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ORCID:  http://orcid.org/0009-0007-5311-9514
Document type: Trabalho de Conclusão de Curso
Access type: Acesso Aberto
Title: Desenvolvimento prototípico de uma estufa para ensaio de carbonatação acelerada em corpos de prova de concreto
Alternate title (s): Prototype development of a chamber for accelerated carbonation testing in concrete specimens
Author: Araújo, Cássio de Carvalho
First Advisor: Lima, Gabriela Vieira
First member of the Committee: Morais, Aniel Silva de
Second member of the Committee: Lima, Gustavo Brito de
Summary: Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um protótipo de estufa com controle automatizado de temperatura e umidade, projetada para ensaios de carbonatação acelerada em corpos de prova de concreto. A carbonatação é um dos principais mecanismos de deterioração de estruturas de concreto armado, caracterizada pela redução do pH dos compostos cimentícios, o que compromete a integridade das armaduras metálicas. Por ser um processo naturalmente lento, são necessários métodos acelerados para investigação eficaz em contexto laboratorial. A estufa proposta utiliza um microcontrolador ESP32 para gerenciar os sensores e atuadores que regulam as variáveis ambientais, adotando controladores PID como forma de estabilização. A metodologia incluiu a modelagem matemática do sistema via resposta ao degrau, obtenção das funções de transferência das plantas envolvidas e sintonia dos controladores, considerando aspectos como estabilidade, tempo de acomodação e erro em regime permanente. Os resultados experimentais validaram o protótipo, indicando boa estabilidade e desempenho adequado nas faixas operacionais desejadas. A arquitetura implementada mostrou-se eficiente, de baixo custo e potencialmente escalável. O sistema representa uma solução prática para o ensaio de carbonatação e pode ser aperfeiçoado em versões futuras com mecanismos adicionais de controle de CO₂ e desumidificação.
Abstract: This study presents the development of a prototype chamber with automated temperature and humidity control, designed for accelerated carbonation tests on concrete specimens. Carbonation is one of the main mechanisms of deterioration in reinforced concrete structures, characterized by the reduction of the pH in cementitious compounds, which compromises the integrity of metal reinforcements. As a naturally slow process, accelerated methods are necessary to enable effective investigation in laboratory settings. The proposed chamber uses an ESP32 microcontroller to manage sensors and actuators responsible for regulating environmental variables, adopting PID controllers to achieve stabilization. The methodology included mathematical modeling of the system via step response, derivation of transfer functions for the plants involved, and controller tuning, considering factors such as stability, settling time, and steady-state error. Experimental results validated the prototype, demonstrating strong stability and adequate performance within the desired operational ranges. The implemented architecture proved to be efficient, cost-effective, and potentially scalable. This system offers a practical solution for carbonation testing and can be further improved with additional mechanisms for CO₂ regulation and dehumidification.
Keywords: Carbonatação acelerada
Accelerated Carbonation
concreto armado
reinforced concrete
sistema de controle
control system
ESP32
controlador PID
PID controller
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Quote: ARAÚJO, Cássio de Carvalho. Desenvolvimento prototípico de uma estufa para ensaio de carbonatação acelerada em corpos de prova de concreto. 2025. 50 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Elétrica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/46727
Date of defense: 11-Aug-2025
Appears in Collections:TCC - Engenharia Elétrica

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