Concentrador solar cilindro com foco movel

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trabalho INTERDISCIPLINAR dirigido III
INSTITUTO POLITÉCNICO – Centro Universitário UNA
DESENVOLVIMENTO de um Concentrador Cilíndrico utilizando técnica de rastreamento solar com foco móvel
CURSO: Engenharia de Controle e Automação Professor TIDIR: Elizabeth Marques Duarte Pereira
Devanir Caetano Marques Filho, Kelen Alessandra Almeida Alves, Lucas Henrique Santana Soares, Marcus ViniciusRodrigues.

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Resumo Empregando um método de análise gráfica, este artigo visa um estudo da geometria dos concentradores solares. O trabalho tem como meta apresentar um sistema inovador de rastreamento solar com mudança do foco ao longo do dia em um concentrador solar fixo. Após esse estudo foi concebido e desenvolvido um protótipo para operar emtemperaturas superiores a 80º C, faixa que não é atendida pela tecnologia nacional de coletores planos.

Palavras-chaves Energia Solar, Rastreamento solar com foco móvel, Concentrador fixo.

Introdução

A crescente preocupação com a escassez de recursos naturais não renováveis vem proporcionando estudos de fontes de energia sustentáveis. Uma das formas de energia mais limpa e abundante nanatureza é a energia solar, que pode ser utilizada diretamente como fonte de energia térmica, para aquecimento defluidos e ambiente. ANEEL (2005)
O aproveitamento térmico para aquecimento de fluidos a média e alta temperaturas é feito com o uso de concentradores solares. Os concentradores destinam-se a aplicações que requerem temperaturas mais elevadas, e.g., refrigeração solar, aplicaçõesindustriais e produção de vapor, e sua finalidade é captar a energia solar incidente numa área relativamente grande e concentrá-la numa área muito menor, de modo que a temperatura seja substancialmente elevada.

Contudo, a necessidade de focalizar a luz solar sobre uma pequena área exige algum dispositivo de orientação e precisão óptica, acarretando custos adicionais ao sistema.
O objetivo desteprojeto é desenvolver um concentrador solar para aquecimento de fluídos, utilizando um sistema inovador de rastreamento solar com mudança do foco ao longo do dia em um concentrador solar fixo. Espera-se que o novo sistema possa substituir os modelos tradicionais disponíveis no mercado brasileiro de forma eficiente e rentável. Outro ponto importante é a automação do movimento do absorvedor na posiçãofocal.
Revisão Bibliográfica

Devido à baixa densidade de radiação solar que incide sobre a superfície terrestre, para se obtertemperaturas superiores a 80°C, utilizam-se espelhos como dispositivos concentradores. Espelhos cilindro-parabólicos são os mais simples e mais economicos, sendo que a maior parte dos refletoresprojetados temseção transversalparabólica (Figura 1.a).No entanto, osespelhos cilíndricos comseçãocircular tambémpode ser utilizado (Figura 1.b) de acordo com Riveror e Oliva (1986).

(a) Concentrador parabólico (b) Concentrador Cilíndrico

Figura 1: Formação do foco em calhas lineares: (a) Calha parabólica; (b) Calha Cilindrica.
Fonte: Stine e Geyer (2001)
Para Rabl (1976) a razão de concentração geométricaé um dos parâmetros mais importantesde um concentrador solar, definida como a relação entre a áreaprojetada da superfície refletorae a área projetada do absorvedor conforme a equação (1):
C = AaberturaAabsorvedor (1)

Classicamente, os concentradores convencionais utilizam o rastreamento solar, movendo toda a estrutura do coletor em direção ao sol para manter seu focolinear.Stine e Geyer (2001) apresentam as características dos espelhoscilindro-parabólicos em concentrar raios paralelos de luz com incidência normal em relação à abertura refletora, deixando claro que o espelho parabólico é a melhor opção neste caso, pois, de acordo com a equação (1) tem o maior razão de concentração solar, visto que tem uma menor área de absorção.
Porem, quando se tem um...
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