Rodrigo do Val Andrade
Resumo
A tecnologia de impressão 3D tem chamado a atenção da indústria da construção civil com a possibilidade de produzir estruturas personalizadas e complexas, seguindo um projeto estabelecido, utilizando concreto como material base. À medida que a tecnologia avança, torna-se necessário estudar o comportamento térmico nos elementos de construção fabricados através da impressão 3D em concreto. Portanto, este trabalho tem por objetivo estudar a influência da geometria na transferência de calor e no desempenho térmico de paredes de concreto construídas por meio de impressão 3D. Inicialmente, um protótipo de parede com cavidades triangulares foi desenvolvido em impressão 3D, sendo instalados termopares para a medição da temperatura em um período de 5,5 horas. Os resultados das variações térmicas foram apresentados e se mostraram coerentes. A simulação numérica foi alimentada com os resultados experimentais, desenvolvendo um método de três etapas para calibrar o modelo numérico. A partir da comparação da transmitância térmica nos modelos de paredes para a impressão, foi feita a análise dos efeitos da espessura da parede e das áreas das cavidades de ar. Posteriormente, as simulações numéricas com sete paredes com geometrias diferentes foram realizadas, considerando o dia mais quente do ano de 2022 registrados pelo INMET. Os resultados indicaram que é possível imprimir paredes de concreto com desempenho térmico superior ao das paredes convencionais.
Abstract
3D printing technology has caught the attention of the construction industry with the possibility of producing customized and complex structures, following an established project, using concrete as the base material. As technology advances, it becomes necessary to study the thermal behavior of construction elements manufactured through 3D printing in concrete. Therefore, this work aims to study the influence of geometry on heat transfer and the thermal performance of concrete walls built using 3D printing.
Initially, a wall prototype with triangular cavities was developed using 3D printing, with thermocouples installed to measure the temperature over a period of 5.5 hours. The results of thermal variations were presented and reasonable. The numerical simulation was fed with the experimental results, developing a three-step method to calibrate the numerical model. The comparison of thermal transmittance in wall models for 3D printing was conducted to analyze the effects of wall thickness and air cavity areas. Subsequently, numerical simulations were carried out with seven different walls considering the hottest day of the year 2022 recorded by INMET. The results indicated that it is possible to print walls with superior thermal performance compared to conventional walls.
