Projeto de desenvolvimento de um densitômetro de ultrassom para ensaios não destrutivos em madeira

dc.contributor.advisor1Silva, Gilson Fernandes da
dc.contributor.advisor1IDhttps://orcid.org/0000000178536284
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/8643263800313625
dc.contributor.authorCarvalho, Romário Alves
dc.contributor.authorIDhttps://orcid.org/0000000333254739
dc.contributor.authorLatteshttp://lattes.cnpq.br/2529896716172834
dc.contributor.referee1Meneses, Anderson Alvarenga de Moura
dc.contributor.referee1IDhttps://orcid.org/0000-0003-1461-2772
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/6272872215125680
dc.contributor.referee2Segundinho, Pedro Gutemberg de Alcantara
dc.contributor.referee2IDhttps://orcid.org/0000000243938686
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/0125088071269647
dc.contributor.referee3Silva, João Gabriel Missia da
dc.contributor.referee3IDhttps://orcid.org/0000-0002-3714-2745
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/2819330926740099
dc.contributor.referee4Soriano, Julio
dc.date.accessioned2024-05-30T00:53:30Z
dc.date.available2024-05-30T00:53:30Z
dc.date.issued2022-05-26
dc.description.abstractThere are few effective techniques for determining the basic density of trees in the field. The non-destructive ultrasonic wave propagation test has the potential to predict the properties of wood, if the variables of this process are known. The objective of this research was to develop a densitometer to predict the basic density of wood, using the principle of propagation speed of ultrasonic waves. Two prototypes of the equipment were designed and assembled: a version without amplifier (Prototype I) and another amplified (Prototype II). The propagation speeds of the ultrasonic wave were determined, using the equipment prototypes, for six species of eucalyptus. The propagation of ultrasonic waves was carried out with the James V-Meter IV equipment to validate the densitometer. To estimate the basic density of wood, a mathematical modeling of the propagation of longitudinal waves was used. The model inputs were the longitudinal modulus of elasticity at static bending, the longitudinal-radial Poisson's ratio, and the ultrasonic wave propagation velocity. To evaluate the efficiency and effectiveness of the densitometer, the basic density obtained by the densitometer was compared with that obtained by the reference method of the hydrostatic balance. Prototype I underestimated the ultrasound propagation velocity in wood (3,947.21 m.s-1) and Prototype II made velocity measurements (4,751.55 m.s-1) in agreement with the reference ultrasound equipment that obtained the average value of 4,769.17 m.s-1. Prototype II using the three-dimensional modeling of wave propagation in wood was the one that obtained the best estimate of the basic density, with RMSE of 8.94% and bias of 1.66%, while Prototype I obtained the RMSE of 23.12 % and bias of 1.5%.
dc.description.resumoExistem poucas técnicas eficazes para se determinar a densidade básicade árvores em campo. O ensaio não destrutivo de propagação de ondas ultrassônicas tem potencial para predizer as propriedades da madeira, se conhecida as variáveis deste processo. O objetivo desta pesquisa foi desenvolver um densitômetro para predizer a densidade básica da madeira, utilizando o princípio da velocidade de propagação de ondas ultrassônicas. Foram projetados e montados dois protótipos do equipamento: uma versão sem amplificador (Protótipo I) e outra amplificada (Protótipo II). Foram determinadas as velocidades de propagação da onda ultrassônica, utilizando os protótipos do equipamento, para seis espécies de eucalipto. Realizou-se a propagação de ondas ultrassônicas, com o equipamento James V-Meter IV, para validar o densitômetro. Para a estimação da densidade básica da madeira empregou-se a modelagem matemática da propagação de ondas longitudinais. As entradas do modelo foram o módulo de elasticidade longitudinalà flexão estática, o coeficiente de Poisson longitudinal-radial e a velocidade de propagação da onda ultrassônica. Para avaliar a eficiência e eficácia do densitômetro comparou-se a densidade básica obtida pelo densitômetro com a obtida pelo método de referência da balança hidrostática. O Protótipo I subestimou a velocidade de propagação do ultrassom na madeira (3.947,21 m.s-1) e o Protótipo II fez medições de velocidade (4.751,55 m.s-1) concordantes com o equipamento de ultrassom de referência que obteve o valor médio de 4.769,17 m.s-1. O Protótipo II utilizando a modelagem tridimensional da propagação de ondas na madeira foi o que obteve a melhor estimação da densidade básica, com RMSE de 8,94% e viés de 1,66%, enquanto o Protótipo I obteve o RMSE de 23,12% e viés de 1,5%.
dc.formatText
dc.identifier.urihttps://dspace5.ufes.br/handle/10/16018
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal do Espírito Santo
dc.publisher.countryBR
dc.publisher.courseDoutorado em Ciências Florestais
dc.publisher.departmentCentro de Ciências Agrárias e Engenharias
dc.publisher.initialsUFES
dc.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Ciências Florestais
dc.rightsopen access
dc.subjectEucalyptus
dc.subjectPropriedades físicas da madeira
dc.subjectDensidade básica
dc.subjectOnda ultrassônica
dc.subject.br-rjbnsubject.br-rjbn
dc.subject.cnpqRecursos Florestais e Engenharia Florestal
dc.titleProjeto de desenvolvimento de um densitômetro de ultrassom para ensaios não destrutivos em madeira
dc.title.alternativetitle.alternative
dc.typedoctoralThesis

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