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Análise experimental da mudança de fase de bioPCM em espuma metálica de geometria retangular e perfilada

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metadataTrad.dc.contributor.author Becker, Fábio;
metadataTrad.dc.contributor.authorLattes http://lattes.cnpq.br/8529366296347363;
metadataTrad.dc.contributor.advisor Copetti, Jacqueline Biancon;
metadataTrad.dc.contributor.advisorLattes http://lattes.cnpq.br/9219989574784501;
metadataTrad.dc.contributor.advisor-co1 Cardoso, Elaine Maria;
metadataTrad.dc.contributor.advisor-co1Lattes http://lattes.cnpq.br/2115771151798096;
metadataTrad.dc.publisher Universidade do Vale do Rio dos Sinos;
metadataTrad.dc.publisher.initials Unisinos;
metadataTrad.dc.publisher.country Brasil;
metadataTrad.dc.publisher.department Escola Politécnica;
metadataTrad.dc.language pt_BR;
metadataTrad.dc.title Análise experimental da mudança de fase de bioPCM em espuma metálica de geometria retangular e perfilada;
metadataTrad.dc.description.resumo Em consequência à gradual transição energética, com o crescente uso de fontes de energia mais limpas, o armazenamento de energia torna-se inevitável, principalmente devido a sazonalidade de geração de tais fontes. Neste contexto, entre as principais alternativas existentes está o armazenamento de energia por meio do calor latente. Como principal característica deste tipo de armazenamento, cita-se a elevada densidade de armazenamento de energia em temperatura praticamente constante, ou seja, na temperatura em que ocorre a mudança de fase, o que torna possível sua utilização em inúmeras aplicações. Os materiais que se baseiam nesta forma de armazenamento são conhecidos como Materiais de Mudança de Fase (PCM). Pela vasta possibilidade de aplicação dos mesmos, torna-se importante a utilização de PCM de base biológica (bioPCM), para que se possa amenizar possíveis impactos ambientais. No entanto, os PCM em geral apresentam baixa condutividade térmica, o que pode restringir algumas aplicações. Com isso, faz-se necessária a utilização de métodos que possam melhorar a transferência térmica, sendo a incorporação de espumas metálicas, de diferentes características morfológicas ao PCM, uma alternativa eficiente que vem sendo pesquisada por apresentar elevada área de superfície de troca de calor e melhorar a condutividade térmica. Neste contexto, esta pesquisa propõe um estudo com diferentes geometrias de espuma, juntamente com a utilização da cera de palma como bioPCM. Desta forma, foram utilizadas duas geometrias de espuma de níquel, sendo uma retangular e outra perfilada, a qual remete a geometria de aletas. Deste modo, pode-se aumentar a transferência de calor e a eficiência com menor volume de espuma. Além disso, a influência da modificação da orientação do reservatório, análoga a inclinação de um módulo fotovoltaico, também foi analisada. Os principais resultados mostraram que o caso contendo espuma de geometria retangular reduziu em 7,5% o tempo de carga (fusão) e em 4% o tempo de descarga (solidificação), comparado ao caso sem espuma, enquanto o caso contendo a geometria perfilada reduziu em 7,1% o tempo de carga e aumentou em 10% o tempo de descarga. A inclusão da espuma também melhorou a taxa de armazenamento de energia em aproximadamente 8,1% para a geometria retangular e em 7,6% para a geometria perfilada.;
metadataTrad.dc.description.abstract As a result of the gradual energy transition, with the increasing use of cleaner energy sources, energy storage becomes inevitable, mainly due to the seasonality of generation from such sources. In this context, one of the main existing alternatives is energy storage through latent heat. The main characteristic of this type of storage is its high energy storage density at a virtually constant temperature—that is, at the temperature at which the phase change occurs—which makes it possible to use it in numerous applications. Materials based on this form of storage are known as Phase Change Materials (PCMs). Due to their wide range of applications, the use of bio-based PCMs (bioPCMs) is important to mitigate potential environmental impacts. However, PCMs generally have low thermal conductivity, which may limit some applications. Therefore, methods that can improve heat transfer are necessary. The incorporation of metallic foams with different morphological characteristics into PCM is an efficient alternative that has been investigated due to its high heat exchange surface area and improved thermal conductivity. In this context, this research proposes a study with different foam geometries, along with the use of palm wax as bioPCM. Thus, two nickel foam geometries were used: one rectangular and the other profiled, which resembles a fin geometry. This allows for increased heat transfer and efficiency with a smaller foam volume. Furthermore, the influence of changing the reservoir orientation, analogous to the tilt of a photovoltaic module, was also analyzed. The main results showed that the case containing rectangular foam reduced the charging (fusion) time by 7.5% and the discharging (solidification) time by 4%, compared to the case without foam, while the case containing the profiled geometry reduced the charging time by 7.1% and increased the discharging time by 10%. The inclusion of foam also improved the energy storage rate by approximately 8.1% for the rectangular geometry and by 7.6% for the profiled geometry.;
metadataTrad.dc.subject Materiais de Mudança de Fase (PCM); Espuma metálica; Fusão; Solidificação; Phase Change Material (PCM); Metal foam; Melting; Solidification;
metadataTrad.dc.subject.cnpq ACCNPQ::Engenharias::Engenharia Mecânica;
metadataTrad.dc.type Tese;
metadataTrad.dc.date.issued 2025-11-27;
metadataTrad.dc.description.sponsorship Nenhuma;
metadataTrad.dc.rights openAccess;
metadataTrad.dc.identifier.uri http://repositorio.jesuita.org.br/handle/UNISINOS/13988;
metadataTrad.dc.publisher.program Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica;


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