Sistema de aquecimento solar de água: simulação e análise

Stella Ramos Tavares, Nádia Guimarães Sousa

Resumo


Devido ao crescente aumento na demanda energética mundial, a busca por novas fontes de energia renováveis tem se tornado um dos principais desafios para a sociedade atual. O Brasil é um país privilegiado em termos de radiação solar, devido a isso, vem-se investindo no uso de aquecedores solares visando reduzir o consumo de energia elétrica e outras fontes de energia não renováveis. Partindo deste pressuposto, este trabalho propõe a simulação e análise do modelo matemático de sistemas de aquecimento de água utilizando coletores solares como fonte de energia. Foram avaliados dois modelos distintos: básico (sem efeito da tubulação) e estendido (com efeito da tubulação) e os cenários simulados levaram em consideração a convecção forçada (com o vento) ou convecção natural e o isolamento do sistema. Os resultados obtidos mostram que o vento possui uma grande influência tanto na eficiência quanto nas temperaturas atingidas. A eficiência foi reduzida em 58%, e a temperatura reduziu aproximadamente 5°C, quando há convecção forçada. Mesmo assim, ambos os sistemas são eficientes para o aquecimento de água na região do Triângulo Mineiro, chegando a eficiência de 53% e a temperatura máxima da água de aproximadamente 80oC.

Palavras-chave


Aquecimento; Energia solar; Modelagem matemática.

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Referências


CEMIG, Companhia Energética de Minas Gerais. Alternativas Energéticas: Uma visão CEMIG. Belo Horizonte, 2012. Disponível em: https://www.solenerg.com.br/wp-content/uploads/2013/04/Alternativas-Energéticas-Uma-Visao-Cemig.pdf

DACOL, A. P. de O. Modelagem matemática do uso da energia solar para aquecimento de uma casa. Juína, 2012.

DASOL-ABRAVA, DEPARTAMENTO NACIONAL DE AQUECIMENTO SOLAR – ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE REFRIGERAÇÃO, AR CONDICIONADO, VENTILAÇÃO E AQUECIMENTO. Benefícios do Aquecimento Solar. Disponível em: . Acesso em: 22 mai. 2015.

FLECK, L.; TAVARES, M. H. F.; EYNG, E. Conceitos e importância da modelagem matemática de qualidade da água para gestão dos recursos hídricos. Ambiência – Revista do Setor de ciências agrárias e ambientais, v. 9, n. 3, p. 487-503, 2013. DOI: 10.5935/ambiencia.2013.03.03 Disponível em: https://revistas.unicentro.br/index.php/ambiencia/article/viewFile/2086/61 Acesso em: 23 abr. 2019

GOMES FILHO, C. A. G.; Análise preliminar para a estimativa da perda de calor sensível de um fluido homogêneo térmico em um reservatório de geometria cilíndrica. Trabalho de conclusão de curso (Bacharelado - Engenharia Mecânica) - Universidade Estadual Paulista, Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá, 2013. Disponível em: https://repositorio.unesp.br/handle/11449/119280?locale-attribute=es Acesso em: 23 abr. 2019

INCROPERA, F. P.; DEWITT, D. P.; BERGMAN, T. L.; LAVINE, A. S. Fundamentos de Transferência de Calor e de Massa. 6. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2011.

INMET, Instituto Nacional de Meteorologia. Disponível em: . Acessado em: 25 mar. 2015.

JANJAI, S.; ESPER, A.; MÜHLBAUER, W. Modelling the performance of a large area plastic solar collector. Renewable Energy, Stuttgart, v. 21, p. 363-376, 2000.

KICSINY, R.; VARGA, Z. Real-time state observer design for solar termal heating systems. Applied Mathematics and Computation, v. 218, p. 11558-11569, 2012.

KICSINY. R.; NAGY. J.; SZALÓKI. C.S. Extended Ordinary Differential Equation Models for Solar Heating Systems with Pipes. Applied Energy, v. 129, p. 166-176, 2014.

PALYVOS, J. A.; A survey of wind convection coefficient correlations for building envelope energy systems’ modeling. Applied Thermal Engineering, v. 28, p. 801-808, 2008.

PEREIRA, E. B.; MARTINS, F. R.; ABREU, S. L. de; RÜTHER, R. Atlas Brasileiro de Energia Solar. 1. ed. São José dos Campos, 2006.

REJOWSKI JUNIOR, R., As Novas Fronteiras e os Desafios da Simulação de Processos Químicos, Revista Brasileira de Engenharia Química, v. 34 – nº 1, p. 7-11, 2018.

RUSSI, M. Projeto e análise da eficiência de um sistema solar misto de aquecimento de água e de condicionamento térmico de edificações para Santa Maria – RS. Santa Maria, 2012. Dissertação de mestrado.

SÃO PAULO. Lei nº 14.459, de 3 de Julho de 2007. Artigos 2º e 3º. Prefeitura do Município de São Paulo, São Paulo, 3 jul. 2007. Disponível em: < http://www3.prefeitura.sp.gov.br/cadlem/secretarias/negocios_juridicos/cadlem/integra.asp?alt=04072007L%20144590000>. Acesso em: 24 mai. 2015.

SECCHI, A.R., Modelagem e Simulação de Processos, Departamento de Engenharia Química, Escola de Engenharia, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2002.

SPIRANDELI, A. B. L.; PRADO, G. O.; SOUSA, N.G. Desenvolvimento de um destilador solar tipo escada e análise de desempenho em relação a um destilador solar com cobertura piramidal. XII Congresso Brasileiro de Engenharia Química em Iniciação Científica, UFSCar – São Carlos – SP, 2017.

WANG, Z.; YANG, W.; QIU, F.; ZHANG, X.; ZHAO, X. Solar water heating: From theory, application, marketing and research. Renewable and Sustainable Energy Reviews, Guangzhou, v. 41, p. 68 – 84, 2015.




DOI: https://doi.org/10.18554/rbcti.v4i1.3360

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