Use este identificador para citar ou linkar para este item:
http://ri.ufmt.br/handle/1/7054
Tipo documento: | Dissertação |
Título: | Desenvolvimento de equipamento para medição da condutividade térmica por meio da técnica fluxométrica |
Autor(es): | Jesus, Hare Kumaichi Onga de |
Orientador(a): | Callejas, Ivan Julio Apolonio |
Coorientador: | Durante, Luciane Cleonice |
Membro da Banca: | Callejas, Ivan Julio Apolonio |
Membro da Banca: | Durante, Luciane Cleonice |
Membro da Banca: | Uchôa, Sílvia Beatriz Beger |
Membro da Banca: | Santilio, Fabricio Parra |
Resumo : | A condutividade térmica é uma propriedade que indica a capacidade de um determinado material transferir calor. É um importante parâmetro em materiais que compõem as envoltórias de edificações, principalmente porque influenciam o conforto térmico e a habitabilidade dos usuários e também o consumo energético da edificação. Usualmente os projetistas utilizam valores estabelecidos nas normas técnicas para avaliar a capacidade de isolamento das envoltórias das edificações. Isso decorre principalmente do alto custo dos equipamentos dos medidores de condutividade térmica disponíveis no mercado, que usualmente são fabricados fora do Brasil. Assim, objetivou-se nessa pesquisa o desenvolvimento de um medidor de condutividade térmica de baixo custo, utilizando componentes eletrônicos, sensores e transdutores com custo mais acessível, com um microprocessador baseado na plataforma Arduino. O princípio de funcionamento definido para o projeto foi baseado no método fluxométrico, com dois transdutores de fluxos de calor e uma amostra, numa configuração denominada de simétrica. Trata-se de uma pesquisa aplicada e que se utilizou de pesquisa bibliográfica e a patentária para o desenvolvimento de um protótipo inovador. Por meio de análise experimental, o protótipo foi testado a partir de ensaios com amostras de materiais cujas propriedades são conhecidas na literatura, mas que também foram ensaiadas por meio de um medidor de condutividade térmica fluxométrico do Centro Brasileiro de Eficiência Energética (CB3E), bem como do uso do equipamento ISOMET 2114, para comparações diretas com o protótipo. Com a amostra de gesso obtida do CB3E o protótipo foi calibrado adequadamente, mas pontos de atenção foram apontados quanto à espessura da amostra de Poliestireno Expandido (EPS) proveniente do CB3E. Para a amostra de gesso do CB3E alcançou-se uma incerteza combinada de 3,59% o que resulta numa incerteza expandida de ±7,18% para um intervalo de confiança de 95%, valores que deixam o protótipo coerente com a faixa de ±3% a ±10% para o princípio fluxométrico, de acordo com a literatura. Seguiu-se com a comparação com as demais amostras com suas propriedades definidas pelo ISOMET, comparações com valores obtidos na literatura e em catálogos de fabricantes. Boas perspectivas foram observadas com relação aos valores de catálogo para com as amostras de EVA, EPS, fibra de madeira mineralizada agregada com cimento (WWCB), gesso e placa cimentícia, com 90,66% da variância da variável dependente. No entanto, quando as leituras do protótipo e do ISOMET foram comparadas, a correlação “R²” foi de somente 43,57%, indicando que tal comparação entre ambos os princípios deve realizada com cautela. Por fim, conclui-se que o protótipo tem potencial para ser um produto patenteável na modalidade de Modelo de Utilidade devido a utilização de módulos peltier nas placas quente e por ter seu microprocessamento baseado em uma plataforma Arduino. Contudo viu-se que ainda é necessária a realização de mais estudos com o uso de amostras certificadas por um método primário, no caso a Placa Quente Protegida, mas que não foi possível evidenciar um laboratório que dispusesse desse equipamento em operação na época da pesquisa. |
Resumo em lingua estrangeira: | Thermal conductivity is a property that indicates the ability of a given material to transfer heat. It is an important parameter in materials that make up the envelope of buildings, mainly because they influence thermal comfort and the habitability of users and also the energy consumption of the building. Designers usually use values established in technical standards to assess the insulation capacity of building envelopes. This is mainly due to the high cost of the equipment that measure the thermal conductivity available commercially, which are usually manufactured outside Brazil. Thus, the objective of this research was the development of a thermal conductivity meter, using electronic components, sensors and transducers at a more affordable cost, with a microprocessor based on the Arduino platform. The working principle defined for the project was based on the fluxmetric method, with two heat flux transducers and a sample, in a so-called symmetrical configuration. It is an applied research project that uses bibliographic and patent research for the development of an innovative prototype. Through experimental analysis, the prototype was tested based on tests with samples of materials whose properties are known in the literature, but which were also tested using a heat flow meter at the Brazilian Center for Energy Efficiency (CB3E), as well the use of the ISOMET 2114 thermal conductivity meter, for direct comparisons with the prototype. With the plaster sample obtained from the CB3E, the prototype was properly calibrated, but points of attention were pointed out regarding the thickness of the Expanded Polystyrene (EPS) sample from the CB3E. For the CB3E plaster sample, a combined uncertainty of 3.59% was reached, which results in an expanded uncertainty of ±7.18% for a confidence interval of 95%, values that leave the prototype consistent with the range of ±3% to ±10% for the heat flow meter principle, according to the literature. This was followed by a comparison with other samples with their properties defined by the ISOMET, comparisons with values obtained in the literature and in manufacturers' catalogues. Good perspectives were observed in relation to the catalog values for the EVA, EPS, mineralized wood fiber aggregated with cement (WWCB), gypsum and cement board samples, with 90.66% of the variance of the dependent variable. However, when the prototype and ISOMET readings were compared, the “R²” correlation was just 43.57%, indicating that the comparison between both metering principles should be performed with caution. Finally, it is concluded that the prototype has a potential to be a patentable product as a Utility Model due to the use of Peltier modules on the hot and cold plates and because its microprocessing being based on an Arduino platform. However, it was seen that it is still necessary to carry out more studies with the use of samples, certified by a primary method, in this case by the Guarded Hot Plate, a condition that was not satisfied due to lack of evidence of a laboratory that had this equipment operating at the research period. |
Palavra-chave: | Busca de anterioridade de patentes Conforto térmico Resistência térmica Desempenho térmico de edificações |
Palavra-chave em lingua estrangeira: | Patent prior search Thermal comfort Buildings envelope Thermal resistance Building thermal performance |
CNPq: | CNPQ::CIENCIAS SOCIAIS APLICADAS::ADMINISTRACAO |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Instituição: | Universidade Federal de Mato Grosso |
Sigla da instituição: | UFMT CUC - Cuiabá |
Departamento: | Faculdade de Administração e Ciências Contábeis (FACC) |
Programa: | Programa de Pós-Graduação Mestrado Profissional em Propriedade Intelectual e Transferência de Tecnologia para Inovação Tecnológica - PROFNIT |
Referência: | JESUS, Hare Kumaichi Onga de. Desenvolvimento de equipamento para medição da condutividade térmica por meio da técnica fluxométrica. 2023. 157 f. Dissertação (Mestrado Profissional em Propriedade Intelectual e Transferência de Tecnologia para Inovação – PROFNIT) - Universidade Federal de Mato Grosso, Faculdade de Administração e Ciências Contábeis, Cuiabá, 2023. |
Tipo de acesso: | Acesso Aberto |
URI: | http://ri.ufmt.br/handle/1/7054 |
Data defesa documento: | 31-May-2023 |
Aparece na(s) coleção(ções): | CUC - FACC - PROFNIT - Dissertações de mestrado |
Arquivos deste item:
Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
---|---|---|---|---|
DISS_2023_Hare Kumaichi Onga de Jesus.pdf | 7.61 MB | Adobe PDF | Ver/Abrir |
Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.