Otimização de um aquecedor solar de baixo custo em função da inclinação da placas coletoras

Páginas: 25 (6100 palavras) Publicado: 22 de outubro de 2012
LE501 - Otimização de aquecedor solar de baixo custo em função da inclinação das placas coletoras

Resumo
Existem vários estudos sobre aquecedores solares que envolvem sua produção,
aplicação e rentabilidade. Contudo um ponto se mostra deficiente e m a nálises; esse
ponto e nvolve a a ngulação de posicionamento das placas coletoras em relação aos
diferentes ângulos possíveis com asuperfície horizontal.
Visando aprimorar o s conhecimentos de Fenômenos do Transporte e os estudos
nessa parte angular, o presente projeto realiza a nálises matemática e experimentais dos
ângulos de uma placa solar para chegar ao â ngulo ó timo na região de Limeira.

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SUMÁRIO

Introdução.... 51 Fundame ntação teórica.... 6
1.1 Condução ....6
1.2 Convecção....7
1.3 Radiação....9
1.4 Incidência solar em uma placa inclinada .....10
1.4.1 Disponibilidade de radiação solar no Brasil..... 10
1.4.2 A constante solar.....12
1.4.3 Orientações para dimensionamento...... 13
1.4.3.1 Angulações geográficas......13
1.4.3.2 Declinação.....13
1.4.3.3 Outros ângulos.....15
1.4.4 O fatorgeométrico.....15
1.4.5 Energia solar útil e a utilizada.......16
1.5 Aquecedor solar de baixo custo .....17

2 Objetivos

19

2.1 Objetivo gera l.....19
2.2 Objetivos específicos....19

3 Parte experimental..... 20
3.1 Lista de materiais e montagem do aquecedor .....20
3.2 Métodos de Cálculo..........................23
3.2.1 Cálculo da energia requerida.....23
3.2.2 Cálculo para osâ ngulos....................25
3.3 Testes realizados..........26
3.3.1 Ângulo de 230 .......26
3.3.2 Ângulo de 330 ......27
3.3.3 Ângulo de 430 ........27

4 Resultados e discussão....... 27
4.1 Condições adversas...........27
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4.2 Experimentação com ângulos ...................285 Conclusões e recomendações ..... 28
5.1 O melhor ângulo...................28
5.2 Recomendações para futuras investigações......28

6. Referências............... 29

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Introdução
A radiação solar é a principal fonte de e nergia para o planeta Terra, dela
derivam- se quase tosas asoutras formas de energia, entretanto seu aproveitamento para
a conversão direta em energia térmica ainda é bastante limitado. Esta limitação deve,
e m parte, ao custo de instalação que é muito caro, por esse motivo escolhemos o
aquecedor solar de baixo custo (ASBC), que custa cerca de 10% do tradicional
(WOELZ, 2002) e possui grande informação sobre.
Durante o ano o sol irradia sobre aatmosfera aproximadamente 1,5125 x 1018
kWh de energia (Fraidenraich & Lyra, 1995), cerca de 10.000 vezes o consumo mundial
de energia neste período (Centro de referência para energia solar e eólica Sérgio de
Salvo Brito, 2005). Somente uma pequena parte disso é usado no aproveitamento direto
da energia solar, dentre as formas desse uso direto podemos citar os coletores solares
que usam a radiaçãosolar para o aquecimento direto da água, células solares
fotovoltaicas para geração de energia elétrica, entre outros.
Contudo, mesmo tendo o uso de energia solar um grande p otencial, o processo
de foto aquecimento não consegue aproveitar toda a energia solar incidente no módulo,
atingindo níveis de rendimento de 52%, para coletores de PVC sem cobertura de vidro
(PIZZOL,2002). Paraexemplificar podemos citar o processo de prod ução fotovoltaica
com silício, que usa placas com o mesmo tipo de angulação do aquecedor solar e na

excitar os elétrons, dando origem à corrente elétrica (Sayigh, 1977). Os fót ons que não
geram corrente elétrica produzem apenas calor, o que proporciona uma perda de
aproximadamente 31%.

Dado fornecidos pela Eletrobrás (BRASIL, 2004) mostram

que...
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