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Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/32344
Tipo: Tese
Título: Utilização do resíduo de rochas ornamentais graníticas com a adição de outros materiais para aplicação em superfície seletiva
Autor(es): Andrade, Geraldo Magela de
Primeiro Orientador: Macedo, Daniel Araújo de
Primeiro Coorientador: Gomes, Kelly Cristiane
Resumo: O consumo de energia elétrica no Brasil é maior do que sua capacidade de geração em alguns períodos do ano, a geração principal é hidroelétrica que em períodos de seca não atende plenamente à demanda, o que fez o Governo Federal construir várias usinas termelétricas e incentivar as contribuições de outras fontes alternativas de energias solar e eólica. Uma das alternativas de redução do consumo de energia elétrica é o uso da energia solar térmica para aquecimento de água em coletores solares, reduzindo o consumo de energia elétrica com aquecedores e chuveiros elétricos. Esta pesquisa avaliou o potencial de uso do resíduo de rochas ornamentais (RRO) com adição de outros materiais, formando novos compósitos para aplicação em superfície seletiva de coletor solar; a influência dos revestimentos aplicados no substrato de aço inoxidável AISI 304; o efeito do tratamento térmico na morfologia, microestrutura e absortância das superfícies produzidas. São apresentados fundamentos da radiação solar, estrutura e funcionamento dos coletores solares, tipos de materiais aplicados nos substratos, estudos sobre granito, aspectos da física e matemática aplicados à potência e calor, eficiência do coletor solar e refração da luz. O resíduo foi coletado em empresa de beneficiamento de rochas ornamentais, misturados a outros elementos totalizando cinco amostras e os substratos foram preparados nos laboratórios do Centro de Tecnologia da UFPB, onde se procedeu a caracterização dos pós e dos filmes aplicados por deposição pelo método screen printing, foram realizados ensaios de granulometria, difração de raios-X, espectrometria no infravermelho - FTIR, análises térmicas DSC e TGA, UV-Vis, testes de perfilometria e microdureza. Análises de DRX mostraram que o resíduo é, na maioria, de rochas graníticas tendo em vista as fases observadas. No conjunto das análises realizadas, a amostra composta por RRO, CuO, SiC e adesivo araldite profissional apresentou melhor desempenho. Imagens de MEV da superfície evidenciam a microestrutura com alta densificação, alvéolos, microfissuras de clivagem e baixa rugosidade. Os resultados obtidos nos espectros do UV-Vis, ultravioleta próximo e infravermelho próximo sem prejuízo dos demais aspectos analisados mostraram que entre os filmes sem tratamento térmico, o filme (Fc) obteve melhor desempenho, pois apresentou absortância média 88,4% e máxima 95,2%; no entanto após o tratamento térmico o filme (Fb) apresentou melhor desempenho, com absortância média 90,5% e máxima 94,9%. A pesquisa realizada confirma que os materiais são viáveis para a obtenção de novos produtos voltados para aplicação em superfície seletiva para conversão de energia solar em energia térmica, concluindo que dentre os materiais pesquisados o filme (Fb) após tratamento térmico é o mais indicado para aplicação em superfície seletiva de coletor solar, ainda assim o desempenho pode ser melhorado com futuras pesquisas científicas.
Abstract: Electricity consumption in Brazil is greater than its generation capacity in some periods of the year, the main generation is hydroelectric in periods of drought it does not fully meet demand, which made the Federal Government build several thermoelectric plants and encourage contributions other alternative sources of solar and wind energy. One of the alternatives for reducing electrical energy consumption is the use of solar thermal energy to heat water in solar collectors, reducing electrical energy consumption with heaters and electric showers. This research evaluated the potential for using of the ornamental rocks residue (RRO) with the addition of other materials, forming new composites for application on selective solar collector surfaces; the influence of coatings applied to the AISI 304 stainless steel substrate; the effect of heat treatment on the morphology, microstructure and absorption of the produced surfaces. The fundamentals of solar radiation, structure and functioning of solar collectors, types of materials applied to substrates, studies on granite, aspects of physics and mathematics applied to power and heat, solar collector efficiency and light refraction are presented. The exception was collected at the ornamental stone processing company, mixed with other elements totaling five samples and the substrates were prepared in the laboratories of the UFPB Technology Center, where the characterization of the powders and films applied by deposition using the screen printing method was carried out, particle size tests, X-ray diffraction, infrared spectrometry - FTIR, DSC and TGA thermal analyses, UV-Vis, profilometry and microhardness tests were carried out. XRD analyzes showed that the residue is, in the majority, granitic rocks considering the phases observed. In all the analyzes carried out, the sample composed of RRO, CuO, SiC and professional araldite adhesive presented the best performance. SEM images of the surface show the microstructure with high densification, alveoli, cleavage microcracks and low roughness. The results obtained in the UV-Vis, near ultraviolet and near-infrared spectra without prejudice to the other aspects analyzed showed that among the films without heat treatment, the film (Fc) performed better, as it presented an average absorptance of 88.4% and maximum 95.2%; however, after heat treatment, the film (Fb) showed better performance, with an average absorptance of 90.5% and a maximum of 94.9%. The research carried out confirms that the materials are viable for obtaining new products aimed at application on selective surfaces for converting solar energy into thermal energy, concluding that among the materials researched, film (Fb) after heat treatment is the most suitable for application on selective solar collector surfaces, performance can still be improved with future scientific research.
Palavras-chave: Aço inoxidável
Aquecedor solar
Coletor solar
Energia solar
Stainless steel
Solar heater
Solar collector
Solar energy
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Paraíba
Sigla da Instituição: UFPB
Departamento: Engenharia de Materiais
Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
Tipo de Acesso: Acesso aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
URI: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/32344
Data do documento: 23-Mai-2024
Aparece nas coleções:Centro de Tecnologia (CT) - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais

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