DESENVOLVIMENTO DE AQUECEDOR DE AR COM O USO DOS CONCEITOS DE ENERGIA SOLAR TÉRMICA

Resumo

Este estudo teve como premissa o desenvolvimento de um módulo de aquecimento de ar utilizando os conceitos de energia solar térmica obtidos na disciplina de Energia Solar do curso de Engenharia de Energia. O módulo foi construído a partir de materiais reaproveitados e alguns materiais comerciais. O módulo consiste em uma tubulação metálica interior a uma caixa isolante térmica, com um sistema de ventilação para injetar ar na tubulação. Os objetivos do estudo foram estabelecer os parâmetros de rendimento energético e de vazão de ar na entrada e saída do módulo. Para a análise dos resultados foram utilizadas as equações de radiação solar e balanço de energia de Sentelhas e Angelocci (ESALQ/USP: 2012). No dia da coleta de dados, mediu-se a angulação do módulo, a tensão no circuito de ventilação, a vazão mínima de ar na entrada para o sistema estabilizado e a temperatura na entrada e saída. O módulo foi montado em uma angulação a 36,31º do solo, direção oeste. As temperaturas de entrada e saída foram mensuradas vinte e duas vezes, com intervalo de dez minutos entre medições, das 15:12h às 18:42h do dia 24 de setembro de 2017. Este dia apresentava-se com Transmitância Global de 0.75 (nebulosidade em torno de 25%) e temperatura média de 20ºC. O rendimento médio do sistema para esse intervalo de tempo foi de 58,31%, e o rendimento máximo de 68,3%. A temperatura máxima atingida pelo ar na saída foi de 74,5ºC. A máxima irradiância solar medida foi de 878,152 W/m². A área da seção transversal da tubulação é de 0,001194m². Através da utilização de um anemômetro, obteve-se a velocidade na entrada da tubulação de 2,262 m/s. Desse modo, tem-se a vazão da entrada de 0,0027m³/s. Os resultados obtidos possuem correlação direta com o fato do ar atmosférico ser um fluido compressível, produzindo, dessa forma, resultados com alta eficiência energética e pouca vazão na saída da tubulação, em função da densidade do fluido. Em termos de perspectivas futuras, pretende-se a realização de novas medições em dias de maiores índices de irradiância solar e temperatura. Por fim, como aplicações para o projeto, pode-se citar a secagem de grãos, tanto a nível industrial como rural, assim como o aquecimento de ambientes; também o desenvolvimento industrial de um módulo com vistas a obter-se um rendimento ainda maior para esse tipo de aquecedor.