Este trabalho consiste no desenvolvimento de um detector composto por um calorímetro com núcleo de água para dosimetria de feixes de 60Co e 137Cs com média intensidade. Além do calorímetro, foi também dimensionada a instrumentação, a metodologia de calibração e a medição de temperatura. O trabalho foi dividido em 4 etapas distintas: escolha do melhor projeto como base para desenvolvimento do calorímetro, dimensionamento de parâmetros e ajuste fino do projeto, construção e calibração. Durante o desenvolvimento deste trabalho foi construída uma Unidade de Tratamento de Água que permite a produção da água que o calorímetro emprega. Em seguida foi construído o calorímetro em sí com os conceitos das etapas anteriores. O equipamento foi testado tanto nas instalações da GMR quanto no CTR do IPEN, obtendo taxas de dose na água com fontes de 137Cs e 60Co com diversas atividades (3,3 TBq, 15,54 TBq e 7 TBq) e em algumas distâncias. Foram obtidas taxas de dose que variavam de 2 mGy/s até 15 mGy/s, dependendo do tipo de fonte e SDD escolhida. O projeto contou com simulações de códigos como MCNP5 e FLUENT 14 e foram essenciais na construção do equipamento. O objetivo deste trabalho foi aprimorar a infraestrutura do LCI, desenvolvendo um detector que deverá aumentar a gama dos serviços prestados pelo LCI com um tipo de medição dosimétrica ainda inexistente no país. / This work aims to develop a radiation detector composed by a water calorimeter for beam dosimetry of 60Co and 137Cs gamma radiation with medium intensity. Besides the calorimeter itself, all the instrumentation, methodology, calibration and testing protocols were established. This work was divided into 4 parts: the choice of the best design; simulation and setting of the ideal operation parameters; adaptation of the project; construction and calibration. During the development of this work a water treatment unit was built which allows the production of distilled water for the calorimeter. Then the calorimeter itself was built with the concepts from the previous steps. The equipment has been tested both in the facilities of GMR as the CTR at IPEN, obtaining dose rates ( from 2 mGy/s up to 15 mGy/s) in water for 137Cs and 60Co sources in some activities (3,3 TBq, 15,54 TBq e 7 TBq) and distances. The MCNP5 and FLUENT 14 have been used and proved essential in the development of the prototype. The main goal was to improve the LCI infrastructure with a new radiation detector that will increase the calibration laboratory service range with a still absent kind of dosimetric measurement in Brazil.

Este trabalho consiste no desenvolvimento de um detector composto por um calorímetro com núcleo de água para dosimetria de feixes de 60Co e 137Cs com média intensidade. Além do calorímetro, foi também dimensionada a instrumentação, a metodologia de calibração e a medição de temperatura. O trabalho foi dividido em 4 etapas distintas: escolha do melhor projeto como base para desenvolvimento do calorímetro, dimensionamento de parâmetros e ajuste fino do projeto, construção e calibração. Durante o desenvolvimento deste trabalho foi construída uma Unidade de Tratamento de Água que permite a produção da água que o calorímetro emprega. Em seguida foi construído o calorímetro em sí com os conceitos das etapas anteriores. O equipamento foi testado tanto nas instalações da GMR quanto no CTR do IPEN, obtendo taxas de dose na água com fontes de 137Cs e 60Co com diversas atividades (3,3 TBq, 15,54 TBq e 7 TBq) e em algumas distâncias. Foram obtidas taxas de dose que variavam de 2 mGy/s até 15 mGy/s, dependendo do tipo de fonte e SDD escolhida. O projeto contou com simulações de códigos como MCNP5 e FLUENT 14 e foram essenciais na construção do equipamento. O objetivo deste trabalho foi aprimorar a infraestrutura do LCI, desenvolvendo um detector que deverá aumentar a gama dos serviços prestados pelo LCI com um tipo de medição dosimétrica ainda inexistente no país. / This work aims to develop a radiation detector composed by a water calorimeter for beam dosimetry of 60Co and 137Cs gamma radiation with medium intensity. Besides the calorimeter itself, all the instrumentation, methodology, calibration and testing protocols were established. This work was divided into 4 parts: the choice of the best design; simulation and setting of the ideal operation parameters; adaptation of the project; construction and calibration. During the development of this work a water treatment unit was built which allows the production of distilled water for the calorimeter. Then the calorimeter itself was built with the concepts from the previous steps. The equipment has been tested both in the facilities of GMR as the CTR at IPEN, obtaining dose rates ( from 2 mGy/s up to 15 mGy/s) in water for 137Cs and 60Co sources in some activities (3,3 TBq, 15,54 TBq e 7 TBq) and distances. The MCNP5 and FLUENT 14 have been used and proved essential in the development of the prototype. The main goal was to improve the LCI infrastructure with a new radiation detector that will increase the calibration laboratory service range with a still absent kind of dosimetric measurement in Brazil.

O aporte térmico, ou imposição de calor, é uma das características com grande importância nos processos de soldagem, pois ela está diretamente relacionada com as propriedades mecânicas e as transformações metalúrgicas da junta soldada. Neste sentido, este trabalho propõe o projeto, a construção e a validação de um calorímetro com uma vazão contínua de água para avaliação do aporte térmico e da eficiência térmica em processos de soldagem a arco elétrico que seja de baixo custo, adaptável aos diferentes processos de soldagem, de simples operação e fácil movimentação. Foram realizados experimentos com três processos, sendo eles: soldagem a arco com gás de proteção e eletrodo consumível (GMAW – Gas Metal Arc Welding), soldagem a arco com eletrodo não consumível e gás de proteção (GTAW – Gas Tungsten Arc Welding) e soldagem ao arco submerso (SAW – Submerged Arc Welding). As atividades realizadas visam identificar o efeito sobre a eficiência térmica devido à variação de alguns dos parâmetros de soldagem bem como identificar características intrínsecas do calorímetro construído. Para o processo de soldagem GMAW verificou-se um rendimento médio do arco de 72,82%, com uma eficiência média de 71,10% especificamente para o processo GMAW com transferência metálica goticular e de 76,26% para transferência metálica por curto-circuito. O processo de soldagem GTAW apresentou uma eficiência térmica média de 68,44% e para o processo SAW foi observado um rendimento do arco de 91,05%. Os resultados obtidos se mostraram coerentes quando comparados aos valores reportados anteriormente por outros autores e também apresentaram uma boa repetitividade, sendo de 4,5% a maior diferença observada entre cordões de solda de um mesmo experimento. / Heat input is an important welding process characteristic since it is directly related to the mechanical properties and metallurgical transformations of the welded joint. This paper aims to present the project, construction and validation of a calorimeter with continuous water flow to evaluate the heat input and the thermal efficiency of arc welding processes. The proposed calorimeter shall have a low cost, versatile, easy to handle and to operate. Experiments were carried out with gas metal arc welding (GMAW), gas tungsten arc welding (GTAW) and submerged arc welding (SAW). These activities aimed to identify the effect that changes of certain welding parameters perform on the thermal efficiency and to identify intrinsic characteristics of the proposed calorimeter. For GMAW processes it was obtained a global thermal efficiency of 72.82%. For this process, the results were different according to the metal transfer: 71.10% for GMAW with spray transfer and 76.26% for GMAW with short circuit transfer. The average thermal efficiency obtained for the GTAW was of 68.44% and for the SAW process was of 91.05%. The experiments results showed to be consistent when compared to previously reported values by other authors and also showed good repeatability, where the large difference observed between weldments of the same experiment was of 4.5%.

O aporte térmico, ou imposição de calor, é uma das características com grande importância nos processos de soldagem, pois ela está diretamente relacionada com as propriedades mecânicas e as transformações metalúrgicas da junta soldada. Neste sentido, este trabalho propõe o projeto, a construção e a validação de um calorímetro com uma vazão contínua de água para avaliação do aporte térmico e da eficiência térmica em processos de soldagem a arco elétrico que seja de baixo custo, adaptável aos diferentes processos de soldagem, de simples operação e fácil movimentação. Foram realizados experimentos com três processos, sendo eles: soldagem a arco com gás de proteção e eletrodo consumível (GMAW – Gas Metal Arc Welding), soldagem a arco com eletrodo não consumível e gás de proteção (GTAW – Gas Tungsten Arc Welding) e soldagem ao arco submerso (SAW – Submerged Arc Welding). As atividades realizadas visam identificar o efeito sobre a eficiência térmica devido à variação de alguns dos parâmetros de soldagem bem como identificar características intrínsecas do calorímetro construído. Para o processo de soldagem GMAW verificou-se um rendimento médio do arco de 72,82%, com uma eficiência média de 71,10% especificamente para o processo GMAW com transferência metálica goticular e de 76,26% para transferência metálica por curto-circuito. O processo de soldagem GTAW apresentou uma eficiência térmica média de 68,44% e para o processo SAW foi observado um rendimento do arco de 91,05%. Os resultados obtidos se mostraram coerentes quando comparados aos valores reportados anteriormente por outros autores e também apresentaram uma boa repetitividade, sendo de 4,5% a maior diferença observada entre cordões de solda de um mesmo experimento. / Heat input is an important welding process characteristic since it is directly related to the mechanical properties and metallurgical transformations of the welded joint. This paper aims to present the project, construction and validation of a calorimeter with continuous water flow to evaluate the heat input and the thermal efficiency of arc welding processes. The proposed calorimeter shall have a low cost, versatile, easy to handle and to operate. Experiments were carried out with gas metal arc welding (GMAW), gas tungsten arc welding (GTAW) and submerged arc welding (SAW). These activities aimed to identify the effect that changes of certain welding parameters perform on the thermal efficiency and to identify intrinsic characteristics of the proposed calorimeter. For GMAW processes it was obtained a global thermal efficiency of 72.82%. For this process, the results were different according to the metal transfer: 71.10% for GMAW with spray transfer and 76.26% for GMAW with short circuit transfer. The average thermal efficiency obtained for the GTAW was of 68.44% and for the SAW process was of 91.05%. The experiments results showed to be consistent when compared to previously reported values by other authors and also showed good repeatability, where the large difference observed between weldments of the same experiment was of 4.5%.

O aporte térmico, ou imposição de calor, é uma das características com grande importância nos processos de soldagem, pois ela está diretamente relacionada com as propriedades mecânicas e as transformações metalúrgicas da junta soldada. Neste sentido, este trabalho propõe o projeto, a construção e a validação de um calorímetro com uma vazão contínua de água para avaliação do aporte térmico e da eficiência térmica em processos de soldagem a arco elétrico que seja de baixo custo, adaptável aos diferentes processos de soldagem, de simples operação e fácil movimentação. Foram realizados experimentos com três processos, sendo eles: soldagem a arco com gás de proteção e eletrodo consumível (GMAW – Gas Metal Arc Welding), soldagem a arco com eletrodo não consumível e gás de proteção (GTAW – Gas Tungsten Arc Welding) e soldagem ao arco submerso (SAW – Submerged Arc Welding). As atividades realizadas visam identificar o efeito sobre a eficiência térmica devido à variação de alguns dos parâmetros de soldagem bem como identificar características intrínsecas do calorímetro construído. Para o processo de soldagem GMAW verificou-se um rendimento médio do arco de 72,82%, com uma eficiência média de 71,10% especificamente para o processo GMAW com transferência metálica goticular e de 76,26% para transferência metálica por curto-circuito. O processo de soldagem GTAW apresentou uma eficiência térmica média de 68,44% e para o processo SAW foi observado um rendimento do arco de 91,05%. Os resultados obtidos se mostraram coerentes quando comparados aos valores reportados anteriormente por outros autores e também apresentaram uma boa repetitividade, sendo de 4,5% a maior diferença observada entre cordões de solda de um mesmo experimento. / Heat input is an important welding process characteristic since it is directly related to the mechanical properties and metallurgical transformations of the welded joint. This paper aims to present the project, construction and validation of a calorimeter with continuous water flow to evaluate the heat input and the thermal efficiency of arc welding processes. The proposed calorimeter shall have a low cost, versatile, easy to handle and to operate. Experiments were carried out with gas metal arc welding (GMAW), gas tungsten arc welding (GTAW) and submerged arc welding (SAW). These activities aimed to identify the effect that changes of certain welding parameters perform on the thermal efficiency and to identify intrinsic characteristics of the proposed calorimeter. For GMAW processes it was obtained a global thermal efficiency of 72.82%. For this process, the results were different according to the metal transfer: 71.10% for GMAW with spray transfer and 76.26% for GMAW with short circuit transfer. The average thermal efficiency obtained for the GTAW was of 68.44% and for the SAW process was of 91.05%. The experiments results showed to be consistent when compared to previously reported values by other authors and also showed good repeatability, where the large difference observed between weldments of the same experiment was of 4.5%.

<p>The latent-heat-storage capacity in Phase-Change Materials can be used for storing or releasing energy within a small temperature interval. Upon the phase transition taking place in a narrow temperature span, the material takes up or releases more energy compared to sensible heat storage. For an ideal phase-change material, the transition temperature is a single value, but for the most common phase-change materials on the market, used in building applications, the transition temperature is distributed within a temperature range of several degrees.</p><p>Integration of phase-change materials in building applications can be effected in several ways, for example by impregnating phase-change materials into porous building materials like concrete, wallboards, bricks or complements of the building structure. Integrating storages filled with phase-change materials makes other implementations, for instance accumulating tanks or envelopes as presented in this thesis, in an air heat exchanger. An appropriate phasetransition temperature of the supposed application is critical to the functionality of the material. For example, in cooling applications, the transition temperature of the material should be a few degrees lower than the requested comfort temperature in the building, and the opposite for heating applications.</p><p>In order to assess the thermal properties and the durability of the material, a watercalorimetric equipment was developed and employed in an accelerated testing programme. The heat capacity of the material and in particular possible change in the heat capacity over time, after thermal cycling of the material, were measured. In the thermal cycling of the material from solid to liquid phase, the temperature rise and required energy supply were recorded. The testing programme was undertaken according to control procedures and documents. In order to be able to utilize the heat-storage capacity in the best way, it is necessary to gain knowledge about thermal properties of the material, especially the long-term behaviour of the material and the deterioration rates of the thermal properties.</p><p>A semi-full-scale air heat exchanger based on phase-change material was developed and tested under real temperature conditions during the summer of 2004. The test results were used to compare and verify computer simulations made on a similar plant. The air heat exchanger utilises the ambient diurnal temperature swing to charge and discharge the phasechange material. The material tested in the calorimeter and in the air heat exchanger has an estimated phase-change temperature of about 24 °C.</p>

The latent-heat-storage capacity in Phase-Change Materials can be used for storing or releasing energy within a small temperature interval. Upon the phase transition taking place in a narrow temperature span, the material takes up or releases more energy compared to sensible heat storage. For an ideal phase-change material, the transition temperature is a single value, but for the most common phase-change materials on the market, used in building applications, the transition temperature is distributed within a temperature range of several degrees. Integration of phase-change materials in building applications can be effected in several ways, for example by impregnating phase-change materials into porous building materials like concrete, wallboards, bricks or complements of the building structure. Integrating storages filled with phase-change materials makes other implementations, for instance accumulating tanks or envelopes as presented in this thesis, in an air heat exchanger. An appropriate phasetransition temperature of the supposed application is critical to the functionality of the material. For example, in cooling applications, the transition temperature of the material should be a few degrees lower than the requested comfort temperature in the building, and the opposite for heating applications. In order to assess the thermal properties and the durability of the material, a watercalorimetric equipment was developed and employed in an accelerated testing programme. The heat capacity of the material and in particular possible change in the heat capacity over time, after thermal cycling of the material, were measured. In the thermal cycling of the material from solid to liquid phase, the temperature rise and required energy supply were recorded. The testing programme was undertaken according to control procedures and documents. In order to be able to utilize the heat-storage capacity in the best way, it is necessary to gain knowledge about thermal properties of the material, especially the long-term behaviour of the material and the deterioration rates of the thermal properties. A semi-full-scale air heat exchanger based on phase-change material was developed and tested under real temperature conditions during the summer of 2004. The test results were used to compare and verify computer simulations made on a similar plant. The air heat exchanger utilises the ambient diurnal temperature swing to charge and discharge the phasechange material. The material tested in the calorimeter and in the air heat exchanger has an estimated phase-change temperature of about 24 °C. / QC 20101123