Em indústrias boa parte do transporte de resíduos, produto final ou matérias primas são feitos através de correntes transportadoras. São equipamentos robustos, mas sujeitos a trabalhos extremamente severos. O regime de trabalho, imposto a estes equipamentos os tornam muito suscetíveis ao desgaste e quebras. O projeto de tais equipamentos requer além de conhecimentos de materiais, conhecimento da exigência da área onde será aplicado e obediência às leis que regem o contato entre corpos. Projetar equipamentos industriais requer além de conhecimentos técnicos voltados para o cálculo do equipamento em si, experiência de campo para compreender o regime de trabalho do equipamento, reconhecer os pontos fracos em projetos semelhantes construídos anteriormente, saber combinar soluções já implementadas em outros equipamentos, conhecer o comportamento dos operadores envolvidos na utilização da máquina.

Observa-se na prática que em muitos casos quando um projeto apresenta desgaste acelerado de seus componentes parte-se para duas soluções de imediato: instalar novos componentes com dureza maior (maior custo em tratamentos térmicos) ou instalar componentes mais caros, produzidos por empresas de renome que detêm conhecimento de técnicas avançadas em materiais mais nobres ou tratamentos especiais (custo elevado). Nos dois casos o que o projetista faz é estender um pouco mais a vida útil da máquina com um aumento de custo relativamente alto. Diz-se que quando é necessário aumentar a dureza de um determinado material esta na hora de rever o projeto ou o material aplicado. Aumento de dureza quase sempre representa aumento de custos.  

 

 Continua...

Escolher uma carreira profissional para boa parte das pessoas não é tarefa fácil. Uma vez escolhida, se for engenharia a escolha, concluir o curso e iniciar a carreira será um desafio tão grande ou maior. Tudo vai depender: das competências, da paixão, da sorte, da ajuda das pessoas, estar no lugar certo na hora certa, etc. A engenharia começa a sua seleção durante o curso, basta ver os poucos que se formam. Em sua maioria apenas aqueles que possuem o perfil certo para engenharia vão chegar ao final do curso. Assim é um curso relativamente fácil de entrar, pois os vestibulares são pouco concorridos, mas um curso difícil de sair. Para aqueles que conseguiram sair dele como engenheiros ainda há a prova de fogo que é conseguir uma posição no mercado, ai entra os critérios de competência pessoal e profissional. Pessoal porque o mercado hoje não esta só preocupado com o profissional, o que você é como pessoa em muitos casos é até mais importante, afinal consegue-se ensinar alguém a trabalhar, agora ensinar caráter e valores pessoais é praticamente impossível a um adulto. Se você possui as competências pessoais e profissionais, estava no lugar certo na hora certa, ou teve a indicação certa, você entra no mercado. Mas ainda há um problema, se o que te levou a conseguir a sua posição de engenheiro foi uma indicação (vale para qualquer profissão) você precisa fazer valer esta indicação, porque ela te coloca na posição, mas não a garante, a menos que você realmente seja bom, caso contrário você vai durar tanto quanto quem lhe indicou ou menos ainda, pois quem lhe indicou pode não estar disposto a colocar o pescoço a premio por você. Então mãos a obra, jogue duro e trabalhe muito, dando os resultados que a empresa precisa, ou mais ainda, para garantir de vez sua posição  supere os resultados esperados.

                Uma vez se estabelecido, você precisa sobreviver ao mercado a que você esta inserido, ai entra as competências pessoais, seria uma maravilha se sobrevivêssemos apenas com as competências técnicas. Diariamente alguma situação vai exigir de você uma dose de paciência, politica, resiliência (não é só aço que precisa possuir esta característica), entre outras. Fique atento, quando digo ser politico é uma dose muito pequena, para alguém com cargo técnico, se for um pouco maior é equivalente a ser puxa saco, se for muito grande ai é safadeza. É preciso ser muito prudente ao usar os dons políticos, tem que agradar na medida certa, sem colocar em risco sua competência técnica. Por exemplo, nunca tomar uma atitude que coloque em risco segurança de pessoas, e nunca colocar em risco seu nome como engenheiro. A experiência mostra que adquirir credibilidade é difícil, mas perde-la é muito fácil, se pegar fama de ser um profissional ruim ela dificilmente sairá de você e vai se espalhar rápido por onde você for, tome cuidado.

                A engenharia é um ramo muito vasto, você pode ter sucesso em diversas áreas: manutenção, projeto, gestão e nos mais variados ramos de negocio: químico, petroquímico, automotivo, mineração, agrícola, etc. Praticamente não há limites. E dentro de cada ramo da engenharia do tipo de negócio em que você esta, ainda terá a chance de se especializar em algo ou se tornar um generalista, conhecendo de tudo um pouco. O que fazer então? Qual ramo de negócio seguir? Qual área da engenharia? Ser especialista ou ser generalista? Trabalhar em pequena ou grande empresa? Iniciativa privada ou pública? Depois de estar dentro deste universo, saber para onde ir dentro dele e acertar na escolha é outro grande desafio a se vencer.

Em se tratando de qual ramo de negócios atuar muitas vezes o engenheiro fica limitado pelos negócios existentes na região em que estuda ou reside no meu caso por exemplo apesar de ser apaixonado por automóveis na minha região os negócios que possuíam indústria eram de outros ramos, optei por um, mas meio que levado pelas oportunidades de estágio, não por conhecer o negócio, ainda não entendia de mercado para fazer uma escolha baseada em critérios técnicos, acabei escolhendo o ramo certo, o que escolhi é um ramo bem estável e pouco suscetível a crises, no Brasil tem crescido muito nos últimos anos impulsionado pelos altos custos de fábricas europeias. Assim, o desafio da escolha do ramo de negócio a atuar vai depender da mobilidade do engenheiro recém formado e das oportunidades do mercado, você pode ser apaixonado como eu por um determinado ramo, mas não vai ficar esperando um oportunidade, vai agarrar aquela que se mostrar mais facilmente, mas vai ter que se apaixonar por esta, visto que não dá pra ser um profissional de sucesso se for infeliz na escolha que faz. Hoje apesar de não estar no ramo que era a paixão de infância, faço o que gosto no ramo que escolhi e vivo feliz, atuo a 17 anos no mesmo ramo e já passei por 3 empresas do setor em 3 estados diferentes do país. Agora qual o ramo da engenharia seguir na empresa que você escolheu? Também é algo que em boa parte das vezes acaba acontecendo e você pode gostar ou não, mas ai vai depender do seu perfil ficar em um determinado setor. Se o engenheiro foi muito bem em calculo na escola e é mais acadêmico muito provavelmente se dará bem na área de projetos ou pesquisa. Neste caso é bom tomar cuidado, grandes empresas possuem departamentos de projeto que não projetam, na verdade fazem gestão de implantação de projetos, pois compram a engenharia destes de outras empresas, se você quer projetar algo precisa entrar em uma empresa de projetos. Eu escolhi ou fui escolhido pelo ramo de manutenção que apesar de ser um dos ramos que menos remunera na área de engenharia é o que menos esta suscetível a crises e a falta de oportunidades, afinal se você construir uma planta industrial de qualquer ramo de negócio vai ter que fazer manutenção e mesmo na crise se você quer manter sua planta operando ainda que de forma limitada você terá que fazer manutenção. Por outro lado você precisa ter o perfil certo também para este setor, é preciso ser criativo, pensar rápido, ser bom em dar soluções, provavelmente não vai ter tempo de utilizar os cálculos que aprendeu na escola e este seu lado do engenheiro pode atrofiar bastante. É preciso ser prático, se você não tem muita habilidade manual não é um bom lugar pra você. Dentro da manutenção você pode se especializar em algum setor como: Inspeção de equipamentos, planejamento, gestão ou confiabilidade de equipamentos, ou simplesmente não se especializar e atuar em todas. Eu ao longo dos anos tentei primeiro ser especialista em inspeção de equipamentos rotativos, mais precisamente em vibrações mecânicas, não consegui porque uma oportunidade na área de inspeção em caldeiras mudou meu foco, gostei desta área e comecei a investir para ser especialista, não consegui porque outra oportunidade me levou para a confiabilidade e aqui estou e frequentemente a área de gestão fica batendo à porta, não posso dizer que ficarei o resto da carreira nesta área. Se quiser ser especialista terá que ter muita força de vontade para dizer não as oportunidades em outros setores e ficar no escolhido até ter o reconhecimento desejado, provavelmente terá que trocar algumas vezes de emprego para ganhar a experiência necessária. Quando se deseja ficar em uma empresa especifica, conseguir promoções normalmente implica em se trocar de setores, ai se especializar fica difícil. Atualmente normalmente os setores de gestão têm remunerado melhor que os setores técnicos, o que acaba levando o engenheiro a buscar estas posições que exigem um conhecimento global do negocio da empresa e da sua área de atuação.  Se você é muito técnico e não tem habilidades politicas e para lidar com pessoas, ser gestor não é uma boa opção pra você, o desafio de ser gestor é ter que lidar com os resultados positivos da empresa com o menor custo possível e conseguir liderar pessoas para conseguir os dois, e liderar pessoas é um desafio cada vez maior. Ser gestor implica em tomar decisões que muitas vezes não vai estar de acordo com seus valores pessoais ou que tecnicamente é a melhor, se você não for politico o suficiente não conseguirá agradar os pares e superiores. Agradar nesta posição é muito importante para a sobrevivência. É uma posição que é muito importante ter perfil pra ela, do contrário você vai ficar doente, vai ser infeliz e não vai ter sucesso. Mesmo sendo muito bom nesta posição você provavelmente vai trocar mais vezes de emprego, pois gestão tem muitos estilos e se seu estilo não bate com o do seu superior, mesmo que você entregue bons resultados pode ser que ele acabe te substituindo, ou acabam te substituindo por alguma mudança estrutural que se faça necessário. Na área técnica o engenheiro é menos suscetível a problemas como este e a mobilidade no momento de trocar de emprego é maior.

                Trabalhar em uma empresa de pequeno porte ou de grande porte? As pequenas empresas no ciclo em que o país esta tem crescido muito e se você esta em uma delas poderá crescer junto com a empresa, conheço colegas que obtiveram sucesso nestas empresas, o desafio é que não há toda a divisão de trabalho que existe em uma grande empresa, assim você terá que assumir vários papeis e acumular muitas atribuições, o que por um lado é bom que você aprende muito, mas tem o risco de a empresa não suportar algumas crises de mercado e você não poder se dedicar tanto quanto gostaria ao seu ramo de atuação devido o acumulo de tarefas ou funções. A grande empresa por já estar estabilizada em termos de crescimento provoca uma demora nas promoções e você pode ficar paralisado por alguns anos em uma mesma posição, mas tem a vantagem de te dar recursos para atuar melhor na posição escolhida.

                Escolher entre a inciativa privada ou pública em minha opinião depende do quando você quer se desafiar, algumas pessoas procuram a inciativa pública simplesmente pela estabilidade, este é o perfil do profissional que não quer sofrer muito com decisões, com desafios por resultados melhores e com melhorias de posições ao longo dos anos, tem gosto para tudo. Até o momento não tenho o que reclamar da iniciativa privada, todo dia é um desafio diferente, mas eu me sinto vivo.

                A competição selvagem entre mercados tem colocado um desafio cada vez maior sobre os engenheiros, tanto técnico quanto da área de gestão, maximizar lucros e reduzir custos, isso sempre existiu, mas atualmente esta em um limite próximo do insuportável. Se você esta na área de projetos deve estar projetando obedecendo as diversas normas, mas muito no limite para que o projeto tenha um custo competitivo senão ninguém compra, se você é da área de manutenção sua empresa deve esta destinando os recursos mínimos para manter os ativos da planta, nem sempre sendo o suficiente, o engenheiro deve decidir o que priorizar para se fazer manutenção. Se você é gestor de algum setor você deve estar procurando onde pode cortar custos para tornar sua gestão funcional. O que torna a vida do engenheiro mais difícil é que em boa parte das vezes não é ele quem compra, há um departamento responsável por isso, e a meta deste departamento é reduzir cada vez mais os preços do que se compra, e a meta do engenheiro é comprar componentes ou máquinas para manutenção ou para um novo projeto que tenha qualidade, confiabilidade, e estas duas características são na maioria das vezes antagônicas ao custo baixo, ai esta formada uma boa briga, as vezes se perde as vezes se ganha, fato é que que o desafio é grande e trava-se diariamente uma luta para equalizar os interesses.

                Outro desafio que os engenheiros vivem é o de criar novas soluções, novos produtos, de inovar. O Brasil por ser um país que possui basicamente indústria de base e muito agrário, investe muito pouco em pesquisa e desenvolvimento, aliado a uma burocracia enorme no que diz respeito a patentes, faz com que poucos engenheiros se dediquem a criar coisas, e na essência o engenheiro deveria se dedicar a criar engenhos. Nossa formação escolar já não nos ajuda muito neste sentido. Atualmente compramos todo tipo de tecnologia e engenhos importados, e a pouca indústria de tecnologia que temos esta sofrendo com a concorrência chinesa, coreana, tailandesa, etc. basta ver pelas lojas e comercio a quantidade de produtos industriais feitos nesses países. Fico impressionado ao ver que importamos desde botões para roupas, pilhas a eletrônicos, não é possível que não tenhamos engenheiros suficientemente técnicos para desenvolver produtos tecnológicos com preços competitivos. Estamos em meio à revolução das energias alternativas, tomo como exemplos geradores eólicos, estão importando estes equipamentos! Não acredito que não temos engenheiros que não consigam projetar e construir um cata vento ligado a um gerador elétrico. Podemos errar uma vez, duas mais fato é que uma hora vamos ter um gerador eólico nacional de custo menor que um importado. Na trilha que estamos seguindo vamos continuar agrícolas e até máquinas desse setor estamos importando. Lembre-se que somos um país que toda a eletrônica existente é importada, não fabricamos um micro chip sequer. Apesar de termos a Embraer como exemplo de indústria nacional de aviões respeitada internacionalmente, devemos lembrar que a propulsão, a eletrônica destes aviões é toda importada, ou seja, a inteligência do avião, a parte realmente que possui valor agregado não é feita por nós, apenas juntamos as peças produzidas pelo mercado de forma satisfatória, é claro que não dá pra desmerecer o desenvolvimento aeronáutico adquirido, mas lembre-se que os computadores utilizados para simular e projetar são todos importados. Na área de mecânica boa parte dos produtos industriais de maior tecnologia são fabricados aqui utilizando projetos importados, sob licença.

Há um caminho longo a se desenvolver na área de engenharia se quisermos ser um país de primeiro mundo. Esta nas mãos dos governantes, mas muito nas mãos dos próprios engenheiros que não podem se acomodar, não querer assumir o desafio de fazer diferente, de criar algo realmente novo. Temos ótimos exemplos em casa como Santos Dumont com o avião, o álcool combustível, o biodiesel e tantos outras criações próprias. Pense, toda a tecnologia que temos no planeta foi criada por engenheiros, se não criada por eles, mas em algum momento para ser difundida, viabilizada precisou ter o dedo do engenheiro em algum ponto do processo. O desafio existe e é o desafio que viabiliza a existência do engenheiro.

Flávio Calixto Xavier

Engenheiro Mecânico especialista em Manutenção

 

 

CÁLCULO DO RENDIMENTO TÉRMICO EM UM CONCENTRADOR SOLAR PARABÓLICO

  

Autor: Flávio Calixto Xavier

 

ENGENHARIA MECÂNICA

CORONEL FABRICIANO

02/2005

 

CONCENTRADOR SOLAR PARABÓLICO

Cálculo de Rendimento Térmico

 

OBJETIVO

 

Apresentar memorial de cálculo de rendimento térmico de um concentrador solar parabólico.

 

INTRODUÇÃO

 

Os coletores solares planos são os mais comuns no dia-a-dia para aquecimento de água, mas são satisfatórios apenas para aplicações que requerem temperaturas da ordem de no máximo 80-85° C [5]. Quando são requeridas temperaturas mais altas os coletores planos não mais atendem, então, são utilizados coletores focalizantes ou concentradores.        

Em concentradores solares, a seguinte terminologia é empregada para definir os componentes do sistema e os parâmetros:

-Receptor (absorvedor): é à parte do sistema que absorve a radiação solar e a converte em outras formas de energia (calor). Normalmente consiste na superfície que recebe a radiação refletida pelo concentrador, ficando no foco do sistema.

-Concentrador: é superfície ótica do sistema que dirige a radiação solar sobre o receptor.

-Abertura: este termo se refere à abertura do concentrador pelo qual a radiação solar entra no mesmo.  

-Coletor: Isto se refere ao sistema total inclusive o receptor e o concentrador.  

A relação entre a área de abertura do concentrador e a área do absorvedor é chamada de fator de concentração. Quanto maior o fator de concentração menores são as perdas de calor.

Na figura 1 é apresentado um concentrador parabólico. Neste caso, a panela é o receptor, a parábola espelhada é o concentrador.

                                                                (VER FOTO DO CONCENTRADOR NA GALERIA DE FOTOS)

 

Fig. 1 – Componentes do concentrador parabólico [1]

 

A máxima concentração possível para um determinado coletor parabolóide é determinado por:

       [5]

Isto corresponde a um foco puntual.

Onde θc corresponde a metade do raio angular do sol, que é de 32 minutos. O raio angular do sol é o arco formado por um feixe de luz da coroa solar chegando a terra (as relações de tamanho do sol e da terra e a distância entre eles definem este arco).

 

 

Exemplo: Para o raio angular do sol de aproximadamente 32 minutos a máxima concentração possível para um parabolóide é:

   [4]

Aplicando o valor encontrado de 0,267° na eq(1) teremos um fator de concentração máximo de 46000 

Em condições ideais, toda a radiação que entra na abertura do concentrador será refletida ao absorvedor.  

Os pontos superiores do refletor, onde os raios são paralelos ao eixo do concentrador contribuem pouco para que a radiação alcance o absorvedor.

A radiação total incidente em um concentrador é determinada principalmente pelo valor da radiação direta incidente e pelo ângulo de incidência da radiação dentro da abertura da parábola.

No caso da parábola avaliada o ângulo de incidência é sempre 90°, pois o sistema é provido de mecanismo que permite a correção dos ângulos em todos os sentidos.   Na figura 2 é apresentado o concentrador analisado neste trabalho.

 

 

Fig. 2: Vista do concentrador construído e seu sistema de orientação [1]

 

O concentrador parabólico construído possui as seguintes características:

 

• Parábola segmentada ....... 10 partes
• Massa de cada segmento de fibra e espelhos .... 1,5 kg
• Estrutura ....... Alumínio
• Massa total ......... 15 kg
• Diâmetro da parábola ........ 1,74 m
• Ângulo de abertura ......... 90°
• Raio .......... 1,48 m
• Distância focal ........ 0,74 m
• Altura da parábola ....... 0,28 m
• Área da parábola ........ 2,63 m²
• Massa total do conjunto ......... ~55 kg
• Diâmetro do absorvedor ........ 0,2m

 

 

DESENVOLVIMENTO

 

O passo inicial é a determinação da área de abertura do concentrador, que determina quanta radiação será captada pelo equipamento.

 

Área de abertura:

 

    A_A =   π . D²     =>    π . 1,74²      =>    2,38 m²      [2]

                               4                       4

 

A área do absorvedor é o que determina a quantidade de radiação que será aproveitada de forma útil, quanto menor o absorvedor menores serão as perdas térmicas, mas isto é limitado pela precisão óptica do concentrador. Se na construção do concentrador os espelhos não direcionarem os raios diretamente para o foco, não haverá um foco puntual e sim uma região focal, assim haverá maiores perdas.

Área do absorvedor: 0,0314 m²

 

               A_R =   π . d²     =>      π . 0,2²      =>    0,0314 m²      [2]

                               4                       4

 

O fator de concentração, como definido anteriormente, é a razão entre a área de abertura do concentrador e a área do receptor, expressa quanto é concentrado a radiação em um único ponto.

 

 

                 Fc =    A_A     =>          2,38         =>    75,79      [1]

                             A_R                  0,0314

 

No concentrador avaliado, pela falta de precisão óptica na construção do mesmo, não foi alcançado um fator de concentração alto, pois a dispersão dos raios formou uma região focal e não um ponto no foco. Desta forma para aproveitar os raios que passam pela região focal foi necessário instalar um absorvedor de maior diâmetro.

 

 

1- Energia óptica captada no concentrador (Eo):

 

A energia óptica captada é o produto de toda a radiação direta que entra no concentrador pela área de abertura do mesmo.

 

I_A = Radiação direta ............................................ 700 W / m² [6]

A_A = Área de abertura do coletor ........ 2,38 m²

 

 

Eo = I_A . A_A    => 1666 W        [5]

                                   

 

O valor de 700W/m² de radiação direta foi baseado nas 4 horas de maior intensidade de radiação solar (10:00h às 14:00h), sendo o horário mais provável para utilização de um concentrador como fogão solar. [6]

 

2- Rendimento óptico (η_OPT):

 

O rendimento óptico é definido pela construção do concentrador, sendo função das características dos materiais utilizados no mesmo.

   Г = Fração da energia refletida pelo concentrador que incide no absorvedor ......... 0,8 

   ς = Refletância do espelho .......... 0,95 [5]

   α = Absortância da superfície do absorvedor ........ 0,7

 

η_OPT  = Г. ς . α = 0,8 . 0,95 . 0,7    =>   0,53    =>   53%      [5]

 

Alguns dos valores acima foram estimados pela experiência, devido a impossibilidade de se calcular ou falta de dados dos materiais utilizados. O valor de Г foi estimado medido-se a área perdida por frestas e pela contagem dos pontos refletidos fora do foco em paredes. Para a absortância foi arbitrado 0,7 visto que o absorvedor não é um corpo negro perfeito, assim acorre reflexão de parte da radiação.

 

3- Taxa de energia óptica que alcança o absorvedor (E_OPT):

 

A taxa de energia óptica que alcança o absorvedor é o fluxo de radiação que efetivamente o alcança após sofrer as perdas devido as deficiências dos materiais utilizados. Pode ser expressa como sendo o produto do rendimento óptico pela energia óptica captada.

 

E_OPT = η_{OPT .} Eo          [5]

 

E_OPT = 0,53 . 1666    =>   886,3 W

 

 

 

4- Perdas térmicas:

 

Além das perdas ópticas, o concentrador apresenta várias perdas térmicas que serão calculadas abaixo.

 

·         Perdas devido a Convecção

·         Perdas devido a Radiação

 

 

 

4.1 - Perdas devido a Convecção (QL_CONV)

 

As perdas convectivas são devidas o contado da panela com o ar ambiente, estas perdas aumentam quando temos uma corrente de ar (vento).

QL_CONV = hc . A_R . (Tr - Ta)                   [5]

 

hc = Coeficiente de convecção do ar .......... 15 W / m².K

 

QL_CONV = 15 . 0,0314 . (341,65 – 301,15)    => 18,84 W

 

 

 

 

4.2 - Perdas devido a Radiação (QL_RAD)

 

As perdas por radiação são provocadas pelo fato de que o absorvedor não é um corpo negro perfeito, assim parte da radiação que incide no receptor é refletida de volta para o concentrador e para o espaço respectivamente.

 

 QL_RAD = ξ . σ . A_R . (T_R ⁴ – Tceu⁴)         [5]

 

ξ = Emissividade ........... 1

σ = Constante de Boltzmann .......... 5,67x10^{- 8} W /m².K

Ar = Área do receptor ........... 0,0314 m²

Tcéu = Temperatura do céu ......... 26,85°C / 300 K

Tr = Temperatura média de entrada e saída do fluido ...... 341,65 K

 

 

QL_RAD = 1 . 5,67x10^{- 8} . 0,0314 . (341,65⁴ – 300 ⁴) => 9,83 W     (eq. 10)

 

 

 

 

 

5 - Calor útil:

 

O calor útil será dado pelo fluxo de energia óptica menos o somatório das perdas térmicas.

Qu = E_opt - QL_total                    [5]

 

 

E_opt   = Fluxo de energia óptica ......... 886,3 W

QL_total = QL_CONV + QL_RAD ............ 28,67 W

 

 

Qu = 886,3 W - 28,67 W      =>        857,63 W

 

 

6 - Rendimento térmico (η_COL):

 

 

η_COL  =     Qu                       [5]

                                                  Ia . A_A

 

Qu = Fluxo de calor útil .......... 857,63 W

Ia     = Radiação direta ........ 700 W

A_A = Área de abertura ........ 2,38 m²

 

η_COL  =      857,63        =>   0,51   =>   51%  

                                      700 . 2,38

 

7 - Taxa de transferência de massa (m):

 

.

A taxa de transferência de massa representa o quanto de massa é transferida pelo calor útil gerado pelo concentrador. No caso da avaliação foi utilizado água dentro da panela sendo convertida em vapor pelo calor útil. 

 

Qu = m .Cp . (Ts - Te)   =>          m =            Qu                                  [3]

                                                                     Cp . (Ts - Te)

 

 

Qu = Calor útil ......... 857,63 W

Cp = Calor específico da água ........... 4,179x10³ kg/s

Te = Temperatura fluido que entra no absorvedor ........ 36,8°C / 310,15 K

Ts = Temperatura fluido que sai do absorvedor ............. 99,8°C / 373,15 K

 

 

 

 

 

 

 

.

m =                      857,63                   

                             4,179x10³ . (373,15 – 300,15)   

 

          .

                        m =   2,81x10^-3 kg/S =>   0,00281 kg/S 

 

.

 

                        m = 10,12 kg/h    =>   0,168 kg/min

 

 

 

 

 

 

8 - Temperatura máxima obtida pelo absorvedor sem água (Tmáx.):

 

 

Q = K . A_R . (T_máx - T_A)   =>            T_máx =   Q + (K . A_R . T_A)           [5]

                                                                               K . A_R

 

 

Q = Calor útil ......... 857,63 W

K = Condutividade térmica do ferro .......... 60,5 W / m.K

Ta = Temperatura ambiente ...........   301,15 K

Tmax = Temperatura máxima atingida pelo absorvedor

 

 

 

Tmáx  = 857,63+60,5. 0,0314 . 301,15

                             60,5.0,0314

 

Tmáx  =     752,6 K    =>    479,5 °C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Observação:

 

O concentrador avaliado com fator de concentração F_C = 79 poderia atingir para uma radiação de 700 W/m² uma temperatura de ~576,85°C (~850 K), o que seria um limite teórico já que não é possível aproveitamento de 100% em um sistema térmico. O gráfico abaixo mostra as curvas de temperatura teórica dos concentradores dado seu fator de concentração e a radiação em W/m².

 

 

 

Fig.2: Gráfico temperatura do absorvedor versus fatores de concentração [1]

 

 

 

 

 

 

9 - Conclusão

 

                  Os valores de rendimento térmico do concentrador estão intimamente ligados aos materiais utilizados na fabricação e na precisão óptica conseguida na montagem. No caso do concentrador construído os espelhos representam a melhor solução em termos de transmitância, mas representam uma deficiência no que se refere à montagem, pois os recortes acabam gerando frestas e alguma dificuldade no posicionamento levando a dispersão de raios. O absorvedor utilizado não foi pintado com tinta preta especial para alta temperatura o que aumentou as perdas por radiação, não absorvendo convenientemente a radiação. O rendimento térmico final de 51% é aceitável visto que foi comparado com outro trabalho e apresentou resultado semelhante [7].

 

 

 

 

 

10 - Referências Bibliográficas

 

[1] XAVIER, FLÁVIO CALIXTO, Concentrador solar parabólico. In: PRÊMIO SOCIEDADE MINEIRA DE ENGENHEIROS DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA, 12º, 2003, Belo Horizonte , p.1-13

 

[2] PALZ, WOLGANG, Energia Solar e Fontes Alternativas, 1ºED., São Paulo, Hemus, 1981 pag.174-185

 

[3] INCROPERA, FRANK P. e DEWITT, DAVID P., Fundamentos de transferência de Calor e Massa, 5ºED., 2003, Rio de Janeiro pág. 456

 

[4] COURSES. Disponível em: Acesso em 19 set. 2005

 

[5] POWER FROM THE SUN. Disponível em: www.powerfromthesun.net/chapter5/Chapter5Word.htm. Acesso em: 27 out. 2005

 

[6] INMETRO, Regulamento do Programa Brasileiro de Etiquetagem – Sistemas e Equipamentos Para Aquecimento Solar de Água 12/05/2004 Pag. 25 a 28

 

[7] BEZERRA, ARNALDO MOURA, Desenvolvimento de um Protótipo de Fogão Solar Desmontável Destinado ao Esporte de Camping. Disponível em:

Manutenção Automotiva: Conceitos Atuais e Possibilidades Futuras