Estimativa da irradiação solar global com partição mensal e sazonal para a região de Cascavel - PR

No presente trabalho, mostram-se equações de estimativa da irradiação solar global (R G), por meio do modelo de Angstrom, com partições sazonal e mensal para a região de Cascavel - PR. Os dados experimentais foram cedidos pelo IAPAR, coletados na sua estação meteorológica localizada na COODETEC/Cascavel - PR, no período de 1983 a 1998. Dos 16 anos de dados, 12 anos foram utilizados para cálculo dos coeficientes (a e b) e quatro anos para a validação das equações. Os coeficientes de determinação encontrados foram superiores a 80% para as duas partições. O mínimo da R G é superestimado e o máximo é subestimado quando comparados com o mínimo e o máximo para dados reais, sendo esses encontrados no solstício de inverno e equinócio de primavera, respectivamente. A variação sazonal e mensal do coeficiente "a" foi menor (0,16 a 0,19 e 0,14 a 0,21) e do coeficiente "b" maior (0,34 a 0,43 e 0,32 a 0,44). As maiores variações dos erros médios diários ocorreram no equinócio de primavera (-19,45% a 27,28%) e as menores no equinócio de outono (-11,32% a 10,61%). O ajuste mais eficaz das equações foi encontrado para a partição mensal.

Calor específico e densidade da polpa de cajá (Spondias lutea L.) com diferentes concentrações de sólidos solúveis sob baixas temperaturas

A polpa de cajá tem sido exportada da região Nordeste para todo o Brasil, e uma das maneiras de conservá-la é processando-a e armazenado-a na forma congelada. Durante o processamento, existem dois fatores que favorecem a qualidade do produto a ser armazenado: a rapidez com que o produto é congelado e a adição de açúcar como forma de dificultar a ação microbiológica. Na linha de processo, algumas propriedades termofísicas, como o calor específico e a densidade, se alteram com as temperaturas negativas e com o teor de sólidos solúveis totais; dessa forma, para o dimensionamento adequado de máquinas e equipamentos, torna-se necessário conhecer essas propriedades, principalmente quando se operam equipamentos criogênicos, onde as temperaturas podem chegar a -196 ºC. Neste trabalho, determinaram-se a densidade e o calor específico da polpa do cajá com quatro diferentes níveis de sólidos solúveis totais (natural da polpa; 20; 40 e 60%) e temperaturas entre -196 ºC e -18 ºC. A densidade foi obtida pela razão entre a massa da polpa e o seu volume. O volume foi determinado pelo método do deslocamento de massa (água) e o calor específico por meio de balanço de calor entre a massa da polpa, a massa do cilindro que contém a polpa e a massa do gelo. Conclui-se que a densidade da polpa de cajá aumenta em função da redução da temperatura e do aumento do teor de sólidos solúveis totais de 9 para 60 °Brix e que o calor específico da polpa diminui com a diminuição de temperatura e aumenta com a concentração de sólidos solúveis totais.

Avaliação de modelo matemático para estimar a radiação solar incidente sobre superfícies com diferentes exposições e declividades

Este trabalho teve por objetivo avaliar modelo matemático para estimar a radiação solar global diária sobre superfícies com diferentes exposições e declividades, no período de março de 2002 a março de 2003. A pesquisa foi desenvolvida em uma estrutura denominada "Bacia Hidrográfica Experimental" do Departamento de Engenharia Rural da UNESP, Câmpus de Jaboticabal - SP. Nessa estrutura, foram utilizadas superfícies caracterizadas como H, 10N, 10S, 20N, 20S, 10E, 10W, 20E e 20W. O sensor utilizado para medir a radiação solar global incidente nas superfícies estudadas foi um piranômetro da marca Kipp & Zonnen, modelo CM3. Para calcular a radiação solar incidente nas superfícies estudadas, foi utilizado o modelo de Kondratyev. As análises dos resultados foram feitas para o período diário, utilizando-se de análise de regressão e considerando o modelo linear (y = ax + b), na qual a variável dependente foi a radiação global medida (K¯M) e a radiação global calculada (K¯C) foi a variável independente. Os resultados deste estudo mostram que o modelo apresentou bons resultados para estimar a radiação nas superfícies H, 10N, 10S, 10E, 10W, 20E e 20W. Utilizando-se de dados de dias com céu límpido, foram obtidos os seguintes resultados: no inverno, o modelo foi preciso para estimar a radiação solar na superfície 20N, e apresentou resultados aceitáveis para estimar a radiação solar na superfície 20S.

Comparação do Coeficiente Global de Perdas de Calor para casa de vegetação aquecida usando diferentes técnicas para eficiência energética

O Coeficiente Global de Perdas de Calor (U) permite o equacionamento das necessidades térmicas de uma casa de vegetação climatizada. No presente trabalho, determinou-se esse coeficiente cujo referencial foi uma casa de vegetação localizada em Madri (Espanha), em que foram utilizadas medidas noturnas de temperatura do ar no interior, no exterior, bem como o consumo de energia para aquecimento. As comparações entre as técnicas de aquecimento utilizadas foram: solo radiante e aerotermos combinados com duas técnicas que visavam a promover melhor aproveitamento térmico, ou seja, a utilização de cobertura plástica formando dupla capa ou a utilização de túnel plástico. Os menores coeficientes foram conseguidos para a utilização de solo radiante com túnel e aerotermos com dupla capa com 7,19 W m-2 ºC-1 e 9,11 W m-2 ºC-1, respectivamente; o maior valor dentre os coeficientes nas condições estudadas foi 15,13 W m-2 ºC-1 ao considerar o uso de aerotermos sem utilização de plásticos. Conclui-se, portanto, que os resultados comprovam o melhor rendimento térmico para as técnicas ensaiadas.

Influência da temperatura do ar de secagem no calor latente de vaporização de água em feijão macassar (Vigna unguiculata (L.) Walp.), variedade sempre-verde

Em cálculos da quantidade de energia requerida em processos de secagem artificial de um produto agrícola, é necessário o conhecimento de uma expressão para a determinação do calor latente de vaporização (H) de água no produto. Normalmente, as expressões para H, encontradas na literatura, são dadas pelo calor latente de vaporização (h) de água livre multiplicado por funções que dependem apenas do teor de água do produto. Isso significa que a relação H/h, para um dado produto, só depende do teor de água, o que é uma simplificação, pois se sabe que tal relação depende também da temperatura. Neste artigo, é apresentada uma expressão para o cálculo de H para feijão macassar, variedade sempre-verde, levando em consideração a dependência de H/h com a temperatura. Para tal, foi desenvolvido e utilizado um programa computacional que ajusta, de forma automática, cerca de 500 funções contidas em sua biblioteca, com uma e duas variáveis independentes, a dados experimentais. O programa, que usa regressão não-linear, classifica as melhores funções ajustadas pelo critério do menor qui-quadrado reduzido. O conjunto de testes estatísticos realizados indica que a expressão apresentada neste artigo produz resultados mais precisos na determinação de H para feijão macassar que os de outras equações normalmente encontradas na literatura.

Análise de um sistema de aquecimento de água para residências rurais, utilizando energia solar

A conscientização da importância do meio ambiente tem incentivado o estudo de novas fontes energéticas renováveis e menos poluentes. Dentre essas fontes, a energia solar destaca-se por ser perene e limpa. A utilização da energia solar em sistemas de aquecimento de água residencial rural pode colaborar com a economia de energia elétrica, base da matriz energética brasileira. Conhecer os fatores que influenciam na operação de um sistema de aquecimento de água por energia solar é importante na determinação de sua viabilidade técnica, visando a sua difusão em residências rurais. Para tanto, construiu-se um protótipo, no câmpus da Faculdade Assis Gurgacz, em Cascavel - PR, com características similares a um equipamento utilizado em residências para dois habitantes, para funcionar com circulação natural ou termossifão e sem auxílio de sistema de aquecimento complementar. O equipamento mostrou-se viável tecnicamente, alcançando a temperatura mínima para banho de 35 °C, sempre que a radiação solar foi superior a 3.500 Wh m-2, o que aconteceu para a maioria dos dias estudados.

Evapotranspiração de referência com base na radiação solar global estimada pelo método de Bristow-Campbell

A quantidade de água a ser aplicada em sistemas de irrigação é normalmente calculada com base na evapotranspiração de referência (ETo) da região. Vários métodos podem ser empregados para o cálculo de ETo, sendo o de Hargreaves um dos mais adotados. Esse método utiliza valores estimados da radiação solar global (Rs) com base na diferença entre as temperaturas máxima (Tmáx) e mínima (Tmín) do ar. Entretanto, a Rs pode ser calculada por outros métodos, como o de Bristow-Campbell, que também se baseia na diferença entre Tmáx e Tmín. No presente trabalho, foram estimados valores diários da ETo pelo método de Hargreaves, em Jales - SP, com e sem o uso da equação de Bristow-Campbell para cálculo de Rs. Esses valores foram comparados aos obtidos pelo método de Penman-Monteith, que é considerado padrão para a estimativa de ETo. As avaliações consideraram os períodos úmido e seco na região. O uso da equação de Bristow-Campbell melhorou o desempenho do método de Hargreaves, em relação ao de Penman-Monteith, sendo que durante o período seco do ano o desempenho foi superior ao do período úmido.

Identificação de ilhas de calor na área urbana de Ilha Solteira - SP através da utilização de geotecnologias

Com a mudança climática prevista para as próximas décadas, os cientistas indicam que uma das consequências será o aumento das temperaturas médias e também o número de dias quentes, o que intensificará o desconforto térmico na população. Assim, esta pesquisa teve por objetivo principal identificar as variações térmicas localizadas na área urbana do município de Ilha Solteira - SP. A metodologia consistiu na aplicação de um algoritmo, utilizando o módulo LEGAL do sistema de informação geográfica SPRING 4.3, que realizou a transformação dos níveis de cinza gerados pelo TM/Landsat-5 em valores de temperatura de superfície. Os resultados mostraram temperaturas de superfície entre 21 ºC e 23 ºC nas áreas que apresentaram maior quantidade de vegetação, como, por exemplo, a área do zoológico e a área de lazer. As áreas que apresentaram os maiores valores de temperatura (41 ºC até 44 ºC) estão localizadas nas regiões onde ocorrem as maiores porcentagens das classes "edificações" e "pavimentada-edificação", caracterizando assim o fenômeno de ilhas de calor. Estes resultados poderão servir de subsídios na elaboração de estratégias para minimizar o desconforto térmico das áreas onde ocorrem as ilhas de calor.

Desenvolvimento de um sistema alternativo de trocador de calor para climatização de construções agroindustriais

No manejo de animais em propriedades rurais, é necessário o desenvolvimento de equipamentos de climatização de ambientes, tais como os resfriadores evaporativos. No presente estudo, foi construído e testado um resfriador evaporativo alternativo. O sistema é composto por um circuito de circulação de água impulsionada por uma bomba hidráulica e uma rede de tubulação em PVC formadora de uma cortina de água, uma calha condutora de água e um reservatório. A temperatura e a umidade relativa foram medidas na entrada e saída do equipamento, utilizando-se de termo-higrômetro digital, no período de 28 de novembro a 14 de dezembro de 2006 (dias quentes e secos do início de verão) e entre 6 e 13 de março de 2007 (dias quentes e úmidos). Associado a um sistema de ventilação forçada, o dispositivo apresentou, em três testes, resultados que indicaram que a temperatura do ambiente pode ser reduzida na faixa de 3 a 4 ºC e com acréscimo de 10 a 12% de umidade relativa. A máxima eficiência evaporativa obtida foi de 47,6%.

Solar drying of jack fruit almonds

Dryers heated by solar energy have been constructed and used in drying whole and half jack fruit almonds. The samples were dried during the day in direct sun and in the conventional solar dryer prepared for this purpose. Another piece of equipment was built for reception and accumulation of sun energy in a body of water, which was used as a heat source for night drying. The drying with the sun energy was compared with artificial drying. The jack fruit almonds were dried whole, half, with pellicle and without it. The storage of solar energy in water was technically viable for use in night drying. The drying by combining solar dryers in the day and night periods were completed in approximately 35 hours, and were equivalent to artificial drying between 40ºC and 70ºC. Almond cut in half and the pellicle removed reduced the drying time.

Computer tools applied to analysis of solar water heaters

The simulation programs are important tools to analyze the different energetic alternatives, including the use of renewable energy. The objective of this study was to analyze comparatively the different computer tools available for modeling of solar water heaters. Among the main simulation software of solar thermal systems, there are: RETScreen International, EnergyPlus, TRNSYS, SolDesigner, SolarPro, e T*SOL. Among the tools mentioned, only EnergyPlus and RETScreen International are free, but they allow obtaining interesting results when applied together. The first one has a detailed module of energy analysis of solar water heaters, while the second one provides an detailed economic feasibility study and an assessment of emissions of greenhouse gases. RETScreen International and EnergyPlus programs are aimed at a diverse audience, including designers, researchers and energy planners.

Solar energy use for water pre-heating in boilers of agro-industries

Energy consumption in the world has been growing every year. The industrial sector represents 27.32% of the world energy demand. Heating systems that use solar energy may contribute with a percentage of the total energy required by industries. This work aimed to study the use of vacuum solar collectors for water pre-heating in boilers. We used four collectors installed according to NBR 15,569; water flow through the tubes was 0.058 L/s, and temperature in the inlet and outlet pipes was measured. Results showed that instantaneous radiation, and inlet fluid and room temperatures are variables that influence the process, reaching water maximum temperature in the solar collector outlet of 97.9 °C, and efficiency of approximately 65% for most experiments. For the financial viability evaluation, the payback study was applied, which resulted in 4; 7 and 5 years, for the respective sources: firewood, LPG (liquefied petroleum gas), and electricity. Regarding the calculation of the annual contribution to the reduction of greenhouse gases, it was, respectively, 2.162 and 356 kg of CO2 per m² of collector tubes, in comparison with firewood and LPG.

Série histórica secular de brilho solar e suas relações com os modos de variabilidade ENOS e ODP em Santa Maria-RS

Os objetivos neste trabalho foram testar a homogeneidade, recalcular a média climatológica e determinar possíveis tendências e variabilidade interanual e interdecadal na série histórica secular mensal e sazonal de brilho solar, em Santa Maria - RS. Os dados de brilho solar foram obtidos na Estação Climatológica Principal (ECP) do Instituto Nacional de Meteorologia (8o DISME), no período de 1912 a 2011. Foram usados os testes de Sequência, de Mann-Kendall e Pettitt para análise de homogeneidade e tendência, respectivamente. As séries históricas na escala mensal e sazonal são estacionárias e homogêneas, exceto para o mês de dezembro e para a estação de outono. Há variabilidade interanual e interdecadal nas séries, devido aos fenômenos El Niño-Oscilação Sul (ENOS) e da Oscilação Decadal do Pacífico (ODP), com sinal marcante da fase fria de ambos os fenômenos, que aumentam o brilho solar, principalmente nos meses de outubro e novembro (primavera).

Determinação do equilíbrio higroscópico e do calor isostérico do bagaço de cana-de-açúcar

Com o intuito de analisar a dinâmica de sorção e a energia necessária para a vaporização da água na desidratação do bagaço da cana-de-açúcar, o presente trabalho teve como objetivo a determinação de seu equilíbrio higroscópico e calor isostérico, a partir de diferentes condições controladas de temperatura (20; 40; 55 e 70 ºC) e umidade relativa do ar (10; 12; 17; 18; 30; 40; 45; 50; 60 e 85%), assim como avaliar, entre diversos modelos descritos na literatura, o que melhor represente o comportamento de sorção. Como resultado, foi verificado que o modelo que melhor se ajustou aos dados empíricos do processo de sorção do bagaço de cana-de-açúcar foi o Modelo de Henderson Modificado, com coeficiente de determinação de 0,972, enquanto o calor isostérico integral de dessorção variou de 2524,09 a 2951,95 kJ kg-1, para os teores de água de equilíbrio de 0,014 a 0,170 b.s., respectivamente.

Influência da vazão de água sobre o rendimento de um coletor solar plano construído em termoplástico

ResumoAvaliou-se o rendimento térmico de um coletor solar plano construído em termoplástico, em condições reais de operação, registrando as temperaturas de entrada e de saída de água na placa, mediante quatro distintas vazões mássicas de água: 0,026 kg s-1; 0,04 kg s-1; 0,054 kg s-1; e 0,068 kg s-1. Os ensaios foram realizados no Laboratório de Termodinâmica e Energia da Faculdade de Engenharia Agrícola da Unicamp. Com base nos valores de temperatura da água na entrada e na saída das placas, foram calculados os valores de potência térmica [W m-2]. O maior valor médio diário de potência térmica (753 W m-2) foi obtido para a vazão de 0,054 kg s-1. Para a maior vazão (0,068 kg s-1), o valor de potência térmica foi similar ao obtido para a vazão de 0,04 kg s-1 (715 W m-2), mostrando a existência de uma vazão ótima de operação.