagens longa vida e verniz como revestimentos dos painéis selecionados na etapa anterior; 4) Determinação do desempenho térmico de protótipos de aviários executados em escala reduzida e distorcida com forro de painel de saco de cimento e embalagem longa vida. Os resultados obtidos indicaram: Em razão do painel com 0,6 g.cm-3 e 12% de resina ter apresentado melhor desempenho nas propriedades investigadas, essa combinação foi selecionada para avaliar o desempenho do material (físicas, mecânicas e térmicas) quando revestido com embalagens longa vida, adotando a testemunha e o verniz como um revestimento comparativo. Dentre os revestimentos avaliados, os painéis com embalagens de longa vida, foram superiores aos revestidos com verniz, quando comparados as suas propriedades físicas, mecânicas e térmicas. Dessa maneira, painéis com 0,6 g.cm-3 e 12% de resina revestidos embalagens longa vida, foram testados como forro quanto ao desempenho térmico (primavera, verão, outono e inverno) em protótipos em escala reduzida e distorcida, mediante a determinação de índices de conforto térmico (Entalpia e IAPfc) para aves de corte. A associação do forro sob o protótipo permitiu reduzir a temperatura interna do ar e dos índices de conforto térmico na primavera, verão e outono, enquanto que no inverno não foi constatado eficácia do material. Dentre as estações estudadas, o verão e a primavera, demonstraram serem as épocas mais críticas para criação de aves corte em instalações avícolas que apresentem características semelhantes aos protótipos experimentais. / In this study, the study of the potential use of cement bags and long-life packaging is considered in order to add value to this waste, by manufacturing particleboards as insulating panels in poultry house facilities. For the production of this material cement bags discarded in civil works, long-life packaging discarded by consumers and two-component polyurethane resin based on castor oil base were used. The study was structured in four steps: 1) Characterization of the raw material (cement bags), 2) Effect of the density and the level of resin on the physical, mechanical and thermal properties of cement particles bag panels, 3) Evaluation of long-life packaging and varnish as a coating of selected panels in precedent step and 4) Evaluation of thermal performance of poultry prototypes in reduced and distorted scale with the long-life packaging as a coating material. The cement bags were disintegrated and transformed into particles with the 8% of moisture content. Subsequently, these particles were mixed with bicomponent polyurethane based on castor oil resin and taken into a planetary mixer (MT120) in order to homogenize the mixture of the particles with the resin. Panels were made for three different densities (0.4, 0.5 and 0.6 g.cm-3) with two resin levels (12 and 15%) and their physical, mechanical and thermal properties were evaluated. Because the panel with 0.6 g.cm-3 and 12% resin have shown a better performance in the investigated properties, this combination has been selected to evaluate the performance of the material (physical, mechanical and thermal) when coated with long-life packaging, adopting the control and the varnish as a comparative coating. Among the evaluated coatings, panels with long-life packaging, presented higher performance than those coated with varnish regarding their physical, mechanical and thermal properties. Thus, the combination of 0.6 g.cm-3 and 12% resin coated long-life packages were tested as lining according the thermal performance (spring, summer, autumn and winter) in prototypes and small-distorted scale by determining thermal comfort indices (Enthalpy and IAPfc) for broilers. The association of lining under the prototype reduced indoor air temperature and thermal comfort indices in spring, summer and autumn, while during the winter no effectiveness of the material was observed. Among the studied seasons, the spring and summer, proved to be the most critical time for cut birds breeding in poultry houses that have characteristics similar to experimental prototypes.

Orientador: Prof. Dr. Sérgio Ricardo Lourenço / Tese ( doutorado)- Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, 2016.

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:53:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Arquivototal.pdf: 1433655 bytes, checksum: 6a11cfcda9c77d7822535e84971e043a (MD5) Previous issue date: 2011-01-20 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This research aims to tailor a system of performance evaluation to assist the choice of a new product that will be applied as thermal insulation, electrical substations. The performance evaluation systems can be considered as a set of metrics and processes used to obtain it, in order to quantify the efficiency and effectiveness of a system, enabling a systemic analysis of the object of evaluation.Therefore, we chose to identify and match an existing model from the literature to apply it in the selection of new products. The electrical substation is where the products developed will be applied. Therefore, it was considered essential to know in depth all the requirements necessary for the proper design, construction and operation of substations, checking criteria or restrictions which could influence the choice of product to be applied. Thermal comfort of buildings is the main functionality of the product developed, immediately there was a need to identify which characteristics of the materials have more influence in this regard and indicators which could not fail to be considered. The proposed methodology followed a pre-defined, in which selected the quantum model as a basis to describe a performance evaluation model capable of quantifying the performance of products. The analysis showed that the thermal insulation of EVA performed better in quality and cost categories, with only a lower performance in the category of measurement time. Another relevant security concerns, as this insulation achieved a performance inferior to the others, but enough for use in electrical substations. / A presente pesquisa tem por objetivo adequar um sistema de avaliação de desempenho para auxiliar a escolha de um novo produto que será aplicado em subestações elétricas como isolante térmico. Os sistemas de avaliação de desempenho podem ser considerados como um conjunto de métricas e os processos utilizadospara sua obtenção,objetivando a quantificação da eficiência e eficácia de um sistema, possibilitando uma análise sistêmica do objeto de avaliação. Por conseguinte, optou-se por identificar e adequar um modelo existente da literatura para aplicá-lo na seleção de novos produtos. As subestações elétricas é o local onde serão aplicados os produtos desenvolvidos. Portanto, considerou-se imprescindível conhecer profundamente todos os requisitos necessários ao bom projeto, construção e operação das subestações, verificando quais critérios ou restrições poderiam influenciar na escolha do produto a ser aplicado. O conforto térmico das edificações é a funcionalidade principal do produto desenvolvido, logo havia a necessidade de identificar quais características dos materiais possuem mais influencia neste quesito e quais indicadores não poderiam deixar de ser considerados. A metodologia proposta seguiu um roteiro pré-definido, no qual se selecionou o modelo quantum como base para descrever um modelo de avaliação de desempenho capaz de quantificar a performance de produtos. A análise apontou que o isolante térmico de EVA apresentou melhor desempenho nas categorias qualidade e custo, tendo um desempenho inferior apenas na categoria de medida tempo. Outro ponto relevante diz respeito à segurança, pois este isolante obteve um desempenho inferior aos demais, mas suficiente para aplicação em subestações elétricas.

No presente trabalho, considerou o estudo do potencial de utilização de sacos de cimento e embalagens de longa vida com o intuito de agregar valor a esses resíduos, mediante a fabricação de painéis de partículas para uso como forro em protótipos de galpões avícolas. Para fabricação desse material foi utilizado sacos de cimento descartados nas obras civis, embalagens longa vida residuais e resina poliuretana bicomponente à base de óleo de mamona. O estudo foi dividido em quatro etapas: 1) Caracterização da matéria-prima (sacos de cimento); 2) Efeito da densidade e teor de resina nas propriedades físicas, mecânicas e térmicas de painéis de partículas de saco de cimento; 3) Avaliação do desempenho de embalagens longa vida e verniz como revestimentos dos painéis selecionados na etapa anterior; 4) Determinação do desempenho térmico de protótipos de aviários executados em escala reduzida e distorcida com forro de painel de saco de cimento e embalagem longa vida. Os resultados obtidos indicaram: Em razão do painel com 0,6 g.cm-3 e 12% de resina ter apresentado melhor desempenho nas propriedades investigadas, essa combinação foi selecionada para avaliar o desempenho do material (físicas, mecânicas e térmicas) quando revestido com embalagens longa vida, adotando a testemunha e o verniz como um revestimento comparativo. Dentre os revestimentos avaliados, os painéis com embalagens de longa vida, foram superiores aos revestidos com verniz, quando comparados as suas propriedades físicas, mecânicas e térmicas. Dessa maneira, painéis com 0,6 g.cm-3 e 12% de resina revestidos embalagens longa vida, foram testados como forro quanto ao desempenho térmico (primavera, verão, outono e inverno) em protótipos em escala reduzida e distorcida, mediante a determinação de índices de conforto térmico (Entalpia e IAPfc) para aves de corte. A associação do forro sob o protótipo permitiu reduzir a temperatura interna do ar e dos índices de conforto térmico na primavera, verão e outono, enquanto que no inverno não foi constatado eficácia do material. Dentre as estações estudadas, o verão e a primavera, demonstraram serem as épocas mais críticas para criação de aves corte em instalações avícolas que apresentem características semelhantes aos protótipos experimentais. / In this study, the study of the potential use of cement bags and long-life packaging is considered in order to add value to this waste, by manufacturing particleboards as insulating panels in poultry house facilities. For the production of this material cement bags discarded in civil works, long-life packaging discarded by consumers and two-component polyurethane resin based on castor oil base were used. The study was structured in four steps: 1) Characterization of the raw material (cement bags), 2) Effect of the density and the level of resin on the physical, mechanical and thermal properties of cement particles bag panels, 3) Evaluation of long-life packaging and varnish as a coating of selected panels in precedent step and 4) Evaluation of thermal performance of poultry prototypes in reduced and distorted scale with the long-life packaging as a coating material. The cement bags were disintegrated and transformed into particles with the 8% of moisture content. Subsequently, these particles were mixed with bicomponent polyurethane based on castor oil resin and taken into a planetary mixer (MT120) in order to homogenize the mixture of the particles with the resin. Panels were made for three different densities (0.4, 0.5 and 0.6 g.cm-3) with two resin levels (12 and 15%) and their physical, mechanical and thermal properties were evaluated. Because the panel with 0.6 g.cm-3 and 12% resin have shown a better performance in the investigated properties, this combination has been selected to evaluate the performance of the material (physical, mechanical and thermal) when coated with long-life packaging, adopting the control and the varnish as a comparative coating. Among the evaluated coatings, panels with long-life packaging, presented higher performance than those coated with varnish regarding their physical, mechanical and thermal properties. Thus, the combination of 0.6 g.cm-3 and 12% resin coated long-life packages were tested as lining according the thermal performance (spring, summer, autumn and winter) in prototypes and small-distorted scale by determining thermal comfort indices (Enthalpy and IAPfc) for broilers. The association of lining under the prototype reduced indoor air temperature and thermal comfort indices in spring, summer and autumn, while during the winter no effectiveness of the material was observed. Among the studied seasons, the spring and summer, proved to be the most critical time for cut birds breeding in poultry houses that have characteristics similar to experimental prototypes.

O hexaluminato de cálcio (CaAl12O19 ou CA6) poroso é um material promissor para aplicações de isolamento térmico pois combina baixa condutividade térmica (~0,33 Wm-1K-1 a 1400 °C), resistência mecânica razoável (2 – 8 MPa), inércia química, boa refratariedade (Tf ~1830 °C) e alta resistência ao choque térmico. Existem várias rotas para se obter o CA6 por meio de reações em temperaturas acima de 1300 °C, usando diversas fontes de Al2O3 e CaO, assim como diferentes métodos de processamento. No entanto, embora suas propriedades físicas tenham sido avaliadas, dois pontos principais ainda requerem investigação: o impacto das características das matérias-primas no desenvolvimento da microestrutura de sistemas porosos formados in situ, e a evolução da microestrutura e propriedades de sistemas obtidos a partir de CA6 pré-formado. Neste trabalho, foram produzidas peças de CA6 in situ a partir de diferentes fontes de Al2O3 (alumina calcinada e hidróxido de alumínio) e carbonato de cálcio (CaCO3) de diferentes granulometrias, processados por prensagem uniaxial e moldagem direta de suspensões e submetidas a diferentes tratamentos térmicos. As amostras (verdes e secas e após tratamento térmico) foram submetidas à análise microestrutural (MEV e DRX) e dilatométrica, ensaios para determinação das propriedades físicas (porosidade total, distribuição de tamanho de poros e condutividade térmica) e propriedades mecânicas (resistência à ruptura por compressão e módulo elástico). Estruturas à base de CA6 formado in situ obtidas por prensagem e moldagem direta apresentaram elevada porosidade (até 71 %) e uma resistência à compressão acima de 10 MPa. Verificou-se que o processo de conformação determinou a porosidade à verde inicial da peça, enquanto o tamanho de partícula de alumina induziu a um crescimento de grão assimétrico (partícula grossa) ou à densificação da peça (partícula fina). Dois mecanismos antagonistas acontecem ao mesmo tempo na reação in situ: a reação expansiva da formação de aluminatos intermediários (efeito porogênico) e a densificação das partículas de Al2O3. As partículas de carbonato tiveram uma grande influência no tamanho final dos poros. O efeito porogênico do hidróxido de alumínio foi efetivo até um conteúdo máximo de 50 %vol. / Porous calcium hexaluminate (CaAl12O19 or CA6) is a promising material for thermal insulation applications because it combines low thermal conductivity (~0,33 Wm-1K-1 at 1400° C), reasonable mechanical strength (2 – 8 MPa), chemical inertia, good refractoriness (Tf ~1830 °C) and high resistance to thermal shock. There are several routes to obtain CA6 by reactions at temperatures above 1300 °C, using various sources of Al2O3 and CaO, as well as different processing methods. However, although its physical properties have been studied, two main points still require investigation: the impact of the characteristics of the raw materials on the development of the microstructure of in situ formed porous systems, and the evolution of the microstructure and properties of systems obtained from preformed CA6. In this study, in situ CA6 bodies were produced from different sources of Al2O3 (calcined alumina and aluminum hydroxide) and calcium carbonate (CaCO3) of different granulometries, processed by uniaxial pressing and direct molding of suspensions and thermally treated at different temperatures. The samples (green and heat treated ones) were submitted to microstructural analysis (SEM and XRD) and dilatometry, also tests to determine the physical properties (total porosity, Hg porosimetry and thermal conductivity) and mechanical properties (compression strength and elastic modulus). In situ formed CA6-based structures obtained by pressing and direct molding showed high porosity (up to 71%) and a compressive strength above 10 MPa. It was found that the conformation process determined the initial porosity of the green body, while particle size of alumina may induce asymmetric grain growth (coarse particle) or densification of the ceramic body (fine particle). Two antagonistic mechanisms occur at the same time in the in situ reaction: the expansive reaction of the formation of intermediate aluminates (porogenic effect) and the densification of Al2O3 particles. The carbonate particles had a great influence on the final pore size. The porogenic effect of aluminum hydroxide was effective up to a maximum content of 50% vol.

O objetivo deste trabalho é avaliar o processo atual de preparação de superfície para aderência de isolantes térmicos em envelopes motores foguetes de 1.000 mm de diâmetro, visando sua utilização no aço Maraging 18Ni300, tendo como parâmetros de comparação a rugosidade superficial e a resistência mecânica adesiva, obtida atualmente na interface colada metal/isolante térmico do aço 300MESR. Para isso, foram realizados experimentos de campo, com uma abordagem quantitativa, por meio da medida de rugosidade (Ra) nas superfícies de amostras de aços, submetidas a tratamento superficial mecânico de jateamento abrasivo a seco com granalha de aço de perfil angular, sendo posteriormente selecionadas e utilizadas como substrato em juntas adesivadas que, por fim, foram submetidas a ensaio mecânico de cisalhamento, para verificação da resistência mecânica adesiva. A utilização de métodos de análise estatísticos (análise de variância, teste de tukey, intervalo de confiança) aplicados aos dados coletados, permitiram estabelecer, para o processo atual uma faixa de resistência mecânica adesiva para cada aço pesquisado. Os resultados obtidos confirmam, com boa margem de segurança, que o processo atual de preparação de superfície para aderência de isolantes térmicos pode ser aplicado ao aço Maraging 18Ni300, sem que ocorra perda significativa de resistência mecânica adesiva na interface colada metal/isolante térmico. / The aim of this work is to evaluate the current process of preparing the surface for adherence of thermal insulation in rocket motor of 1,000 mm diameter, seeking their use in Maraging18Ni300 steel, taking as parameters comparison the of surface roughness and mechanical adhesive strength obtained, currently, in the bonded interface metal /heat insulator 300M-ESR steel. A field experiment was conducted with a quantitative approach, by measuring surface roughness (Ra) on the surfaces of steel samples, subjected to mechanical surface treatment of dry abrasive blasting, with steel shot with angular profile and which were, subsequently, selected and used in bonded joints that were finally submitted to mechanical shear tests to verify the mechanical adhesive strength. The use of statistical methods of analysis (variance analysis, Tukey test, confidence interval), applied to selected data, allowed to establish for the current process, a range of mechanical adhesive strength for each steel investigated. The results confirm, with a good safety margin, that the current process of preparing the surface for adhesion of thermal insulation can be applied to the Maraging18Ni300 steel, without significant loss of mechanical adhesive strength in the metal /heat insulator bonded interface.