Monografia - Rafael Menezes - Final

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UNIVERSIDADE DE PERNAMBUCO 
Escola Politécnica de Pernambuco 
Coordenação Setorial de Pós-graduação e Pesquisa 
 
 
 
 
 
 
RAFAEL MENEZES DE BARROS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANÁLISE TÉCNICA E ECONÔMICA NA IMPLANTAÇÃO DE UM 
SISTEMA TERMOSSOLAR PARA PRÉ-AQUECIMENTO DE ÁGUA 
PARA O PROCESSO DE INVERSÃO DE AÇÚCAR NA 
FABRICAÇÃO DE BISCOITOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Recife, PE 
2019 
 
 
 
UNIVERSIDADE DE PERNAMBUCO 
Escola Politécnica de Pernambuco 
Coordenação Setorial de Pós-graduação e Pesquisa 
 
 
 
 
 
 
 
 
RAFAEL MENEZES DE BARROS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANÁLISE TÉCNICA E ECONÔMICA NA IMPLANTAÇÃO DE UM 
SISTEMA TERMOSSOLAR PARA PRÉ-AQUECIMENTO DE ÁGUA 
PARA O PROCESSO DE INVERSÃO DE AÇÚCAR NA 
FABRICAÇÃO DE BISCOITOS 
 
 
 
Monografia apresentada ao Curso de 
Especialização em Energia Solar e Eólica, 
da Escola Politécnica de Pernambuco da 
Universidade de Pernambuco para obtenção 
do título de Especialista em Energia Solar e 
Eólica. 
 
Orientador: Prof. Dr. Alcides Codeceira Neto 
 
 
 
 
 
 
 
Recife, PE 
2019 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
RAFAEL MENEZES DE BARROS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANÁLISE TÉCNICA E ECONÔMICA NA IMPLANTAÇÃO DE UM 
SISTEMA TERMOSSOLAR PARA PRÉ-AQUECIMENTO DE ÁGUA 
PARA O PROCESSO DE INVERSÃO DE AÇÚCAR NA 
FABRICAÇÃO DE BISCOITOS 
 
BANCA EXAMINADORA: 
 
Orientador: 
 
____________________________________ 
Prof. Dr. Alcides Codeceira Neto 
Universidade de Pernambuco 
 
Examinadores: 
 
 ____________________________________
 
Prof. Dr. Luís Arturo Gómez Malagón 
Universidade de Pernambuco 
 
 ____________________________________ 
 
Prof. Dr. Pedro André Carvalho Rosas 
Universidade Federal de Pernambuco 
 
 
 
 
 
Recife, PE 
2019 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“Uma mudança na nossa 
realidade, não quer dizer que 
tenhamos que mudar os 
sonhos”. (Autor desconhecido) 
 
 
 
RESUMO 
 
 
O presente trabalho aborda o estudo de viabilidade técnica e econômica na 
implantação de um sistema de geração de água quente para pré-aquecimento da 
água a ser utilizado no processo fabril de inversão de açúcar. Esse contribuirá com 
a redução de custos de fabricação de biscoitos e irá reduzir as emissões de gases 
poluentes para atmosfera. Foram utilizados dois métodos de dimensionamento, o 
proposto pela Norma ABNT NBR 15569:2008 e Carta F para calcular a fração solar 
média mensal do sistema. Utilizando a NBR 15569:2008 obteve-se uma área 
coletora de 69 m² e na Carta-F 50 m². A análise de viabilidade foi comparando-se 
a redução do uso com os custos equivalentes a utilização de gás natural, tendo um 
payback de 10 anos e VPL de, aproximadamente, R$ 295.000 durante a vida útil 
do sistema. Esse também irá contribuir com a redução de mais de 100 ton/ano de 
CO2 para atmosfera. 
Palavras-chave: SAS; Geração Termossolar; Viabilidade econômica 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ABSTRACT 
 
The present work has been approached as a process that hinders decision making 
about the decision-making process. of polluting gases to the atmosphere. Two 
sizing methods were used, established by ABNT NBR 15569: 2008 Standard and 
Chart F to calculate the average solar fraction of the system. Using a standard NBR 
15569: 2008 obtained a collective area of 69 m² and the Letter F 50 m². The 
feasibility analysis was compared to the use of natural cost equivalents, with a return 
of approximately 10 years, but with a NPV of approximately R $ 295,000 over a 
system life and also contributing to the reduction of more than 100 tons / year of 
CO2 to atmosphere. 
Keywords: SAS; economic viability; thermosolar generation 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1 - Potencial anual médio de energia solar em cada uma das 5 regiões 
brasileiras .............................................................................................................. 3 
Figura 2 - Sistema de Aquecimento Solar (SAS) por circuito direto........................ 5 
Figura 3 - Sistema de termofissão em coletor solar ............................................... 6 
Figura 4 - Sistema de Circulação Forçada ............................................................. 7 
Figura 5 -Tipos de coletores planos e curvas características de eficiência térmica.
............................................................................................................................... 8 
Figura 6 - Coletor solar em polipropileno................................................................ 9 
Figura 7 – Componentes de um coletor solar fechado ......................................... 10 
Figura 8 - Tipos de placas absorvedoras ............................................................. 11 
Figura 9 - Modelos de placas absorvedoras ......................................................... 12 
Figura 10 – Construção do tudo evacuado, instalação e princípio de 
funcionamento ..................................................................................................... 13 
Figura 11 - Diagrama simplificado de um reservatório térmico ............................. 14 
Figura 12 - Fenômeno da estratificação da água ................................................. 15 
Figura 13 - Imagem de satélite do município de Prazeres, Jaboatão dos 
Guararapes .......................................................................................................... 19 
Figura 14 - Temperaturas e Precipitações Médias - clima em Jaboatão dos 
Guararapes .......................................................................................................... 20 
Figura 15 - Irradiação solar no plano inclinado - Jaboatão dos Guararapes, PE – 
Brasil .................................................................................................................... 21 
Figura 16 - Parâmetros coletor solar MC20 (FR(τcαp)θ = 0,74 e FRUL = 5,05 ) .... 23 
Figura 17 - Irradiação no plano inclinado - maior média anual 5ºN ...................... 25 
Figura 18 - Geração de energia térmica anual para o SAS .................................. 26 
Figura 19 - Esquema da solução proposta ........................................................... 27 
 
 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1 - Distribuição mundial de coletores solares no mundo ............................. 2 
Tabela 2 – Classificações do SAS ......................................................................... 5 
Tabela 3 - Condutibilidade térmica e a temperatura máxima de utilização de três 
materiais isolantes. .............................................................................................. 10 
Tabela 4 - Grandezas dos parâmetros X e Y ....................................................... 18 
Tabela 5 - Dados Climatológicos para Jaboatão dos Guararapes ........................ 20 
Tabela 6 - Irradiação solar diária média mensal [kWh/m2.dia] ............................. 21 
Tabela 7 - Dados de fração solar para os meses do ano ..................................... 25 
Tabela 8 - Orçamento global da solução .............................................................. 28 
Tabela 9 - Dados resumos para análise de investimento ..................................... 30 
Tabela 10 - Análise de fluxo de caixa e payback do SAS ..................................... 30 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................ 1 
1.1 Panorama do aproveitamento solar termico no mundo ....................... 1 
1.2 Panorama do aproveitamento solar termico no Brasil ......................... 2 
1.3 Potencial energético no Brasil ............................................................... 2 
1.4 Objetivos gerais...................................................................................... 4 
1.5 Objetivos específicos ............................................................................. 4 
2 SISTEMA DE AQUECIMENTO SOLAR PARA BAIXA TEMPERATURAS .... 5 
2.1 Sistema de circulação natural ou termossifão ..................................... 5 
2.2 Sistema de circulação forçada (por bombeamento) ............................. 6 
2.3 Coletores solares .................................................................................... 7 
2.3.1 Coletor solar plano .................................................................................... 8 
2.3.2 Coletor solar com tubo evacuado ............................................................ 13 
2.4 Reservatório térmico ............................................................................ 14 
3 DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE GERAÇÃO DE ÁGUA QUENTE .. 16 
3.1 Necessidades energéticas do projeto ................................................. 16 
3.2 Cálculo da área coletora ....................................................................... 16 
3.3 Fração solar ou Carta F ....................................................................... 17 
4 ANÁLISE DO POTENCIAL ENERGÉTICO DO LOCAL DE APLICAÇÃO ... 19 
4.1 Índices pluviométricos do município de Jaboatão ............................. 19 
4.2 Irradiação diária média do bairro de Prazeres .................................... 20 
5 PROCESSO DE INVERSÃO DE AÇÚCAR E SUAS NECESSIDADES 
ENERGÉTICAS ................................................................................................... 22 
5.1 Preparo do açúcar invertido ................................................................. 22 
6 MODELAGEM DO SISTEMA ........................................................................ 23 
7 SOLUÇÃO PROPOSTA TÉCNICA PROPOSTA .......................................... 27 
7.1 Orçamento da solução.......................................................................... 27 
8 ANÁLISE DE VIABILIDADE ECONÔMICA .................................................. 29 
9 CONCLUSÃO E RECOMENDAÇÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ...... 31 
9.1 Conclusão.............................................................................................. 31 
9.2 Recomendações para trabalhos futuros ............................................. 31 
10 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................. 32 
1 
1 INTRODUÇÃO 
Em 12 de dezembro de 2015 foi assinado o Acordo de Paris (MMA, 2016), um 
tratado mundial onde 195 países, dentre eles o Brasil, se comprometeram com 
medidas para reduzir o aquecimento Global. Para o Brasil, um dos pilares deste 
acordo foi “Promover novos padrões de tecnologias limpas e ampliar medidas de 
eficiência energética e de infraestrutura de baixo carbono”. 
Nesta medida acordada pelo Brasil (Itamaraty, 2016) se fundamentou o presente 
trabalho, utilizando um sistema termossolar para pré-aquecimento de água, 
reduzindo a emissão de gases do efeito estufa e os custos de transformação na 
fabricação de biscoitos. 
Esta água a ser pré-aquecida, é utilizada para o processo de inversão de açúcar, 
insumo básico para fabricação de alguns tipos de biscoitos (TÚLIO e BRAGA, 
2017). Por batelada de açúcar invertido, são dosados 512 litros de água, à 
temperatura ambiente (cerca de 33ºC), aditivada com açúcar e ácido cítrico. O 
tempo de aquecimento da mistura é de 60 minutos até o atingimento de 105ºC. 
Este tempo é elevado para o processo e torna-se um ponto crítico na fabricação 
dos biscoitos. Para reduzir o risco de falha na entrega do açúcar invertido, os custos 
operacionais e emissões de gases, será estudado a implantação do aproveitamento 
solar térmico para pré-aquecimento e armazenamento de água em baixa 
temperatura sendo um “pulmão” para o processo. 
1.1 Panorama do aproveitamento solar térmico no mundo 
 
Segundo o livro disponibilizado pelo Ministério de Minas e Energia (MME), o 
Energia Solar para aquecimento de água no Brasil (Eletrobras Procel e parceiros, 
2012), a capacidade instalada no mercado mundial atingiu cerca de 172,4 GWth, o 
que corresponde a, aproximadamente, 246 milhões de m² em áreas de coletores 
solares, no último levantamento realizado. Em termos percentuais, China, Europa, 
Canadá e EUA somam 86,4% desta área. A Tabela 1 corresponde ao ranking da 
distribuição mundial de coletores solares. 
 
2 
Tabela 1 - Distribuição mundial de coletores solares no mundo 
Fonte: Weiss e Mauthner, 2011 
1.2 Panorama do aproveitamento solar térmico no Brasil 
Ainda com relação ao livro (Eletrobrás Procel e parceiros, 2012), a participaçao do 
setor solar térmico no Brasil vem crecendo nos últimos anos. No ano de 2009, o 
Brasil possuia uma área de 5,2 milhões de m² de área instalada, o que corresponde 
a, aproximadamente, 3,64 GWth.. Segundo artigo publicado pela Ribsol® (Vidal, 
2015), o Brasil, em 2015, estava ocupando o 5º lugar no ranking mundial dos 
coletores solares para aquecimento de água, tendo uma produção 6,726 GWth e 
uma área de, aproximadamente, 9,6 milhões de m², um aumento de 84,6% em 
relação ao ano de 2009. O Brasil está atrás de países como a China com 374 
milhões de m², EUA com 24 milhões de m², Alemanha com 17 milhões de m² e 
Turquia com 15 milhões de m², tendo um grande potencial ainda a ser explorado. 
1.3 Potencial energético no Brasil 
 
Para compor o Atlas Brasileiro de Energia Solar (Pereira, Martins, Abreu, & Rüther, 
2006) foi realizado um estudo, durante 10 anos (1995 a 2005), utilizando satélites 
geoestacionários, estações de superfície e de dados climatológicos de variáveis 
ambientais para modelar a composição da atmosfera e os processos radiativos que 
nela ocorrem e, suprir parte da demanda da necessidade de energia solar no 
território brasileiro. Neste estudo, foi levado em consideração dados de satélites, 
dados climatológicos, albedo de superfície, umidade relativa, altitude, base de 
dados confiáveis de irradiação solar e plataformas de coletas de dados espalhadas 
3 
estrategicamente pelas regiões do Brasil (são 98, sendo 13 delas no Nordeste). O 
Atlas Brasileiro, aponta a região Nordeste como a maior disponibilidade energética, 
seguido por Centro-Oeste e Sudeste. Conforme Figura 1. 
 
Figura 1 - Potencial anual médio de energia solar em cada uma das 5 regiões brasileiras 
 
Para o presente estudo, será abordada a região NE, especificamente em 
Pernambuco, na cidade de Jaboatão dos Guararapes, onde fica localizada a 
Indústria Alimentícia que irá utilizar o sistema solar térmico para pré-aquecer e 
armazenar a água a ser utilizada no processo de inversão de açúcar para 
fabricação de biscoitos. 
 
 
4 
1.4 Objetivos gerais 
Analisar técnico-economicamente a implantação de um sistema termossolar para o 
pré-aquecimento da água utilizada no processo de inversão de açúcar para 
fabricação de biscoitos. 
1.5 Objetivos específicos 
1. Estudar detalhes técnicos das tecnologias de captação, armazenamento solar 
térmico de baixa temperatura e o funcionamento do conjunto; 
2. Levantar dados do processo; 
3. Calcular as necessidades energéticas do processo; 
4. Analisar o potencial solarimétrico do local; 
5. Dimensionar o sistema de geração; 
6. Analisar a viabilidade econômica do sistema. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
2 SISTEMA DE AQUECIMENTO SOLAR PARA BAIXA TEMPERATURAS 
O Sistema de Aquecimento Solar (SAS) segundo a NBR15569 (ABNT, 2008), é 
composto por coletor(es) solar(es), reservatório(s) térmico(s), aquecimento auxiliar, 
acessórios e suas interligações hidráulicas. A energia solar pode ser aproveitada 
para o aquecimento da água em residências, piscinas, comércios e indústrias. Para 
isso, é necessário que a água passe por captores de energia térmica, onde a 
radiação solar incide sobre o fluido e verifica-sea transmissão do calor pelos 
processos de condução, convecção e radiação. Os SAS podem ser classificados 
por tipos, termofissão ou circulação forçada ou pelo porte da instalação (pequeno, 
médio e grande porte) como mostrado na Tabela 2. 
Tabela 2 – Classificações do SAS 
 
Fonte: Curso de Capacitação em aquecimento solar. Manual do Instrutor 
 
2.1 Sistema de circulação natural ou termossifão 
 
Este sistema é denominado circuito direto, por operar com a própria água que 
escoa entre seus componentes. Este fenômeno é chamado de termossifão. 
 
 
Figura 2 - Sistema de Aquecimento Solar (SAS) por circuito direto 
Fonte: Curso de Capacitação em aquecimento solar. Manual do Instrutor 
6 
 
O fenômeno físico da termossifão é proveniente da diferença de densidade do fluido 
quente e frio. Quando os raios solares incidem na placa coletora, a temperatura da 
água é aumentada, desta forma, a água aquecida torna-se mais “leve” e cria um 
fluxo ascendente até o reservatório térmico; já a água a fria, por tornar-se mais 
“pesada”, desce para as placas coletoras, como ilustrado na Figura 3. 
 
Figura 3 - Sistema de termossifão em coletor solar 
Fonte: http://www.rffenergias.pt/index.php/energia-solar-termica/ 
 
2.2 Sistema de circulação forçada (por bombeamento) 
 
Segundo o manual de instruções do fabricante Rinnai®, existem situações onde a 
arquitetura não permite que o reservatório seja instalado acima dos coletores e se 
faz necessário utilizar o sistema forçado, que consiste em uma pequena bomba 
(pump) circuladora, acoplada a um controlador eletrônico que opera a circulação 
da água quente mecanicamente quando necessário, ilustrado de forma simplificada 
na Figura 4. 
 
7 
 
Figura 4 - Sistema de Circulação Forçada 
Fonte: Curso de Capacitação em aquecimento solar. Manual do Instrutor 
 
2.3 Coletores solares 
 
Os captores ou coletores solares são o principal ponto do SAS e podem ser 
divididos em três grandes grupos: os coletores planos abertos, planos fechados e 
evacuados, conforme ilustra a Figura 5. Para cada tipo de coletor, existe uma forma 
construtiva associada que garante uma melhor eficiência de acordo com a 
temperatura de operação. Por se tratar de baixas temperaturas (≤50ºC), para 
aquecimento de piscinas e banho, pode ser utilizado coletores abertos. Para 
processos industriais (≥60ºC) se faz necessário uso de coletores fechados ou 
evacuados, a escolha destes vai de acordo com o custo e a área disponível para 
instalação (Rosa, Manea, & Krenzinger, 2013) 
 
8 
 
Figura 5 -Tipos de coletores planos e curvas características de eficiência térmica. 
Fonte: Curso de Capacitação em aquecimento solar. Manual do Instrutor 
 
2.3.1 Coletor solar plano 
 
Quando o coletor solar não se utiliza de concentração de radiação ou de tubos 
evacuados, tendo sua superfície absorvedora de forma plana, denomina-se o 
mesmo de coletor solar de placa plana, ou seja, o absorvedor é plano e, a tubulação 
está no mesmo plano do absorvedor (Rosa, Manea, & Krenzinger, 2013). Os 
coletores solares planos, diferenciam-se pela sua forma construtiva, podem ser 
abertos (sem caixa isolante) e fechados (com caixa isolante). 
 
 
2.3.1.1 Coletor solar plano aberto 
Segundo o manual do instrutor da Eletrobras (Pereira, et al., 2014), os coletores 
abertos apresentam elevadas eficiências para as temperaturas de operação mais 
baixas, mas à medida que essa temperatura aumenta, sua eficiência decresce 
rapidamente. Por tratar-se de aquecimento em baixas temperaturas, é utilizado 
normalmente em aquecimento de piscinas. Devido à ausência da cobertura de vidro 
e do isolamento térmico, ele não atinge temperaturas elevadas como o coletor 
coberto, podendo chegar ao máximo a 40 °C 
9 
O dimensionamento deste coletor é feito com base na área, em m² da piscina, da 
região da instalação, se tem cobertura e da sua aplicação (Komeco, 2016). 
Esse tipo de coletor é fabricado predominantemente em material polimérico, como 
o polipropileno e o EPDM, ambos resistentes ao cloro e a outros produtos químicos, 
como ilustrado na Figura 6. 
 
Figura 6 - Coletor solar em polipropileno 
Fonte: http://www.solarminas.com.br/coletor-solar-para-piscina/ 
 
2.3.1.2 Coletor solar plano fechado 
Um coletor solar plano fechado é construído com uma caixa e cobertura, 
protegendo e isolando termicamente o absorvedor e tubulações. Segundo a 
Eletrobras (Pereira, et al., 2014) os coletores solares fechados podem atingir 
temperaturas da ordem de 70ºC a 80ºC. Na Figura 7 é mostrado os componentes 
do coletor solar plano fechado. A placa é basicamente construída por cinco itens: 
caixa externa, isolamento térmico, tubos, placa absorvedora e cobertura 
transparente. 
 
10 
 
Figura 7 – Componentes de um coletor solar fechado 
Fonte: Curso de Capacitação em aquecimento solar. Manual do Instrutor 
 
2.3.1.2.1 Caixa externa 
 
A caixa externa suporta todo o conjunto, geralmente são fabricadas de alumínio ou 
material termoplástico. Os modelos fechados são fabricados com uma série de 
componentes metálicos e material isolante térmico acondicionando em uma caixa 
coberta por um vidro. (Faria, 2010) 
 
2.3.1.2.2 Isolamento térmico 
 
 O isolamento térmico é responsável por diminuir as perdas de calor do fluido de 
trabalho para o meio ambiente, podendo ser de lã de vidro, lã de rocha, espuma de 
poliuretano ou outro material isolante. Na Tabela 3, é apresentado os coeficientes 
de condutibilidade térmica para cada tipo de isolante. 
Tabela 3 - Condutibilidade térmica e a temperatura máxima de utilização de três 
materiais isolantes. 
 
Fonte: Introdução ao Sistema de Aquecimento Solar 
 
Faria (FARIA, 2010) diz que, é importante que a caixa não tenha uma vedação 
hermética, pois caso haja alguma infiltração se faz necessário o escoamento por 
11 
um orifício para não comprometer o isolamento térmico e gerar uma corrosão das 
peças metálicas que constituem o sistema. 
2.3.1.2.3 Tubos 
 
A água aquecida circula através de tubos conhecidos por aletas. Normalmente cada 
coletor tem de 8 a 12 aletas que juntas formam a chapa absorvedora. Sua 
fabricação é, geralmente, em cobre, devida sua resistência a corrosão e 
condutividade térmica. Nestes tubos a água escoa no interior do coletor, no sentido 
da aleta inferior para aleta superior. 
 
2.3.1.2.4 Placa absorvedora 
 
É a porção responsável pela absorção e transferência da energia solar para a água 
a ser aquecida, podendo ser uma peça única ou várias peças para compor a 
superfície chapa absorvedora. Para garantir eficiência na absorção dos raios 
solares incidentes a chapa absorvedora deve ser pintada com tinta preta (Figura 
8). Dependendo do tipo de tinta aplicada na superfície absorvedora ela pode reter 
até 95% de toda radiação incidente (Faria, 2010). 
 
Figura 8 - Tipos de placas absorvedoras 
Fonte: Curso de Capacitação em aquecimento solar. Manual do Instrutor 
 
Existem algumas formatações para melhorar o processo de transferência de calor 
entre a placa absorvedora e os tubos. Segundo (FARIA, 2010), a eficiência no 
processo da transferência de calor depende dos materiais utilizados e de detalhes 
técnicos da junção das aletas à chapa absorvedora, porém, nem sempre se é 
12 
possível conseguir bons resultados de condutibilidade térmica, quando se mistura 
dois ou mais metais diferentes. A Figura 9 mostra alguns tipos de junção de placas 
absorvedoras e tubos. 
 
 
Figura 9 - Modelos de placas absorvedoras 
Fonte: (Faria, 2010) 
2.3.1.2.5 Cobertura transparente 
 
A cobertura utilizada pode ser de vidro, acrílico ou policarbonato (Rosa, Manea, & 
Krenzinger, 2013), sendo sua função principal reduzir as perdas de calor para o 
ambiente sendo o mais usual o vidro, devido a sua transmissividade. Quanto maior 
a transmissividade, mais radiação solar entra no coletor e atinge a placa 
absorvedora. 
 
O vidro é transparente para a radiaçãoincidente do Sol com comprimento 
de onda de 0,5 micrometros. Ao atingir a superfície da placa parte dessa 
radiação é absorvida e o restante é refletida, retornando em direção ao 
vidro. Essa radiação é refletida com um comprimento de onda de 
aproximadamente 6,5 micrometros e, para esse comprimento de onda, o 
vidro é praticamente opaco. É justamente essa radiação refletida que 
provoca o efeito estufa entre a cobertura de vidro e dificulta a perda de 
calor por convecção. (Faria, 2010). 
 
 
 
13 
2.3.2 Coletor solar com tubo à vácuo 
 
Cada tubo evacuado consiste em dois tubos de vidro concêntricos, feitos do vidro 
de borosilicate (sílica e tri óxido de boro), extremamente forte, possui baixo 
coeficiente de dilatação térmica e alta resistência a choque térmico. O tubo exterior 
é transparente e permite que a luz solar passe completamente com reflexão mínima 
o interior recebe um revestimento especial a base de nitrito. Esta superfície é 
excelente em absorver radiação solar com perdas mínimas de reflexão. 
Durante o processo de fabricação, o ar contido no espaço entre as duas camadas 
de vidro é bombeado para fora, quando a parte superior dos tubos é exposta às 
altas temperaturas. Isto funde os dois tubos junto em um único tubo evacuado. Esta 
ausência de gases entre os tubos é o fator determinante para o elevado 
desempenho dos tubos evacuados. A Figura 10 mostra a construção de um tubo 
evacuado, instalação e princípio físico de funcionamento. 
 
 
Figura 10 – Construção do tubo de vácuo, instalação e princípio de funcionamento 
Fonte: http://www.apricus.com/ 
 
Segundo o comparativo realizado por (Rosa, Manea, & Krenzinger, 2013), os tubos 
evacuados são mais eficientes que os coletores planos, porém em locais com 
temperaturas mais baixas. Em locais com temperatura mais elevada é 
recomendado a utilização de coletores planos, devida ao custo de aquisição inferior 
(valor 1/3 mais baixo do que o tubo evacuado), ocupar menos área (metade da área 
14 
ocupada para uma mesma área de absorção) e o rendimento ser muito próximo 
dos tubos evacuados. 
2.4 Reservatório térmico 
 
Os reservatórios térmicos (RT) são tanques utilizados para armazenamento da 
água aquecida pelos coletores solares. São constituídos de um corpo interno 
cilíndrico, geralmente de aço inoxidável ou cobre, termicamente isolado (lã de vidro 
e a espuma de poliuretano são os materiais mais utilizados) para minimizar as 
perdas de calor para o ambiente. Pode ser dotado de um sistema de recirculação 
e aquecimento auxiliar para manter a temperatura interna em dias de baixa 
incidência solar. Este sistema é controlado por um termostato, aquecedor de 
passagem ou resistência elétrica blindada (ou ser híbrido) e bomba de recirculação. 
Sua construção tem que ser robusta o suficiente para suportar variações eventuais 
de pressão e expansão da água resultante do aumento de sua temperatura 
(Pereira, et al., 2014). A Figura 11 representa um esquema simplificado de um 
reservatório térmico. 
 
 
Figura 11 - Diagrama simplificado de um reservatório térmico 
Fonte: (Faria, 2010) 
 
O RT pode ser posicionado tanto na vertical quanto na horizontal, porém devido ao 
efeito da estratificação, é mais eficiente posicioná-lo na vertical. O fenômeno da 
estratificação é observado na água aquecida e ocorre devido a diferença de 
temperaturas nas camadas da água dentro do reservatório térmico, como ilustra a 
15 
Figura 12, onde a água quente tende a subir (menos densa) e a água fria a descer 
(mais densa). 
 
Figura 12 - Fenômeno da estratificação da água 
Fonte: (Faria, 2010) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
16 
3 DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE GERAÇÃO DE ÁGUA QUENTE 
Para realizar o dimensionamento do sistema de geração de água quente, deve ser 
levado em consideração a necessidade de energia do projeto, determinação da 
área coletora, fração solar e a escolha do tipo de coletor, de acordo com a tabela 
de classificação do INMETRO, visando obter os melhores parâmetros de perdas e 
geração. 
3.1 Necessidades energéticas do projeto 
 
Utilizando a fórmula fundamental da calorimetria, Equação 1, é estabelecida a 
quantidade de energia necessária mensal para o sistema. 
 
𝐿 =
𝜌 𝑉𝑚ê𝑠 𝑐𝑝 (𝑇𝑛𝑒𝑐𝑒𝑠𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒−𝑇𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙)
3600
 [kWh] (1) 
 
ρ é a massa específica da água e igual 1[kgL-1]; Vmês é o volume mensal de água 
quente; cp é o calor específico da água, considerado constante e igual a 4,18 [kJ.kg-
1C-1]; e Tnecessidade e Tinicial: temperatura requerida para a água quente e a 
temperatura inicial do processo, respectivamente. A constante 3600 é usada para 
converter a unidade de energia para kWh. 
3.2 Cálculo da área coletora 
 
Conforme a (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 2008) a área 
coletora, AC, é obtida a partir da Equação 2. 
 
𝐴𝑐 =
 (𝐿𝑑𝑖𝑎+𝐿𝑝𝑒𝑟𝑑𝑎𝑠)𝐹𝐶𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙 𝑥 4,901
𝑃𝑀𝐷𝐷𝐸 𝑥 𝐼𝐺
 [m²] (2) 
 
AC é área coletora [m²]; IG é o valor da irradiação global média anual para o local 
de instalação [kWh.m-2]; Lperdas é a somatória das perdas térmicas do circuito total 
[kWh.dia-1]; PMDEE é a produção média diária de energia específica do coletor 
solar [kWh.m-2]; e FCinstal é o fator de correção para inclinação e orientação do 
coletor solar. 
 
17 
Ainda segundo a NBR 15569, para dimensionar as perdas, Lperdas, é utilizada a 
Equação 3. 
 
𝐿𝑝𝑒𝑟𝑑𝑎𝑠 = 𝐿𝑑𝑖𝑎𝑥0,15 [kWh/dia] (3) 
 
E, no cálculo da PMDEE, a Equação 4. 
 
 𝑃𝑀𝐷𝐸𝐸 = 4,901𝑥 [𝐹𝑅(𝜏𝑐𝛼𝑝)𝜃 − 0,0249𝑥𝐹𝑅𝑈𝐿] [kWh/m² ](4) 
 
E, por fim, a Equação 5, que calcula o fator de correção para a inclinação e 
orientação do coletor solar. 
𝐹𝐶𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙 =
1
1−[1,2𝑥10−4𝑥(𝛽−𝛽ó𝑡𝑖𝑚𝑜)²+3,5𝑥10
−5𝑥𝛾²
 (5) 
 
Onde, β é a inclinação do coletor [º]; βótimo inclinação + 10º [º]; e γ é o ângulo em 
relação ao norte geográfico [º] 
3.3 Fração solar ou Carta F 
 
Para avaliação do desempenho do SAS, utiliza-se o método da Carta F, onde é 
avaliado a contribuição da energia solar na demanda total de energia para aquecer 
a água, conhecido como fração solar. Como informado em (ELETROBRAS 
PROCEL E PARCEIROS, 2012) o método foi desenvolvido por Beckmann et al. 
[1977] com base na compilação e consolidação dos resultados de várias 
simulações matemáticas e avaliações de condições operacionais reais de 
instalações de aquecimento solar. A fração solar Fi é a relação à energia gerada 
pelo SAS, QSAS, e a necessidade energética do projeto, L, mostrada na Equação 6. 
 
𝑄𝑆𝐴𝑆 = 𝐹𝑖𝐿 [kWh/mês] (6) 
 
Os valores de Fi são calculados mês a mês, de acordo com os parâmetros 
empíricos X e Y, propostos por Beckman et al. [1977]. Onde X está relacionado 
com as perdas das placas e Y depende da energia solar absorvida pela placa 
naquele mês. As Equações 7 e 8, mostram como são dimensionados os parâmetros 
18 
X e Y e, na Equação 5, como é utilizado estes valores para realizar o cálculo da 
fração solar do mês. Na Tabela 4, são mostradas as grandezas das Equações 7 e 
8. 
 
 𝑋 = 
𝐴𝑐𝐹𝑅𝑈𝐿(100−𝑇𝑎𝑚𝑏)𝑡𝑖
𝐿𝑖
 (7) 
 
 𝑌 = 
𝐴𝑐𝐹𝑅(𝜏𝑐𝛼𝑝)𝜃𝐻𝑇𝑁
𝐿𝑖
 (8) 
 
Tabela 4 - Grandezas dos parâmetros X e Y 
 
 
Segundo Klein, a determinação da fração solar é calculada pela Equação 9, da 
seguinte forma: 
 
 
𝐹𝑖 = 1,029𝑌 − 0,065𝑋 − 0,245 𝑌
2 + 0,0018𝑋2 + 0,0215𝑌³ (9) 
 
 
 
19 
4 ANÁLISE DO POTENCIAL ENERGÉTICO DO LOCAL DE APLICAÇÃO 
Para a implantação do sistema, foi escolhida uma indústria na cidade de Jaboatão 
dos Guararapes, no bairro de Prazeres, Figura 13, localizada no estado de 
Pernambuco, região Nordeste do Brasil. Segundo o Instituto Brasileiro de Geografia 
e Estatística (IBGE), o território do município é de cerca de 257,3 km², sendo 23,6 
km² compondo a zona urbana e os 233,7 km² restantes formando a zona rural.Situa-se a 08º 06' 46" de latitude sul e 35º 00' 53" de longitude oeste, estando a 18 
km ao sul de Recife. 
 
 
Figura 13 - Imagem de satélite do município de Prazeres, Jaboatão dos Guararapes 
Fonte: Google Maps® 
 
4.1 Índices pluviométricos do município de Jaboatão 
 
O município de Jaboatão dos Guararapes apresenta um clima tropical, que tem 
característica de um índice pluviométrico maior no inverno do que no verão. 
Segundo a Köppen e Geiger a classificação do clima é As e 25.3 °C é a temperatura 
média. A pluviosidade média anual é 1660 mm, como mostrado na Figura 14, 
abaixo. 
20 
 
Figura 14 - Temperaturas e Precipitações Médias - clima em Jaboatão dos Guararapes 
Fonte: Climate data.org 
 
É aferido, na Figura 14, que, 26.5 °C é a temperatura média do mês de janeiro, o 
mês mais quente do ano e, aproximadamente, 23.6 °C é a temperatura média de 
julho, sendo durante o ano a temperatura mais baixa, como mostrado na Tabela 5, 
abaixo. 
 
Tabela 5 - Dados Climatológicos para Jaboatão dos Guararapes 
 
Fonte: Climate data.org 
4.2 Irradiação diária média do bairro de Prazeres 
 
A indústria, local de aplicação desta tecnologia, tem suas coordenadas geográficas 
8°10'54.8"S 34°57'04.9"W (Google, 2019). Usando o software SunData® 
desenvolvido pela (CRESESB, 2018), onde este destina-se ao cálculo da média 
diária de irradiação em qualquer ponto do território nacional. Neste, foram inseridas 
as coordenadas geográficas da indústria, obtendo, assim, os dados de irradiação 
médio de três localidades próximas ao ponto de aplicação. São fornecidos os 
valores de irradiação solar, em kWh/m²/dia no plano horizontal, correspondentes às 
diárias médias mensais para os 12 meses do ano. 
21 
 
A Figura 15, mostra o potencial de irradiação na cidade de Jaboatão dos 
Guararapes com a localização da indústria em estudo. 
 
Figura 15 - Irradiação solar no plano inclinado - Jaboatão dos Guararapes, PE – Brasil 
Fonte: SunData® 
 
 
 
No detalhe, a Tabela 6 mostra as variações de irradiação ao longo dos meses no 
local supracitado e sua irradiação média diária IG=5,46 kWh/m²/dia. 
 
Tabela 6 - Irradiação solar diária média mensal [kWh/m2.dia] 
 
Fonte: SunData® 
 
De acordo com a Figura 14, nos meses de maiores índices pluviométricos (junho, 
julho e agosto), temos as menores médias de temperatura, aproximadamente, 24ºC 
(Tabela 5) e uma redução na irradiação solar média diária de forma significava, 
diminuindo o potencial de geração de energia térmica pelos coletores. 
 
 
22 
5 PROCESSO DE INVERSÃO DE AÇÚCAR E SUAS NECESSIDADES 
ENERGÉTICAS 
O processo de inversão de açúcar é utilizado na fabricação de bolos e biscoitos 
para modificação de propriedades físico-químicas, como explica o químico Atílio 
Vanin (TABARELLI, 2010), da Universidade de São Paulo: 
 
Quando a sacarose é misturada com água, ocorre uma 
reação química chamada hidrólise, que separa os dois 
açúcares. Esse açúcar decomposto é chamado açúcar 
invertido, explica o químico Atílio Vanin, da Universidade de 
São Paulo. O açúcar invertido, às vezes, aparece entre os 
ingredientes de biscoitos e bolos porque, quando a massa á 
aquecida, ocorre a hidrólise da sacarose presente nela. 
 
A função do açúcar invertido em biscoitos é proporcionar ao produto maciez e 
coloração caramelada. 
 
5.1 Preparo do açúcar invertido 
 
Para o processo de inversão de açúcar, cada batelada tem um volume de água de 
512 litros, à temperatura ambiente (33ºC) e é acrescido com 1.600 kg de açúcar e 
4 kg ácido cítrico. Após a adição dos aditivos, a água inicia o processo de cozimento 
com, aproximadamente, 40ºC e leva cerca e 60 minutos para atingir a temperatura 
ideal de cozimento, 105ºC. Após atingir a temperatura de cozimento, a batelada 
permanece por 40 minutos cozinhando até ser liberada e iniciar um novo ciclo. 
 
A ideia que se fundamenta este projeto é entregar a água pré-aquecida a 60ºC (ao 
invés de 33ºC), reduzindo o tempo do atingimento do setpoint de 105ºC. Desta 
forma, reduzir o consumo de gás natural, aumentar a capacidade de produção do 
açúcar invertido e armazenagem da água pré-aquecida em tanques 
(armazenamento de pelo menos 12 “bateladas”, ou seja, 6.144 litros de água). 
23 
6 MODELAGEM DO SISTEMA 
Para as necessidades energéticas do projeto, foram realizadas modelagens para 
equacionamento da capacidade de geração de energia do SAS e estudo da 
viabilidade econômica. Ao fornecedor, foi solicitado um sistema de alta eficiência, 
equipamentos com selo “A” PBE-INMETRO, com sistema integrado de controle e 
gerenciamento dos equipamentos, permitindo uma gestão adequada do SAS e uso 
racional das fontes energéticas. 
De acordo com os dados de processo, a Equação 1 foi utilizada para calcular as 
necessidades energéticas. 
Dados: 
Bateladas: 12/dia; Volume: 512 L / Batelada; ρ: 1 kg/L; cp: 4,18 kJ/kgºC; Tinicial 
:33ºC; Tnecessidade :60ºC 
 
Vmês= 
12 𝑏𝑎𝑡𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎
𝑑𝑖𝑎
𝑥
512 𝐿
𝐵𝑎𝑡𝑒𝑙𝑎𝑑𝑎
𝑥
30 𝑑𝑖𝑎𝑠
𝑚ê𝑠
= 184.320𝐿/𝑚ê𝑠 
Logo, 
𝐿 =
1𝑥 184.320𝑥4,18𝑥(60−33)
3600
∴ 𝐿 = 5.781 𝑘𝑊ℎ/𝑚ês (1) 
Para gerar 5.781 kWh/mês de energia térmica, se faz necessário calcular a área 
coletora. Um dos requisitos do projeto foi a utilização de modelo homologado pelo 
INMETRO, selo A de eficiência. O fornecedor apresentou o modelo MC20 Evo Pro, 
cujas características de ensaio estão mostradas na Figura 16. 
 
 
Figura 16 - Parâmetros coletor solar (FR(τcαp)θ = 0,739 e FRUL = 5,051 ) 
Fonte: http://www.inmetro.gov.br/consumidor/pbe/Coletor-Solar-Banho-PBE-2018.pdf 
http://www.inmetro.gov.br/consumidor/pbe/Coletor-Solar-Banho-PBE-2018.pdf
24 
No cálculo da área coletora, AC, a Equação 2, os dados de irradiação médio anual 
(IG) fornecido pelo SunData® e os parâmetros fornecidos pelo site do INMETRO, 
auxiliarão no cálculo. Porém, para utilizar a Equação 2, os parâmetros de Produção 
Média Diária de Energia Específica (PMDEE), Perdas e o Fator de Correção para 
Inclinação e Orientação do Coletor Solar (FCinstal), devem ser calculados usando as 
Equações 3, 4 e 5. 
 
𝐿𝑝𝑒𝑟𝑑𝑎𝑠 =
5.781
30
𝑘𝑊ℎ
𝑚ê𝑠
𝑥0,15 = 28,91 𝑘𝑊ℎ/𝑑𝑖𝑎 (3) 
 
𝑃𝑀𝐷𝐸𝐸 = 4,901𝑥 (0,74 − 0,0249𝑥5,05) = 3,01 kWh/m² (4) 
 
𝐹𝐶𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙 =
1
1−[1,2𝑥10−4𝑥(0−18)²+3,5𝑥10−5𝑥5²
 = 1,04 (5) 
 
De sorte que, 
 𝐴𝑐 =
 (192,7+28,91)1,04 𝑥 4,901
3,01 𝑥 5,46
 = 68,93 m² (2) 
 
Com o método da Carta F, foi realizado iterações para determinação desempenho 
do sistema de aquecimento solar a cada mês, considerando que norma ABNT NBR 
15569:2008 considera uma fração solar de 70%, foi sendo variada a área coletora 
até se obter uma fração solar média anual também de 70%, reduzindo a área 
coletora para 49 m². A Figura 17, mostra os dados de irradiação média diária 
disponibilizados pelo Cresesb para embasamento no cálculo das frações solares 
mensais. 
 
25 
 
 
Figura 17 - Irradiação no plano inclinado - maior média anual 5ºN 
 
De acordo com as Equações 7, 8 e 9, dados de ensaio da placa coletora, área 
coletora e os dados de irradiação média diária, foi calculada a fração solar 
correspondente para cada mês, como mostrado na Tabela 7. 
 
Tabela 7 - Dados de fração solar para os meses do ano 
Mês X Y 
Fração 
Solar 
Jan 2,13 1,12 0,75 
Fev 1,93 1,04 0,70 
Mar 2,13 1,16 0,77 
Abr 2,07 1,00 0,68 
Mai 2,13 0,92 0,63 
Jun 2,07 0,84 0,58 
Jul 2,13 0,88 0,60 
Ago 2,13 1,01 0,69 
Set 2,07 1,07 0,72 
Out 2,13 1,15 0,76 
Nov 2,07 1,13 0,76 
Dez 2,13 1,17 0,78 
 
O desempenho energético do sistema está mostrado na Figura 18, considerando a 
energia nominal de 5.781 kWh/mês e realizado o produto com suas respectivas 
5,8 5,9
6,0
5,3
4,7
4,5 4,5
5,2
5,7
5,9 6,0 6,1
0,0
1,0
2,0
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
k
W
h
/m
².
d
ia
Irradiação Média Diária
26 
frações solares correspondentes a cada mês, conforme mostradona Equação 6. A 
geração anual deste SAS é cerca de 48.504 kWh/ano e, em termos de poder 
calorífico, 41.733.453 kcal/ano. Consultando a tabela de poder calorífico do gás 
natural distribuído no estado de Pernambuco pela (Copergás, 2018), a tabela de 
equivalentes energéticos indica que para 1 m³ de gás natural corresponde a, 
aproximadamente, 8.500 kcal (PCI). Então, a redução de utilização combustível 
fóssil (gás Natural) é equivalente a 4.910 m³/ano. 
 
 
Figura 18 - Geração de energia térmica anual para o SAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
4.301
4.103
4.444
3.937
3.603
3.325
3.452
3.943
4.149
4.3894.3774.481
0
500
1.000
1.500
2.000
2.500
3.000
3.500
4.000
4.500
5.000
Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez
k
W
h
Geração
27 
7 SOLUÇÃO TÉCNICA PROPOSTA 
A Figura 19 mostra o esquema ilustrativo típico para a aplicação solicitada. O 
conjunto composto por reservatório térmico, coletores solares, bombas de 
recirculação, vaso de expansão, controlador solar e termostato. Como a água 
utilizada no processo de inversão de açúcar é potável, a premissa é que ela não 
entrasse em contato direto com os tubos do coletor para não haver risco de 
contaminação. Então, a solução foi incorporar um trocador de calor de placas e a 
água trocasse calor com o fluido térmico refrigerante das placas coletoras. 
 
 
Figura 19 - Esquema da solução proposta 
Fonte: Fornecedor 
7.1 Orçamento da solução 
 
Para os itens considerados para solução, a Tabela 8 mostra o detalhe dos custos 
com os equipamentos. Para o projeto executivo foi considerado todo fluxograma do 
sistema, layout em planta baixa (equipamentos, base, coletores solares, bases dos 
coletores solares), ART e visita técnica para comissionamento e start-up. 
 
 
28 
 
Tabela 8 - Orçamento global da solução 
 
PRODUTOS QTD 
PREÇO UNITÁRIO 
(R$) 
PREÇO FINAL 
(R$) 
COLETOR SOLAR 24 R$801,24 R$19.229,76 
RESERVATÓRIO TÉRMICO (2500 L) 2 R$29.011,21 R$58.022,42 
TROCADOR DE CALOR 1 R$1.914,98 R$1.914,98 
BOMBA DE CIRCULÇÃO 2 R$1.993,02 R$3.986,04 
BALANCEADOR HIDRÁULICO 6 R$314,53 R$1.887,18 
VASO DE EXPANSÃO (PRIM) 2 R$1.662,62 R$3.325,24 
CONTROLADOR SOLAR 1 R$802,97 R$802,97 
VASO DE EXPANSÃO (SEC) 2 R$2.472,43 R$4.944,86 
MANIFOLD SEGURANÇA 3 R$306,66 R$919,98 
PROJETO EXECUTIVO E 
INSTALAÇÃO 1 R$25.000,00 R$25.000,00 
VALOR TOTAL (R$) R$120.033,43 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
29 
8 ANÁLISE DE VIABILIDADE ECONÔMICA 
Para a análise de viabilidade econômica deste projeto, será utilizado o conceito de 
payback descontado e Valor Presente Líquido (VPL). Segundo (Carmona, 2009), o 
payback é uma ferramenta para indicar o tempo de retorno de um dado 
investimento realizado em um projeto, ou seja, quanto menor o tempo de 
recuperação do capital melhor será o projeto. Mas este método não leva em 
consideração o valor do capital no tempo, sendo uma desvantagem. O cálculo do 
payback é mostrado na Equação 10. 
 
𝑃𝐵 =
𝑉𝑖
𝐹𝑐
 (10) 
 
Onde, PB é o payback ; Vi é o valor do investimento; e Fc é o fluxo de caixa gerado, 
podendo ser em meses, semestres, anos, etc. O tempo de retorno do investimento 
é aceito se for inferior a um valor pré determinado. 
A técnica do VPL, informa se o investimentro trará um valor positivo ou não, ou 
seja, se o fluxo de caixa futuro irá superar o valor investido. O critério de aceite será 
o VPL ser maior que zero, ou seja, VPL positivo, a Equação 11 mostra como é feito 
o cálculo. 
 
𝑉𝑃𝐿 = ∑
𝐹𝐶𝑡
(1+𝑘)𝑡
𝑛
𝑛=1 − 𝐼𝐼 (11) 
 
Onde, VPL é o valor presente líquido; FCt é o fluxo de caixa no tempo t; K é o custo 
de capital; e II é o valor do investimento do projeto. No presente projeto, as Tabelas 
9 e 10 resumem as análises financeiras. 
 
 
 
 
 
 
 
 
30 
Tabela 9 - Dados resumos para análise de investimento 
 
 
Tabela 10 - Análise de fluxo de caixa e payback do SAS 
 
 
Verifica-se que o período onde a diferença no fluxo de caixa se torna positiva 
significa que ocorreu o retorno do investimento, no ano 10. O payback duration, ou 
seja, retorno investido após a amortização do investimento, durante a vida útil do 
equipamento (até 25 anos) será de R$ 294.182,02. 
 
31 
9 CONCLUSÃO E RECOMENDAÇÕES PARA TRABALHOS FUTUROS 
Neste capítulo serão apresentadas as conclusões do presente trabalho e as 
recomendações para a continuidade dos trabalhos nesta área de estudo. 
9.1 Conclusão 
 
Com a implantação do SAS, estima-se a redução de, aproximadamente, 5 mil 
m³/ano do uso de gás natural e, segundo cálculos realizados com a ferramenta 
disponibilizada pelo (TJPR, 2019), cerca 113,37 ton CO2/ano deixarão de ser 
emitidas para atmosfera para realizar apenas o aquecimento de água. E, ainda de 
acordo com (TJPR, 2019), para cada tonelada de CO2, é necessário, 
aproximadamente, o plantio de 7,14 árvores para que o planeta não sofra pelos 
danos dessas emissões. Sendo assim, considerando uma média de 409 m³/mês 
que seriam necessários para aquecer o volume de água solicitados para o preparo 
do açúcar invertido, teriam de ser plantadas cerca de 809 árvores. 
Na análise do investimento, o tempo de retorno é relativamente longo, 10 anos, 
porém, segundo o fabricante, as placas coletoras têm uma boa performance por 
até 25 anos, isso garante a redução do custo de transformação do produto por mais 
15 anos após o payback, totalizando um montante, a valor presente, de R$ 
294.182,02. 
Ao considerar o sistema de aquecimento solar SAS de água definido neste projeto, 
e tomando o método de dimensionamento da área coletora pela Carta F como 
referencial, conclui-se satisfatório os resultados apresentados e um excelente 
investimento. 
9.2 Recomendações para trabalhos futuros 
 
Por não ser o objetivo deste trabalho, não foi avaliado impacto no rendimento do 
sistema a necessidade de introduzir um trocador de calor de placas para 
atendimento da segurança alimentar. Recomenda-se para trabalhos futuros, o 
estudo do impacto da perda de com a inserção do trocador de calor. 
Por fim, sugere-se também, realizar a análise do impacto das perdas específicas 
no reservatório térmico, modelando de acordo com os dados fornecidos pelo 
INMETRO. 
32 
10 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
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aquecimento solar de água em circuito direto - Projeto e instalação. ABNT. Rio 
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04.9%22W/@-8.181876,-
34.9535427,17z/data=!3m1!4b1!4m20!1m13!4m12!1m4!2m2!1d-34.9354346!2d-
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