Sistema de aquecimento solar de água: simulação e análise

Autores

  • Stella Ramos Tavares
  • Nádia Guimarães Sousa Universidade Federal do Triângulo Minerio

DOI:

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

Palavras-chave:

Aquecimento, Energia solar, Modelagem matemática.

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.

Biografia do Autor

Stella Ramos Tavares

Mestre em Engenharia Química pela Universidade Federal de Uberlândia

Nádia Guimarães Sousa, Universidade Federal do Triângulo Minerio

Departamento de Engenharia Química - DEQ

Modelagem, simulação e controle de processos químicos

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: <http://www.dasolabrava.org.br/informacoes/beneficios-do-aquecimento-solar/>. 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: <http://www.inmet.gov.br/portal/>. 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.

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Publicado

2019-05-07

Como Citar

Tavares, S. R., & Sousa, N. G. (2019). Sistema de aquecimento solar de água: simulação e análise. Revista Brasileira De Ciência, Tecnologia E Inovação, 4(1), 15–31. https://doi.org/10.18554/rbcti.v4i1.3360

Edição

Seção

Artigos