Biomódulo Bimetal : módulo cinético bioinspirado para fachadas adaptativas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: ANDRADE, Tarciana Araújo Brito de
Data de Publicação: 2024
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFPE
Texto Completo: https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/55516
Resumo: Doutorado em cotutela com a Universidade de Lisboa.
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spelling ANDRADE, Tarciana Araújo Brito dehttp://lattes.cnpq.br/1348534901792282http://lattes.cnpq.br/9138096051015150BEIRÃO, José Nuno Dinis CabralARRUDA, Amilton José Vieira de2024-03-20T14:19:39Z2024-03-20T14:19:39Z2024-02-15ANDRADE, Tarciana Araújo Brito de. Biomódulo Bimetal: módulo cinético bioinspirado para fachadas adaptativas. 2024. Tese (Doutorado em Design) – Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2024.https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/55516Doutorado em cotutela com a Universidade de Lisboa.A investigação busca propor um módulo cinético para fachadas adaptativas por bioinspiração, experimentação de material e algoritmo computacional. Possui natureza de pesquisa aplicada sob abordagem qualitativa. Foi estruturada em cinco fases: âmbito, descobrir, conceituar, solucionar, e avaliar/concluir. Por meio de metodologia de biomimética, revisão de literatura, contato com biólogos e três estudos de observação, chegou-se aos movimentos násticos (movimentos de planta independentes da direção do estímulo), e mais precisamente à gramínea Ammophila arenaria, com movimento reversível foliar. Ao desenvolver focus group multidisciplinar e analisar treze projetos cinéticos, identificou-se o material inteligente bimetal. Esse material responde à variação térmica e se curva quando aquecido. Em referência à morfologia foliar foram aplicados vincos na camada ativa do bimetal. Dez experimentos exploratórios evidenciaram que os vincos podem colaborar para a abertura do material diante do aumento de temperatura e fechamento ao se arrefecer (movimento contrário ao material sem intervenção). Protótipos dos módulos para autossombreamento de fachadas foram desenvolvidos com vincos por estampagem - os Biomódulos Bimetais. Experimento expôs amostras em ambiente aberto (no verão, outono e onda de calor). O tratamento estatístico dos dados identificou equações que explicam o comportamento dos biomódulos. Comprovou que são adaptáveis a diferentes condições climáticas. O algoritmo computacional integra as equações, gera variações paramétricas e simula a proteção por incidência solar. O real contributo da pesquisa reside na relevância dos vincos para o controle do comportamento do bimetal, que permite o movimento cinético dos biomódulos sem eletricidade ou qualquer dispositivo mecânico. Desafios técnicos existem como o tênue limite entre potencializar e prevenir o movimento dos biomódulos. Futuros estudos buscarão desenvolver protótipo de esquadria 1:1; analisar a fadiga do material, o desempenho térmico e de iluminação; planejar ciclo de vida e processo produtivo. Por fim, espera-se que os biomódulos contribuam para conforto térmico em edificações com energia quase zero.FCTThe research proposes a kinetic module for adaptive façades by bioinspiration, material experimentation, and computational algorithm. It has an applied research nature and a qualitative approach and is structured in five phases. Through biomimetics methodology, literature review, contact with biologists and three observation studies, we arrived at nastic movements (plant movements independent of the direction of the stimulus), more precisely to the grass Ammophila arenaria, which possesses a reversible leaf movement. By developing multidisciplinary focus groups and analysing thirteen kinetic projects, we adopted the smart material, bimetal, to conduct our study. Bimetal responds to thermal variation and bends when heated. In reference to leaf morphology, we applied creases to the active layer of the bimetal. Ten exploratory experiments showed that the creases can contribute to the opening of the material when the temperature rises and to its closing when it cools down (opposite movement of the material without intervention). We developed prototypes of the modules for self-shading façades with creases made by stamping - the Bimetal Biomodules. They were exposed to an open environment (in summer, fall, and during a heat wave). Statistical treatment of the data identified equations explaining the behaviour of the biomodules, proving that they are adaptable to different climatic conditions. The computational algorithm integrates the equations, generates parametric variations, and simulates protection by solar incidence. The research's contribution lies in the creases' relevance to controlling the bimetal’s behaviour enabling the biomodule's movement without needing electricity or mechanical devices. Technical challenges exist as there is a fine line between enhancing and preventing the movement of the biomodules. In future developments, we intend to build a 1:1 frame prototype; analyse material fatigue, thermal and lighting performance; plan the life cycle and production process. We hope the biomodules will contribute to thermal comfort in buildings with near- zero energy supply.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em DesignUFPEBrasilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/embargoedAccessBiomiméticaMovimento násticoFachada adaptativaMaterial InteligenteBimetalBiomódulo Bimetal : módulo cinético bioinspirado para fachadas adaptativasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisdoutoradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPEORIGINALTESE Tarciana Araújo Brito de Andrade.pdfTESE Tarciana Araújo Brito de Andrade.pdfapplication/pdf13826227https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/55516/1/TESE%20Tarciana%20Ara%c3%bajo%20Brito%20de%20Andrade.pdf27e9d58dc3e15b2083ca81099616571eMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/55516/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; 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