7. Energia – Energia Eólica – Energia Solar

CIBEM-2017-Capa

O CIBEM constitui um fórum de discussão que abrange desde os temas mais clássicos, aos mais atuais (biomecânica, novos materiais, nanotecnologias, microfluídos, novas fontes energéticas, novos conceitos de desenvolvimento de produtos, modelações avançadas, manufatura digital) suscitando grandes desafios aos profissionais, como por exemplo a interação e integração com outras engenharias que os novos ambientes baseados na Indústria 4.0 requerem.

A transformação digital a que assistimos suscita desafios interessantíssimos à Engenharia Mecânica. Os profissionais de Engenharia Mecânica, particularmente os oriundos do espaço Ibero-americano, são agentes determinantes para a operacionalização dessa transformação, a qual potenciará a aceleração do desenvolvimento dos países desta importante região. Criando novos produtos, novos processos produtivos ou novos materiais, os Engenheiros Mecânicos concretizam a Inovação!

Áreas Temáticas

A. Ciências Aplicadas

7. Energia – Energia Eólica – Energia Solar

     ESTUDO DA INFLUÊNCIA DE CARENAGENS NA EFICIÊNCIA DE PAINÉIS FOTOVOLTAICOS – UMA ABORDAGEM ENERGÉTICA E FLUIDODINÂMICA

Resumo

O planeta Terra recebe todos os anos cerca de 170 petawatt de radiação solar, enquanto 30% dessa energia são refletidas de volta ao espaço o restante é absorvido pela Terra. Tal fator dá à energia solar o maior potencial de geração elétrica dentre todos os outros, porém pelo fato da tecnologia dos painéis solares ser recente, há ainda um baixo rendimento destes sistemas (13 - 15%). O Brasil, em especial, nas regiões dos estados do nordeste brasileiro possuem vastas áreas para a sua implantação. Todavia, normalmente em regiões de elevada temperatura a eficiência dos equipamentos fotovoltaicos (painéis) diminui devido ao seu baixo resfriamento. Quanto melhor o resfriamento melhor a eficiência de geração fotovoltaica. Baseado nisso, a proposição do trabalho foi realizar simulações computacionais com CFD (dinâmica dos fluidos computacional) para testar estruturas de carenagem associados aos painéis fotovoltaicos disponíveis em mercado, que podem permitir uma maior vazão de escoamento do ar atmosférico, visando o aumento da sua velocidade com o objetivo de um maior resfriamento e consequentemente ampliando a eficiência dos painéis fotovoltaicos. Com isso, permitem-se algumas possibilidades de aplicação desse conceito em unidades de geração por energia solar. Com base nas velocidades de saída apresentadas nas simulações em CFD, foram feitas análises termodinâmicas utilizando a plataforma EES (Engineering Equation Solver), identificando os efeitos energéticos oriundos da instalação das carenagens propostas sobre a eficiência dos painéis.

Palavras chave: CFD, solar, eficiência, carenagem, painéis fotovoltaicos.

     Thiago Lustosa Lima Dórea, Alex Álisson Bandeira Santos, Turan Dias Oliveira, João Pedro Brito de Andrade.


     MODELO DE SIMULAÇÃO E ANÁLISE DE IMPLANTAÇÃO DE UM SISTEMA FOTOVOLTAICO: ESTUDO DE CASO EM UM CENTRO DE PESQUISA

Resumo

A necessidade de se diversificar a matriz energética mundial contribui para a implantação de fontes renováveis de energia, fator este que estimula a instalação de sistemas fotovoltaicos e a formação de recursos humanos com conhecimento básico nessa área, oferecendo alternativas que contribuam para o equilíbrio do meio ambiente. Para dar início a implantação de um sistema de geração de energia utilizando fonte solar, é importante avaliar a estimativa de energia elétrica que será produzida pelo sistema através de dados solarimétrico, levantamento do consumo de energia do cliente, orientação adequada dos painéis, insolação diária, local adequado para instalação, número de painéis fotovoltaicos, número de inversores e determinação dos circuitos de proteção, além de observar os custos relacionados ao projeto e o tempo de retorno do investimento que varia de acordo com o sistema a ser aplicado, tendendo a ser suscetível a mudanças bruscas devido principalmente às legislações, incentivos tributários por parte do governo e variações no preço dos equipamentos dos sistemas e das tarifas de energia. O objetivo deste trabalho é analisar a viabilidade econômica de um sistema fotovoltaico conectado à rede instalado em um centro de pesquisa através de métodos determinísticos como o Valor Presente Líquido (VPL) e a Taxa Interna de Retorno (TIR), aplicado a partir do potencial de geração disponível na região da cidade de Salvador-Ba, fazendo referência as normas brasileiras que regulamentam a geração de energia elétrica através de fontes renováveis. Entretanto, existem condições de incertezas na economia e na implantação da tecnologia que podem provocar uma decisão precipitada. Com o método de Monte Carlo é possível fornecer respostas considerando dados imprevisíveis na avaliação do investimento real utilizando uma distribuição de probabilidades.

Palavras chave: Impactos da energia fotovoltaica, microgeração e minigeração, dimensionamento e simulação fotovoltaica.

     Thiago da Paz Caldas, Alex Álisson Bandeira Santos


     ANÁLISE EXERGÉTICA DE UM SISTEMA DE COGERAÇÃO OPERANDO COM UM CICLO RANKINE ORGÂNICO CONECTADO A UM SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO POR ABSORÇÃO

Resumo

O presente trabalho apresenta uma análise exergética de um Ciclo Rankine Orgânico (ORC), usado para recuperação de energia proveniente de fontes térmicas de baixa temperatura, conectado a um Sistema de Refrigeração por Absorção (SRA) de Simples Efeito. Os dois sistemas são baseados na disponibilidade energética de um coletor de energia solar. O acoplamento entre os sistemas é feito através da conexão entre o condensador do sistema ORC e um tanque de estocagem de água gelada que realiza trocas térmicas com o evaporador do SRA. A junção dos dois sistemas tem por objetivo permitir a diminuição da temperatura de condensação do ORC e o consequente aumento da potência e da eficiência no aproveitamento da energia disponibilizada pela fonte térmica. O modelo termodinâmico do sistema foi desenvolvido baseado na determinação de parâmetros de entrada tais como temperatura na entrada do expansor, relação de pressão e a temperatura de saída do tanque de estocagem de água gelada. O sistema ORC em estudo utiliza um expansor do tipo scroll e opera com R-134a como fluido de trabalho. Para efeitos de cálculos será considerado um SRA de simples efeito utilizando o par água-amônia. Os resultados da simulação mostraram que a conexão dos dois sistemas possibilitou o aumento da relação de pressão, o que permitiu um aumento de 33,6% na produção de potência mecânica. Também foi constatado um aumento de aproximadamente 4,5% para 34,5% na eficiência energética assim como também eficiências exergéticas em torno de 40% e a redução da exergia total destruída.

Palavras chave: Análise exergética, Ciclo Rankine Orgânico, Sistema de Refrigeração por Absorção, Cogeração.

     R. J. Souza, C. A. C. Santos


     ANÁLISIS ESTRUCTURAL DE UN ÁLABE DE AEROGENERADOR DE EJE VERTICAL CONSTITUIDO POR MATERIAL NATURAL COMPUESTO

Resumo

En los problemas enmarcados dentro del cambio climático, la necesidad de utilizar energía de fuentes renovables y de forma limpia es de suma importancia. Esto ha llevado a replantear una y otra vez el diseño de las máquinas que utilizan estas fuentes de energía. El aprovechamiento del viento como energía renovable y, especialmente, los aerogeneradores, plantean un problema de tipo ambiental debido a que los materiales usados para la construcción de sus álabes generalmente son fibras sintéticas, las cuales causan impacto tanto en su proceso de producción como en su disposición al finalizar su ciclo de vida. En este trabajo, se propone como alternativa un material compuesto de origen natural cuyas propiedades mecánicas han sido obtenidas en ensayos experimentales, para reemplazar las fibras sintéticas en los álabes de un aerogenerador. Para ello se realizó un análisis estructural basado en el método de elementos finitos, utilizando como data de diseño el campo de presiones y velocidades de las condiciones del viento del lugar geográfico ubicado en el Departamento de Santander, Colombia, conocido como el Cañón del Chicamocha. Como resultado de la investigación se determinó el comportamiento mecánico de los álabes de un aerogenador de eje vertical, y con ello las limitaciones que impone el material en su interacción con las presiones debidas al movimiento de aire. Por último, se compararon los resultados obtenidos con las características que ofrece una fibra sintética, mostrando así la viabilidad del material natural frente a su análogo actual.

Palavras chaves: Álabe, elementos finitos, material natural, Chicamocha.

     Dayal Castro, Iván Ortega, Ricardo Jaimes


     PROTOTIPO DE CONCENTRADOR SOLAR PARABÓLICO PARA GENERAR ENERGÍA TÉRMICA

Resumo

Se presenta el desarrollo y comportamiento térmico de un prototipo de concentrador solar de disco parabólico reflector (PDR) de pequeña modularidad con seguimiento solar en dos ejes, cuya finalidad es generar energía térmica de elevada calidad para su utilización en servicios domésticos o incluso en la pequeña y mediana industria. El diseño del concentrador se divide en tres partes; la primera de ellas trata del cálculo de la parábola característica del disco diseñado para proporcionar la máxima concentración de radiación solar (diámetro = 1.5 m); la segunda parte consiste en el diseño del sistema de control programando los algoritmos que determinan el movimiento aparente del Sol a lo largo del día; la tercera, la parte mecánica, que permiten al colector moverse a una velocidad baja y torque elevado con una precisión aproximada de un grado. Finalmente, una vez construido el prototipo se procede a realizar pruebas de ajuste y funcionamiento registrando lecturas de temperatura y radiación solar total. En una primera etapa de experimentación, el prototipo logra alcanzar elevadas temperaturas obteniendo un valor máximo de poco más de 400°C sobre una placa metálica en el punto focal, esto es sin carga de fluido. En una segunda etapa de experimentación, ahora haciendo pasar a través de su punto focal un aceite térmico durante 3 horas, se incrementa la temperatura del aceite desde 26 °C hasta 120 °C por lo que algunos cálculos preliminares indican que con la energía obtenida se podría lograr el incremento de un delta de temperatura de 25 a una masa de agua de 100 kg, o generar 30 kg de vapor saturado de agua partiendo de agua a 25°C.

Palavras chaves: Solar, disco, PDR, concentrador, parabólico

     Durán Medina Pino, Barbosa Saldaña Juan Gabriel, Gutiérrez Torres Claudia del Carmen, Jiménez Bernal José Alfredo


     ANÁLISIS TERMODINÁMICO DEL CICLO DE VAPOR DE UNA CENTRAL TERMOELÉCTRICA DE CICLO COMBINADO

Resumo

En este trabajo se presenta un análisis termodinámico del ciclo de vapor de una central termoeléctrica de ciclo combinado. Existen diferentes formas de generación eléctrica, pero la mayoría de estas causan problemas ambientales, que van en aumento debido a la explotación de los recursos no renovables, especialmente los combustibles fósiles, lo que ha llevado a causar altos niveles de contaminación e impacto ambiental. En México, la generación de energía eléctrica se diversifica en 10 tipos de tecnologías: vapor (combustóleo y gas), carboeléctrica, geotermoeléctrica, ciclo combinado, turbogás, combustión interna, hidroeléctrica, eoloeléctrica, nucleoeléctrica y solar fotovoltaica. A diciembre de 2015, la capacidad instalada fue de 54,852.2 MW, donde las centrales de ciclo combinado tienen una capacidad instalada de 19,918.2 MW, representando el 36.3 % del total. El análisis termodinámico que aquí se presenta, corresponde al ciclo de vapor y está formado por el análisis energético y exergético. En este ciclo se utiliza un recuperador de calor, que utiliza gases de escape de la turbina de gas como fuente de energía y de ese modo generar vapor de agua con propiedades termodinámicas adecuadas para realizar el ciclo de vapor. Los resultados muestran que el ciclo tiene 35,8% y 39.2 % de eficiencias energética y exergética y es capaz de generar 103 MW de potencia. Las mayores pérdidas de exergía se producen en el recuperador de calor y el condensador, con valores de 20.5 MW y 9.9 MW, respectivamente.

Palavras chaves: Energía, Exergía, Ciclo de Vapor, Central Termoeléctrica de Ciclo Combinado.

     Reyes León Arturo, Quinto Diez Pedro, Carvajal Mariscal Ignacio, Sánchez Silva Florencio.


     IMPACTO ENERGÉTICO POR HORARIO DE VERANO EN CU-UNAM

Resumo

A partir del año de 1996 se aplicó por primera ocasión el horario de verano en todo el país, con el objetivo de hacer un uso racional de la luz solar durante los meses de mayor insolación. En el país existen municipios que aplican horario de verano décadas atrás debido a su cercanía fronteriza con Estados Unidos. El Fideicomiso para el Ahorro de Energía Eléctrica (FIDE) ha sido el encargado de llevar el seguimiento en la aplicación del horario de verano junto con la Comisión Federal de Electricidad (CFE) y el Instituto Nacional de Electricidad y Energías Limpias (INEEL). Sin embargo, el seguimiento que se lleva a cabo es a nivel Nacional. En este sentido, la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) en el campus de Ciudad Universitaria (CU), aprovechando su red de monitoreo interna de parámetros eléctricos decidió evaluar el impacto del horario de verano en quince de sus edificios con diferentes tipologías y horarios de uso, la evaluación consiste en verificar disminución en demanda eléctrica y por consiguiente en consumo de energía eléctrica.

Palavras chave: Ahorro de energía, Horario de Verano

     Dra. Azucena Escobedo Izquierdo, M.I. Augusto Sánchez Cifuentes, M.I. Alejandro Cortes Eslava


     DESARROLLO DE UNA METODOLOGÍA DE ANÁLISIS TERMOECONÓMICO EN PLANTAS DE GENERACIÓN TERMOELÉCTRICAS

Resumo

En este trabajo se presenta una metodología de análisis termoeconómico de plantas de generación termoeléctricas mediante la herramienta computacional de Matlab®. El método está basado en el conocimiento de las variables de flujos másicos, entalpías y exergías de todos los flujos de las plantas. La metodología comienza con la creación de la matriz de incidencia, para el cálculo del balance de masa, balance de energía y cálculo de la destrucción de exergía. Posteriormente se realizan las matrices de recursos, productos y pérdidas para calcular los valores de los recursos, productos y las pérdidas por equipo de la planta de generación termoeléctrica, así como los valores del rendimiento energético, irreversibilidad, factor de irreversibilidad, factor exergético e ineficiencia. Dentro de la metodología que se propone se incluye también el cálculo de coste exergético de las plantas, con el fin de cuantificar el aprovechamiento de los recursos exergéticos que se suministran. Se propone una metodología que aborde secuencialmente el análisis termoeconómico en procesos de plantas de generación termoeléctrica. Se espera que esta metodología facilite los trabajos futuros en el área de la termoeconomía, logrando obtener parámetros que determinan la dinámica económica del aspecto energético de estas plantas. Entre los resultados más importantes del trabajo se encuentran la generación de graficas del comportamiento de cada equipo en términos de su eficiencia, el coste exergético y de las irreversibilidades.

Palavras chaves: termoeconomía, coste exergético, irreversibilidades

     Ballesteros Sánchez, E. O.; Quinto Diez, P.; Barbosa Saldaña, J. G.; Gutiérrez Torres, C. del C


     EMBEDDED GENERALIZE PREDICTIVE CONTROLLER FOR A MICRO GRID DC SYSTEM.

Resumo

The implementation of renewable energy systems is a growing activity, due to lack of nature reserves, the pollution excess, and the continuous demand in the use of energy supply for the common life needs. This means that people must change the way they use the environmental resources to get energy, using instead green recourses as that provided by wind or solar sources. Therefore, this work shows the results obtained by perform a generalized predictive control in an embedded system, as one of predictive control theories in a micro grids system. The data used in the controller design and simulation were collected during a meteorological study made with the weather station of the regional environmental authority (CAR), located in Nueva Granada Military University´s Campus at Cajica, Colombia. This control is implemented because it uses few parameters, and adopts strategies of multi-step prediction, receding-horizon optimization, and feedback correction, which has good tracking characteristic and reduces on-line calculations of control algorithm. Based on the discrete controlled autoregressive integrated moving average (CARIMA) model, the control algorithm was combined with adaptive estimation, which made control system possess of excellent robust and intelligent capability.

Palavras chaves: CARIMA, Generalized Predictive Control, Micro Grids and Renewable Energy

     Angie J. Valencia C, Mauricio F. Mauledoux M, Oswaldo Rivera R, Edgar A. Portilla F


     EFFECT OF AIR PARTIAL RESTRICTION AND INTAKE TEMPERATURE ON PERFORMANCE, EXHAUST EMISSIONS AND COMBUSTION OF A DUAL FUEL ENGINE OPERATING AT LIGHT LOADS

Resumo

Light load operation of dual fuel engines, associated with the use of lean natural gas-air mixtures produces significant exhaust concentrations of total hydrocarbon and carbon monoxide, especially when high substitution ratios of natural gas by diesel is utilized. In this study, two measures that may be followed to control exhaust emissions and improve the performance are utilized: the partial restriction of the air component of the mixture, so as to produce an effectively rich natural gas-air mixture, and the increase of intake temperature to promote better combustion. A common-rail turbocharged Diesel engine is converted to run on dual fuel mode of compressed natural gas and diesel fuel is used through the work. Performance, emissions and cylinder pressure data on a wide range of operating conditions (engine speed, load and diesel/gas substitution ratio) are analyzed. The thermal efficiency, THC, NOX emissions of the dual fuel mode are found to be affected when utilized the air partial restriction and higher intake temperature.

Palavras chaves: Dual fuel engine; natural gas fuel; pressure rise rate; thermal efficiency.

     Cuisano Egúsquiza, Julio César, Chevarría Mar, Alvaro Rodrigo, Mas Bautista, Ronald Eduardo, Lean Sifuentes, Paul Pedro


     ANÁLISIS ENERGÉTICO DE LA ADICIÓN DE RESIDUOS DE COSECHA AL BAGAZO DE CAÑA DE AZÚCAR PARA MEJORA DEL PROCESO DE COGENERACIÓN EN LA INDUSTRIA AZUCARERA PERUANA

Resumo

Este trabajo tiene como objetivos realizar el análisis energético en campo y laboratorio, de la mezcla apropiada de Residuos de Cosecha/Bagazo de Caña de Azúcar, para mejorar el rendimiento y economía de su combustión conjunta; consecuentemente incrementar la capacidad Cogeneradora tanto en electricidad de autoconsumo/venta a la red, como en la disponibilidad de vapor para el proceso de producción de azúcar de una industria azucarera típica peruana. El Perú posee tradición en la industria azucarera, caracterizado por la diversificación de especies de caña y buena calidad de tierra, que se traduce en su alta productividad de plantación; sin embargo, el problema que persiste a la actualidad es la deficiente forma tradicional de cosecha de la caña, así como la obsolescencia de tecnología utilizada en el proceso de cogeneración. El procedimiento propuesto inicia con la aplicación de cosecha mecanizada en verde a un área piloto de plantación de caña, seguido de sus procesos de fraccionamiento y secado de residuos en sitio. Muestras de éstos se llevan al laboratorio para su caracterización fisicoquímica y energética a diferentes condiciones de humedad, obteniendo ratios de su poder calorífico y contenido elemental. A partir de ello se realiza la mezcla adecuada de estos residuos de cosecha con el bagazo de caña, también previamente caracterizado su poder calorífico con su humedad y contenido elemental; obteniendo así el combustible que alimenta a la caldera de la Planta de Cogeneración. Como resultados, de la adición adecuada de residuos de cosecha al bagazo en proporción volumétrica 1:4, se demuestra la mejora del rendimiento de combustión, aumentando la relación toneladas de vapor/toneladas de mezcla en 7% para una humedad de mezcla de 48%. En potencia eléctrica generada representa pasar de 13 MW (que alcanza cuando se quema solo bagazo con 50% de humedad), a 18 MW con la alternativa analizada.

Palavras chaves: Residuos de Cosecha, Bagazo de Caña, Cogeneración, Industria Azucarera, Rendimiento

     Salome Gonzales Chavez, Abraham Castillo Anticona, Joel Solís Barrientos


     ANÁLISE TÉRMICA DO RECEPTOR DE UM SISTEMA DE CONCETRADORES FRESNEL LINEARES

Resumo

A potência solar concentrada (CSP) consiste basicamente na conversão da irradiação direta normal (DNI) em calor para a produção de eletricidade ou para atender processos industriais que operam em temperaturas médias ou altas, acima de 150 C. Uma das tecnologias que utiliza CSP e que se mostra competitiva é a de refletores Fresnel lineares (LFR), que utilizam espelhos levemente curvados para concentrar a radiação solar. Os raios solares que incidem nos espelhos são refletidos para o receptor. O receptor é composto por um ou mais tubos absorvedores, por onde circula um fluido de troca térmica, o concentrador secundário ou uma cavidade e, em muitos casos, por um invólucro de vidro posicionado na base do receptor para diminuir as perdas térmicas. O concentrador secundário consiste em uma segunda superfície reflexiva posicionada de forma a maximizar a quantidade de raios solares que são absorvidos e o seu formato varia de acordo com as características e demandas do sistema. Neste estudo foi utilizado um concentrador secundário do tipo CPC. O receptor possui uma área pequena em comparação à área do campo de espelhos. Assim, o estudo de eficiência térmica e das perdas térmicas envolvidas se faz de extrema importância. Para isso, foi feito um modelo térmico do sistema concentrador secundário e absorvedor utilizando o EES (Engineering Equation Solver). O balanço térmico foi feito utilizando um modelo de radiação para um sistema de três superfícies: tubo absorvedor, concentrador secundário e invólucro de vidro. Assim, foi possível inserir no cálculo os efeitos da radiosidade, ou seja, a troca de radiação entre as três superfícies, considerando a emissividade de cada uma delas. A partir disso, observou-se a dependência do comprimento do tubo, da emissividade do absorvedor, da temperatura ambiente e do absorvedor, além da irradiância incidente no desempenho do sistema. Com isso, obteve-se a eficiência que para uma DNI de 1000 W/m² foi de 80 % e para uma DNI de 400 W/m² foi de 63 %, aproximadamente.

Palavras chave: potência solar concentrada; refletores Fresnel lineares; receptor; concentrador secundário; balanço térmico.

     Patricia Scalco, Jacqueline Biancon Copetti, Mario Henrique Macagnan


     CONTROL REGENERATIVO PARA MOTOCICLETA ELÉCTRICA

Resumo

Los vehículos cuya transmisión se realiza con motores eléctricos están aumentando dentro de la industria del automóvil y pueden llegar a ser una alternativa fiable a los vehículos con transmisión mediante motores de combustión. Las ventajas fundamentales de este tipo de vehículos es la no emisión de gases contaminantes y ruido y la efectividad de los motores eléctricos con respecto a los de combustión. Entre los problemas que nos encontramos, podemos hablar fundamentalmente de problemas de autonomía, debido a que el sistema de almacenamiento de la energía es poco eficiente, ocupa mucho espacio, es caro y los tiempos necesarios para la recarga son, por el momento, demasiado altos. En este trabajo se desarrollará un sistema de regeneración de energía optimizado. Este sistema obtendrá la máxima potencia de regeneración en los procesos de frenada en el vehículo. Los sistemas actuales regenerativos en motocicletas están diseñados con un factor fijo de regeneración, el cual hace que no deslice la rueda trasera cuando se frena con el freno regenerativo. Este tipo de sistema no aprovecha toda la potencia de regeneración necesaria, ya que da más importancia a la seguridad en la frenada. En el sistema propuesto, se conocerá una información fundamental, la cual es el tipo de carretera por donde circula el vehículo. Con esta información podemos realizar un control basado en lógica difusa, el cual permitirá la obtención de la potencia máxima de frenada sin comprometer el deslizamiento de la rueda trasera. Este trabajo se ha realizado gracias a la financiación obtenida en el proyecto de investigación TRA2015-67920-R.

Palavras chaves: control regenerativo, motocicleta eléctrica, lógica difusa.

     J.A. Cabrera, J. Pérez, J.M. Velasco, J.J. Castillo


     DESENVOLVIMENTO EXPERIMENTAL DE UM SECADOR SOLAR PARA SECAGEM DE FRUTAS

Resumo

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de secagem solar usado para secagem de frutas. O protótipo projetado e construído trata-se de um secador solar de exposição indireta com câmara de secagem acoplada. Os testes experimentais foram realizados na UFCG, na secagem de banana prata (Musa spp.). O foco do trabalho é o desenvolvimento de novas tecnologias apropriadas para uso na agricultura, disseminando a cultura das energias renováveis e contribuindo para promoção do desenvolvimento sustentável. As temperaturas do ar de secagem na entrada, na saída e no interior do coletor solar e da câmara de secagem foram medidas por 10 termopares distribuídos de forma a obter uma melhor distribuição desta variável durante o processo de secagem. Para os testes experimentais realizados, o secador solar mostrou-se confiável, pois, o tempo necessário para a banana atingir os valores de teor de umidade em base úmida em torno de 25%, foi de 840 minutos (14 h), compatível com os tempos relatados na literatura para equipamentos equivalentes. A cinética de secagem foi ajustada pelo modelo matemático empírico de Page e os resultados foram representativos com valores elevados dos coeficientes de determinação que se aproximaram de 0,99. Os investimentos com a manutenção e operação do sistema do secador solar dizem respeito, simplesmente, à degradação natural dos seus componentes. Sua viabilidade econômica foi demonstrada com um tempo de retorno do investimento estimado em até seis meses.

Palavras-chave: Energia Solar. Secador Solar. Secagem Indireta. Banana passa.

     Antonio Gomes Nunes, Marcelo Bezerra Grilo, Ítalo de Andrade Gomes, Célia Maria Rufino Franco


     SECADOR SOLAR DE MILHO, UMA ALTERNATIVA SUSTENTÁVEL E SEGURA

Resumo

O milho, devido às suas qualidades nutricionais, é uma das culturas mais importantes no mundo para a alimentação dos seres vivos. O beneficiamento é uma das últimas etapas de produção de grãos sendo, nessa etapa, que o produto, após retirada dos contaminantes, adquire as qualidades físicas, fisiológicas e sanitárias que serão responsáveis por sua classificação em padrões comerciais. No intuito de manter o índice de qualidade alcançado, diversas técnicas são utilizadas para retardar a degradação dos alimentos, dentre elas a secagem, sendo esta fundamental para preservar a qualidade do milho, uma vez que a presença excessiva de umidade no grão favorece sua deterioração. A secagem pode ocorrer de forma natural, que depende das condições climáticas locais, ocasionando variações em seus resultados. Também pode ser realizada por secadores que apresentam diferentes configurações e que, apesar de contribuírem com a estabilidade da qualidade do grão, podem elevar o custo do produto. Além disso, determinados secadores geram impacto ambiental e colocam em risco a segurança das pessoas, produtos e instalações, conforme relatos de acidentes ocorridos com secadores de grãos que utilizam combustíveis inflamáveis. Este artigo apresenta uma descrição da evolução dos processos de secagem desse alimento, abordando prós e contras de cada processo. Tem por objetivo elucidar e disseminar o uso do secador solar como alternativa para a secagem do milho visando a preservação do meio ambiente, utilização de fonte energética renovável, gratuita e abundante em várias localidades e segurança operacional da instalação, uma vez que esses aspectos são fundamentais para o desenvolvimento sustentável. Poderá, ainda, difundir o uso do secador solar para secagem de outras culturas, podendo ser empregado tanto em pequena ou larga escala, uma vez que parte significativa da produção dos grãos é proveniente do pequeno e médio produtor e assume importante papel social de manutenção de milhares de famílias.

Palavras chave: secador solar, alternativa sustentável, milho.

     Gisele Mol da Silva, André Guimarães Ferreira, Cristiana Brasil Maia


     SELEÇÃO DE PROJETOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA UTILIZANDO O ANALYTIC HIERARCHY PROCESS COM RATINGS

Resumo

Dado que a indústria é o maior consumidor de energia elétrica no Brasil e diante da crise hídrica de 2014/2015, abre-se a discussão sobre a necessidade de aumento da eficiência energética do parque industrial, com adoção de novas tecnologias para os processos produtivos. Os problemas de tomada de decisão para projetos de eficiência energética são complexos mediante a imensa rede de interação entre indivíduos, organizações, governos e o meio ambiente, daí a existência dos diversos critérios e subcritérios utilizados na seleção de projetos de energia por diversas organizações. Neste sentido, o estudo teve por objetivo identificar e selecionar os principais critérios e ferramentas para a priorização de projetos de energia em uma organização industrial. Para isto foram entrevistados executivos e especialistas de diferentes áreas envolvidos com a problemática de estudo e os resultados finais foram validados junto ao executivo da organização. Para realizar o estudo optou-se por Métodos de Tomada de Decisão com Múltiplos Critérios, especificamente o Analytic Hierarchy Process com ratings (AHP) para a priorização de critérios, subcritérios e alternativas, estas últimas representadas por seis projetos de energia que abordam novas tecnologias de iluminação, sistemas co-geradores de energia, atualização do sistema motriz, automação de sistemas industriais, tecnologias geradoras de energia limpa e sistemas de recuperação de energia. Como resultado da aplicação do método de tomada de decisão, propôs-se a priorização do portfólio de projetos com preferência por aqueles que abordam o uso de novas tecnologias de iluminação e a automação dos sistemas industriais.

Palavras chave: Analytic Hierarchy Process com ratings, Eficiência Energética, Economia de Energia, Energia Renovável

     Alex Carvalho Nogueira, Cecilia Toledo Hernández, Kelly Alonso Costa, Eliane da Silva Christo


     POTENCIAL PARA COMBINAÇÃO DAS FONTES EÓLICA E SOLAR NA GERAÇÃO ELÉTRICA NO BRASIL

Resumo

O desafio de gerar energia sustentável e abundante para assegurar o desenvolvimento e prosperidade presente e futuro dos povos é perseguido por muitos países no mundo. As novas energias renováveis são fatores-chave para a transição das atuais matrizes energética e elétrica mundiais, baseadas em combustíveis fósseis, para novas e diversificadas matrizes baseadas em fontes com menores impactos ambientais. Neste contexto, as energias eólica e solar fotovoltaica têm se destacado significativamente nos últimos anos em termos de investimentos, pesquisas e expansão de capacidade instalada mundial. No Brasil, também há necessidade de expansão e diversificação das matrizes energética e elétrica nacionais para segurança de abastecimento e manutenção de matrizes limpas. O objetivo deste trabalho é mostrar o panorama das energias eólica e solar fotovoltaica no Brasil e demonstrar seu latente potencial estratégico de geração centralizada combinada de eletricidade. A metodologia utilizada é o cruzamento de dados e as respectivas análises de estudos oficiais, pesquisas e mapas temáticos e a apresentação de dois projetos-pilotos de parques híbridos: um da EGP (com 80,0 MW eólicos e 11,0 MWp solares) e outro da Renova Energia (com 21,6 MW eólicos e 4,8 MWp solares). Os resultados preliminares indicam uma grande potencialidade para a efetivação de uma futura geração centralizada híbrida, combinando as fontes de energia eólica e solar fotovoltaica em várias regiões do Brasil, destacando-se a Região Nordeste.

Palavras chave: Energia Eólica, Energia Solar Fotovoltaica, Geração Centralizada Combinada, Brasil, Região Nordeste.

     José Alexandre Ferraz de Andrade Santos, Ednildo Andrade Torres Caiuby Alves da Costa


     A EVOLUÇÃO DO MARCO REGULATÓRIO PARA ENERGIA EÓLICA NO BRASIL

Resumo

A crise hídrica no Brasil em 2001, aliada ao surgimento do Programa de Incentivo às Fontes Alternativas de Energia Elétrica - PROINFA em 2002 estimulou o crescimento de outras fontes alternativas de energia no país. A energia eólica ganhou maior visibilidade a partir de 2009 com o crescimento de incentivos ao setor, permitindo que empreendimentos eólicos ganhassem maior competitividade no mercado de energia do Brasil. A matriz energética brasileira diversificou-se nos últimos anos, tendo a energia eólica papel significativo em sua nova configuração. O maior potencial para geração de energia eólica encontra-se na Região Nordeste do país. Apesar do crescente investimento em geração de energia através dos ventos, os números ainda são tímidos com relação ao potencial da matriz eólica brasileira. O presente artigo tem por objetivo realizar uma projeção do mercado eólico brasileiro para próxima década. Neste contexto, foram analisados dados extraídos de relatórios técnicos emitidos por órgãos competentes (nacionais e internacionais) e as documentações relacionadas às rodadas de licitação que já ocorreram. Dessa forma, foi possível observar que o mercado eólico tende a possuir uma taxa de crescimento elevada até 2020, tendendo à queda no desenvolvimento do setor após esse período. O mercado eólico cresceu significativamente nos últimos anos e possui uma perspectiva positiva para os anos posteriores. Logo a energia eólica torna-se uma alternativa viável para futuros investimentos.

Palavras chave:: energia eólica, mercado eólico brasileiro

     Sara Oliveira Nunes, Eduardo Oliveira Teles, Ednildo Andrade Torres



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