ANÁLISE E COMPARAÇÃO DO DESEMPENHO TÉRMICO DE COLETORES SOLARES PLANOS E PARABÓLICOS NO TRNSYS
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2025-12-03
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Resumo
A crescente preocupação com os impactos ambientais da geração de energia a partir de fontes não renováveis reforça a busca por tecnologias mais eficientes e sustentáveis. Nesse contexto, a energia solar destaca-se por sua ampla disponibilidade e baixo impacto ambiental, podendo ser aproveitada na forma térmica e/ou elétrica. A energia fototérmica, foco deste estudo, converte a radiação solar em calor por meio de coletores solares, amplamente utilizados em diversas aplicações como sistemas de aquecimento de água, secagem, refrigeração, climatização de piscinas e até geração de vapor em processos industriais, dentre outros. No presente trabalho, a análise e comparação do desempenho térmico de coletores solares planos (FPC) e de coletores de calhas parabólicas (PTC) foram realizadas por meio de simulações realizadas no software TRNSYS, considerando as condições climáticas contrastantes das cidades de Foz do Iguaçu (PR) e Alvorada do Norte (GO). As simulações levaram em conta parâmetros geométricos, ópticos e termofísicos tanto do fluido de trabalho (água) quanto dos materiais constituintes dos coletores. As áreas de superfície consideradas na simulação da mesma foram de 1,824 m² para o FPC e 2,2 m² para o PTC. Os sistemas solares propostos neste trabalho (Layouts) e modelados no TRNSYS utilizam os componentes do tipo Type, sendo o tanque de armazenamento térmico (Type 4c), a bomba de recirculação de água (Type 3d), o controlador diferencial de temperatura (Type 2b), responsável pelo acionamento da bomba conforme a diferença térmica entre o coletor e o reservatório, e o coletor solar, modelado como FPC (Type 1b) e PTC (Type 1358), respectivamente. Os resultados da validação para o FPC, mostram uma boa aproximação com os dados experimentais, obtendo-se um erro médio de 5 % para o FPC e um erro de 6,35% para o sistema de coletor parabólico PTC. Dessa forma, o modelo computacional desenvolvido
foi validado, demonstrando sua capacidade de representar adequadamente o comportamento térmico dos coletores solares analisados. Além disso, os sistemas propostos mostram eficiências medias anuais de 47,46 e 43,27% para o FPC e o PTC, respectivamente, em Foz do Iguaçu; e de 58,47% e 41,31 % para os mesmos coletores na cidade de Alvorada do Norte. Finalmente, os resultados obtidos para o PTC de pequeno porte não concordam, devido que a simulação foi realizado sem tracking, e não representam de forma fiel o comportamento físico esperado.
Abstract
Descrição
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Instituto Latino-Americano de Tecnologia, Infraestrutura e Território da Universidade Federal da Integração Latino-Americana, como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Engenharia de Energia.
Palavras-chave
Simulação em TRNSYS, Coletores de placa plana, Simulação de sistemas, Eficiência térmica.