Sumário (1)

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Fenômenos de Transporte 
Projeto Integrador
Talita Carolayne
 Laurieti gomes
andré barcelos
CORONEL FABRICIANO,
2017
INTRODUÇÃO
CONCEITO E DEFINIÇÃO
O calor, também chamado de energia calorífica, é um conceito da área da física que determina a troca de energia térmica entre dois corpos. Essa transferência de energia tem a finalidade de atingir o equilíbrio térmico entre dois corpos, ou seja, a mesma temperatura. Assim, um corpo mais quente transfere calor para um corpo mais frio até que ambos tenham a mesma temperatura. A transferência de calor de um corpo para outro pode ocorrer por meio de três formas: RADIAÇÃO, CONDUÇÃO E CONVECÇÃO.
 A Radiação térmica, também conhecida como Irradiação Térmica. Por meio das ondas eletromagnéticas ou ondas de calor de um corpo ocorre a transferência de energia térmica. Nesse caso, as partículas elétricas de um objeto aumentam, da mesma forma que sua energia cinética. Como essas ondas podem propagar-se no vácuo, não é necessário que haja contato entre os corpos para haver transferência de calor. Todos os corpos emitem radiações térmicas que são proporcionais à sua temperatura. Quanto maior a temperatura, maior a quantidade de calor que o objeto irradia. Um exemplo desse processo é o que acontece com a Terra, que, mesmo sem estar em contato com o Sol, é aquecida por ele. 
O calor também pode ser transferido de um meio para o outro por meio da condução. A energia calorífica é transmitida por meio de corpos sólidos que aquecem, seja pelo calor do fogo, ou pelo contato com outro mais quente. Assim, quando aquecemos um corpo sólido, a energia cinética aumenta e consequentemente, a agitação das moléculas. Para entender melhor esse processo de transferência de calor, imagine a seguinte situação: segurando uma barra de ferro em uma das suas extremidades e colocando a outra ponta sobre uma chama, ela começará a aquecer. Primeiramente, a parte que está sobre o fogo terá sua temperatura elevada, pois a chama está transferindo energia para a barra. As moléculas que a constituem começarão a ficar agitadas e chocar-se-ão com as outras que não estão em contato com o fogo. Essa agitação será transmitida de molécula para molécula até que todo o objeto fique aquecido.
É assim que ocorre a condução de calor, a energia propaga-se em virtude da agitação molecular. Esse processo é mais eficiente em materiais como os metais, que são bons condutores de calor. Isso também explica o motivo das panelas serem feitas de metal.
Por fim, há a convecção, esse tipo de transmissão de calor ocorre em substâncias que estejam no estado líquido ou gasoso. Criam-se correntes circulares chamadas de "correntes de convecção", as quais são determinadas pela diferença de densidade entre o fluido mais quente e o mais frio. O exemplo a seguir descreve como acontece a convecção: ao colocar água para ferver, a parte que está próxima ao fogo será a primeira a aquecer. Quando ela aquece, sofre expansão e fica menos densa que a água da superfície, sendo assim, ela desloca-se para ficar por cima, enquanto a parte mais fria e densa move-se para baixo. Esse ciclo repete-se várias vezes e forma uma corrente de convecção, que é ocasionada pela diferença entre as densidades, fazendo com que o calor seja transferido para todo o líquido
ENERGIA SOLAR NO BRASIL
O Brasil tem potencial para desenvolvimento da energia solar acima de outras nações em que essa fonte já é utilizada. Os incentivos existentes no País para essa fonte, alguns exclusivos, são insuficientes para torná-la viável. Além da inviabilidade econômica, para a microgeração e a minigeração distribuídas o investimento inicial é um obstáculo, principalmente em residências. Apesar das oportunidades, há obstáculos institucionais e tributários para o desenvolvimento dessa fonte de energia.
Serão apresentadas considerações acerca da viabilidade da implantação dos painéis fotovoltaicos. Inicialmente, será abordada a vocação brasileira para aproveitamento da fonte solar. Segundo Pereira et al. (2006: 31), a menor irradiação global no Brasil é de 4,25 kWh/m2 (no litoral norte de Santa Catarina) e a maior é de 6,5 kWh/m2 (norte da Bahia). Em virtude disso, a irradiação solar global incidente em qualquer região do território brasileiro varia de 4.200 a 6.700 kWh/m2 /ano, superior às verificadas em outros países que hoje são expoentes do uso da energia solar: 900 a 1.250 kWh/m2 /ano na Alemanha; 900 a 1.650 kWh/m2 /ano na França; e 1.200 a 1.850 kWh/m2 /ano na Espanha.
A Figura 1 mostra os índices de radiação solar ao longo do território brasileiro. 
Figura 1– Radiação solar horizontal global anual (kWh/m2 /dia)
 
Fonte: Solar and Wind Energy Resource Assessment (SWERA)
Considerando as informações da Figura 1, pode-se constatar que os maiores índices de radiação solar estão nos seguintes Estados: Bahia, Piauí, Paraíba, Rio Grande do Norte, Ceará, Tocantins, Goiás, Minas Gerais e São Paulo.
Frequentemente, a energia solar é apontada como uma forma de aperfeiçoar a gestão dos recursos energéticos mundiais e brasileiros. No caso do Brasil, são usuais afirmações de que esta fonte de energia não é utilizada como deveria. O fato de o índice de radiação solar no Brasil ser elevado corrobora a visão de que há oportunidades para a energia solar em território brasileiro. Além da vocação natural, conforme explicitado na Seção 5 deste estudo, já há, no Brasil, políticas públicas que podem dar importante impulso no uso da fonte solar e, consequentemente, em sua participação na matriz energética brasileira. A mudança na matriz energética brasileira nos próximos anos também pode impulsionar a energia solar. O Plano Decenal de Expansão de Energia (PDEE) 2023 prevê a queda, em termos proporcionais, da geração de fonte hidráulica, e um aumento correspondente na participação de outras fontes renováveis, em especial, a eólica.
Ecológica e econômica, a energia fotovoltaica domiciliar vem se tornando, cada vez mais, uma opção para quem deseja diminuir a conta de luz e cuidar do meio ambiente. O Brasil é um dos países com maior incidência de raios solares e, através de medidas que vêm sendo tomadas pelo governo federal, em parceria com a iniciativa privada, tem-se investido cada vez mais em microgeradores de energia residencial. Segundo recente pesquisa realizada em Porto Alegre, uma família que consome 300 kv/mês gasta em torno de 160 reais de conta de luz. Se o investimento com geração de energia solar for de cerca de 20 mil, o retorno virá em aproximadamente sete anos. No entanto, o aumento constante dos custos com energia elétrica faz com que esse tempo estimado diminua. Além disso, o excedente pode ser comprado pela distribuidora local, e se reverte em créditos revertidos para o consumidor.
Entre as vantagens da energia solar fotovoltaica, estão:
– Não emite poluentes e a poluição decorrente da instalação é muito pequena e controlável;
– A manutenção é mínima, assim como os custos para manter o equipamento;
– Pode ser instalada em locais remotos, pois não exigem redes de distribuição;
– Os painéis estão cada vez mais tecnológicos, potentes e acessíveis.
As alternativas energéticas à produção são importantes para evitar o aumento da participação das fontes fósseis de energia. O esforço nacional é chegar a 2020 com o mesmo padrão de emissões de 2005. "Há potencial de redução do consumo de energia elétrica em até 17% nos horários de pico, com aquecimento da água do banho por energia solar. Estamos buscando esse caminho", afirma Eduardo Assad.
Opções populares - Por meio da Portaria 238, de 21 de junho de 2009, o MMA criou um grupo de trabalho para incentivar o uso de Sistemas de Aquecimento Solar de Água, incluindo os conjuntos habitacionais do Programa Minha Casa Minha Vida.
O sistema de aquecimento residencial de água por energia solar mais indicado é por circulação natural ou termossifão, pela sua simplicidade, confiabilidade e necessitar de pouca manutenção. A circulaçãoocorre devido à diferença de densidade entre a água fria e a água quente, por convecção. Suas vantagens são a de não consumir energia elétrica, não causar poluição e proporcionar pouca manutenção, que está restrita à limpeza dos vidros.
TIPOS E MODELOS DE AQUECEDORES SOLARES DESENVOLVIDOS PARA AQUECIMENTO DE ÁGUA
Um sistema básico de aquecimento de água por energia solar é composto de coletores solares (placas) e reservatório térmico.
As placas coletoras são responsáveis pela absorção da radiação solar. O calor do sol, captado pelas placas do aquecedor solar, é transferido para a água que circula no interior de suas tubulações de cobre.
O reservatório térmico é um recipiente para armazenamento da água aquecida. São cilindros de cobre, inox ou polipropileno, isolados termicamente com poliuretano expandido sem CFC, que não agride a camada de ozônio. Desta forma, a água é conservada aquecida para consumo posterior. A caixa de água fria alimenta o reservatório térmico do aquecedor solar, mantendo-o sempre cheio.
DESCRITIVO DE OPERAÇÃO E FUNCIONAMENTO DO DISPOSITIVO DE AQUECIMENTO DE ÁGUA PROPOSTOS	
SISTEMA ESPIRAL DE MANGUEIRA PRETA 
Trata-se de uma mangueira preta enrolada em formato espiral colocada sobre uma caixa de madeira inclinada, que pode ser coberta por um plástico ou vidro, sobre cuja superfície o sol incide, aquecendo o líquido dentro da mangueira. Tal esquema costuma ser aplicado em piscinas de maneira improvisada, com utilização de caixa e vidro de cobertura. Os materiais utilizados, assim como no caso do ASBC, são de fácil obtenção em estabelecimentos comerciais. A dinâmica de construção é simplificada, não exigindo equipamentos sofisticados ou esforços acentuados
MATERIAL UTILIZADO
Os itens utilizados para construir o protótipo de sistema espiral de mangueira preta foram: spray esmalte sintético preto; kit de silicone 270 mL; durepóxi 250g; Madeirit (gaveta) 0,41 x 0,35 x 0,10 m; mangueira preta PVC ¾”; caixa de isopor 24L; cola de madeira (250mL) e 50 pregos. A lista de componentes é caracterizada por materiais simples e de custo relativamente baixo, bem como fácil manuseio para construção. A sequência de construção inicia-se enrolando-se a mangueira em uma peça de Madeirit com um furo lateral, feito para passagem da conexão de saída da água. Em seguida, são feitas as fixações da mangueira e das laterais da caixa no madeirit, bem como fixadas as conexões de entrada e saída no reservatório. Por fim, é aplicada tinta preta no conjunto e feito teste de estanqueidade
PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO 
A própria mangueira atua como um coletor solar, absorvendo a energia da radiação e transmitindo-a para a água em seu interior. A entrada da água fria acontece no raio da espiral e ela percorre todo o comprimento da mangueira, recebendo calor, obtendo sua temperatura máxima na saída localizada na lateral da espiral. Portanto, observa-se um gradiente de temperatura, partindo do raio com água fria recém-adicionada ao equipamento, até o centro da espiral, no extremo do raio no sistema com maior temperatura. Considerando as características de perda de carga da mangueira, no entanto, faz-se necessário, no sistema, uma bomba que auxilie o fluxo de água a percorrer todo o caminho. Em alguns casos de maior exigência, é também utilizada uma cobertura de vidro, de maneira a otimizar o sistema e conter a refração da irradiação. Como o vidro tem um custo relativamente elevado e exige um manuseio mais complexo, com ferramentas de uso profissional e ajustes mais precisos, foi desconsiderado do projeto deste estudo, já que se busca um sistema de baixo custo.
BALANÇO DE CALOR SIMPLIFICADO DA TRANSFERÊNCIA DE CALOR DO DISPOSITIVO PROPOSTOS
Para a coleta de dados dos protótipos, algumas premissas básicas foram adotadas, a fim de obter resultados comparativos. Foram estabelecidas as mesmas varáveis de localização, referências climáticas, ângulo de inclinação do coletor e também adotadas as recomendações da NBR 10184, com medições antes e após o meio-dia solar.
DIAGRAMA FUNCIONAL DO CIRCUITO COMPLETO DO DISPOSITIVO DE AQUECIMENTO DE ÁGUA PROPOSTO
Como funciona o aquecimento solar
A energia solar térmica consiste no aquecimento de um fluido de trabalho através da conversão da radiação do sol em energia térmica.
O sistema de aquecimento solar é divido em três subsistemas básicos. São eles:
• Captação: composto pelos coletores solares por onde circula o fluido a ser aquecido e pelas tubulações de ligação entre os coletores e entre a bateria de coletores e o reservatório térmico. Em instalações maiores há ainda a bomba hidráulica. No Brasil, o fluido de trabalho mais usado é a água;
• Armazenamento: composto pelo reservatório térmico e pelo sistema complementar de energia;
• Consumo: composto por toda a distribuição hidráulica entre o reservatório térmico e os pontos de consumo.
 
 
BIBLIOGRAFIA 
Toda matéria. Propagação de calor. Disponível em: https://www.todamateria.com.br. Acessado em 06 de nov. de 2017. 
Educação Globo. Assunto térmica propagação do calor. Disponível em: http://educacao.globo.com/. Acessado em: 06 de nov. de 2017. 
Quantun Engenharia. Energia solar economia e sustentabilidade. Disponível em: http://www.quantumengenharia.net.br/energia-solar-economia-e-sustentabilidade.Acessado em 06 de nov. de 2017. 
Scielo. Eargl. Disponível em: http://www.scielo.br/pdf/eagri/v30n1/a02v30n1 Acessado em 06 de nov. de 2017. 
BRAZIL, O.A.V. Regulação e apropriação de energia térmica solar pela população de baixa renda no Brasil. 2006. 121 f. Dissertação (Mestrado em Regulação da Indústria de Energia) - Universidade Salvador, Salvador, 2006