Use este identificador para citar ou linkar para este item: http://hdl.handle.net/11624/2759
Autor(es): Holzschuh, Gilson Gilmar
Título: Desenvolvimento de uma fita condutora de corrente elétrica a partir de alumínio reciclado com potencialidade de aplicação na interconexão de células solares na montagem de módulos fotovoltaicos.
Data do documento: 2020
Resumo: Esta pesquisa teve como objetivo obter uma fita condutora de corrente elétrica, a partir de alumínio secundário oriundo do reciclo de latas de alumínio, visando sua aplicação como barramento condutor de energia elétrica para realizar a conexão de conjuntos de células solares na montagem de módulos fotovoltaicos. Para fundamentar a pesquisa, realizou-se um artigo de Revisão Sistemática de Literatura que teve como objetivo realizar um mapeamento científico sobre o estado atual dos processos de reciclagem de latas de alumínio, processos de fundição e formação de ligas de alumínio nos últimos 15 anos. Os resultados desta pesquisa, foram apresentados por meio de três artigos. O primeiro artigo apresentou os resultados preliminares, o segundo demonstrou a aplicação da metodologia experimental e caracterização química, e por fim, o terceiro artigo, apresentou os resultados finais, concluindo a pesquisa. A produção da fita condutora de corrente elétrica, ocorreu com o processo de fundição por gravidade e posterior escoamento em uma coquilha, projetada especificamente para o experimento. Adicionou-se elementos de liga como Cu e Mg para avaliar se haveriam melhorias nas propriedades das ligas, obtendo-se então, três ligas como amostras: (A) liga à base de alumínio secundário; (B) liga Al - Cu; (C) liga Al – Cu - Mg. Aplicou-se um processo de homogeneização para reduzir as segregações da estrutura heterogênea dos lingotes fundidos. Com o propósito de reduzir a espessura da fita para 0,5 mm, realizou-se o processo de laminação à frio. Ocorreram quatro (04) passes de laminação, onde a espessura inicial foi de 4,04 mm, resultando em uma redução de 85,4 % da espessura inicial, alcançando (0,59  0,04) mm de espessura final. Após cada passe de laminação foi aplicado o processo de recozimento para restaurar as propriedades do material para os passes seguintes. Realizou-se os seguintes ensaios: análise química, micrografia ótica e Espectroscopia Dispersiva de Comprimento de Onda (WDS), microdureza Vickers, tração, nível de encruamento, anisotropia e condutividade elétrica. Em relação à microdureza, as amostras mostraram-se frágeis, com elevada ductibilidade, baixa região plástica com limite de resistência à tração próximo ao ponto de estricção. O nível de encruamento, anisotropia normal e planar indicaram uma tendência do material ser resistente à deformação, formação de orelhas e dobras na direção de 45 º no sentido da laminação, o que justificou as fraturas nas laterais das fitas. A condutividade apresentou resultados entre 45,96 e 47,67 IACS (International Annealed Copper Standard). Concluiu-se que o resultado obtido pela pesquisa foi satisfatório em relação ao objetivo de produzir uma fita com utilização de alumínio reciclado com espessura de 0,5 mm e avaliar suas propriedades de condutividade elétrica.
Resumo em outro idioma: This research had as objective to obtain a conductive ribbon of electric current, from secondary aluminum originating from the recycling of aluminum cans, aiming at its application as conductive busbar of electric energy to make the connection of sets of solar cells in the assembly of photovoltaic modules. To support the research, a Systematic Literature Review article was carried out, which aimed to carry out a scientific mapping of the current state of aluminum can recycling processes, foundry processes and formation of aluminum alloys in the last 15 years. The results of this research were presented through three articles. The first article presented the preliminary results, the second demonstrated the application of the experimental methodology and chemical characterization, and finally, the third article, presented the final results, concluding the research. The production of the electric current conducting tape occurred with the gravity casting process and later flow into a shell, designed specifically for the experiment. Alloy elements such as Cu and Mg were added to assess whether there would be improvements in the properties of the alloys, thus obtaining three alloys as samples: (A) alloy based on secondary aluminum; (B) Al - Cu alloy; (C) Al - Cu - Mg alloy. A homogenization process was applied to reduce the segregation of the heterogeneous structure of the cast ingots. In order to reduce the tape thickness to 0.5 mm, the cold rolling process was carried out. There were four (04) lamination passes, where the initial thickness was 4.04 mm, resulting in a reduction of 85.4% of the initial thickness, reaching (0.59  0.04) mm of final thickness. After each lamination pass, the annealing process was applied to restore the material properties for the following passes. The following tests were carried out: chemical analysis, optical micrograph and Wavelength Dispersive Spectroscopic (WDS), Vickers microhardness, traction, hardening level, anisotropy and electrical conductivity. In relation to microhardness, the samples were shown to be fragile, with high ductility, low plastic region with a limit of tensile strength close to the point of strain. The level of hardening, normal and planar anisotropy indicated a tendency for the material to be resistant to deformation, formation of ears and folds in the 45 º direction in the lamination direction, which justified the fractures on the sides of the tapes. Conductivity showed results between 45.96 and 47.67 IACS (International Annealed Copper Standard). It is concluded that the result obtained by the research was satisfactory in relation to the objective of producing a tape using 0.5 mm thick recycled aluminum and evaluating its electrical conductivity properties.
Nota: Inclui bibliografia.
Instituição: Universidade de Santa Cruz do Sul
Curso/Programa: Programa de Pós-Graduação em Tecnologia Ambiental
Tipo de obra: Tese de Doutorado
Assunto: Alumínio - Reaproveitamento
Fundição
Ligas de alumínio
Laminação (Metalurgia)
Geração de energia fotovoltaica
Células solares
Orientador(es): Moraes, André Ribas
Coorientador(es): Garcia, Sérgio Boscato
Aparece nas coleções:Programa de Pós-Graduação em Tecnologia Ambiental – Mestrado e Doutorado

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