Determinação computacional da influência de parâmetros físicos no comportamento termoenergético de uma edificação

Este trabalho apresenta um estudo sobre a influência que alguns parâmetros físicos têm no desempenho termoenergético de uma edificação com um sistema de condicionamento de ar do tipo expansão direta, e visa auxiliar na busca por soluções que aumentem a eficiência energética das construções brasileiras. Para tal foi utilizado o programa simulador EnergyPlus, onde são estudados casos em que se alteram os seguintes parâmetros físicos: localização geográfica, tipo de vidro utilizado nas fachadas, área envidraçada das fachadas, e a orientação da edificação em relação ao eixo norte verdadeiro. São usados dados de dias de projeto de verão e inverno segundo a ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) para obter cargas térmicas de refrigeração e aquecimento, e arquivos climáticos para obter os seguintes consumos elétricos anuais: do sistema de condicionamento de ar, das lâmpadas e total. Visando reduzir o consumo elétrico das lâmpadas da edificação e assim promover um uso racional da energia elétrica, é modelado um sistema de controle automático da potência das lâmpadas, o qual é comparado com o tradicional sistema liga/desliga das lâmpadas. Também é feita uma análise econômica comparativa entre estes dois tipos de controle de potência das lâmpadas, onde se verifica se há vantagem econômica em aliar a utilização de películas nos vidros das fachadas da edificação O estresse térmico em vidros, caracterizado pelo surgimento de trincas ou até mesmo ruptura devido ao aparecimento de consideráveis diferenças de temperatura em seu interior, é avaliado observando a evolução da temperatura média das faces externa e interna dos vidros ao longo de um dia de projeto de verão. Os resultados mostram que as orientações e os tipos de vidro alteram sensivelmente tanto a potência requerida pelo sistema de condicionamento de ar quanto os consumos elétricos anuais do sistema de condicionamento de ar, das lâmpadas e total; o sistema de controle automático da potência das lâmpadas revela um grande potencial de redução do consumo elétrico anual das lâmpadas e um pequeno potencial de redução da potência requerida pelo sistema de condicionamento de ar; a análise econômica mostra que a utilização de película nos vidros é economicamente viável em boa parte dos casos avaliados; e a comparação da temperatura da face interna dos vidros estudados mostra diferenças significativas.

Eficientização energética em prédios públicos: um desafio aos gestores municipais frente aos requisitos de governança e sustentabilidade

Este artigo ressalta a importância da eficientização energética em prédios públicos como uma política pública a ser adotada pelos gestores municipais, tanto pelo seu efeito demonstrativo de modernidade e alinhamento aos princípios de sustentabilidade como pela indução do desenvolvimento socioambiental, tecnológico e do mercado. São apresentadas as razões e os desafios para enfrentamento dos problemas relacionados ao alto consumo de energia elétrica em prédios públicos municipais, além de um conjunto de propostas objetivas à adoção de uma nova abordagem para a gestão da demanda e do consumo nessas instalações, destacando-se o estudo e diagnóstico realizado para o governo do município de São Paulo e exemplos ou casos de sucesso, a serem explorados e seguidos.

Análise experimental e numérica do comportamento térmico de um coletor solar acumulador

Esta tese apresenta um estudo do comportamento térmico de um coletor solar acumulador e desenvolve uma metodologia para medir a sua eficiência diária. O coletor solar acumulador está instalado na face norte do prédio de Energia Solar da UFRGS e possui cerca de 26 m2. É constituído de uma massa espessa de concreto com uma superfície absorvente feita de tijolos, possuindo uma cobertura dupla de vidros colocada de modo a deixar um espaço para a circulação de ar. Os raios solares atravessam a cobertura de vidro e aquecem a massa absorvente de tijolo, a qual aquece o ar que é introduzido no interior da construção por efeito de termossifão. Uma das principais características do coletor solar acumulador consiste no fato de que a resposta do coletor é defasada no tempo. Este fenômeno permite que o coletor entregue calor ao ambiente mesmo após o término da radiação solar. Essa defasagem dos picos de energia térmica ocorre devido ao baixo valor da difusividade térmica do concreto. Este trabalho foi dividido em duas etapas. A primeira etapa consistiu na montagem de um calorímetro para controle e monitoração das variáveis envolvidas. No interior do calorímetro foram instaladas 36 garrafas com água. As temperaturas dos conteúdos das garrafas, do coletor solar e as radiações envolvidas foram monitoradas através de 26 sensores de temperatura de CI, 8 sensores resistivos PT100 e dois sensores de radiação fotovoltaicos. Para obter as medidas dos sensores instalados foi feita a montagem de um sistema de aquisição de dados interfaceado a um microcomputador A segunda etapa consistiu na produção de um programa computacional, escrito em linguagem Fortran 90, para simular o comportamento térmico dos diversos elementos constituintes do coletor, determinar a potência térmica do coletor solar e sua eficiência diária. Para a simulação numérica do coletor solar acumulador, adotou-se um modelo simplificado bidimensional do mesmo. Foi integrada, através do Método dos Volumes Finitos, a equação de difusão de calor transiente em 2 dimensões. Na formulação das equações lineares optou-se pelo emprego das diferenças centrais no espaço e formulação explícita no tempo. Ao todo foram produzidas 4 malhas computacionais, com distintos refinamentos e foi realizado o estudo da estabilidade numérica das diversas malhas. Através da montagem experimental obtiveram-se várias características térmicas do comportamento do sistema, entre as quais, a transmitância da cobertura, curvas de temperatura do ar fornecido ao calorímetro e curva da eficiência diária do coletor solar . Através da simulação numérica foi possível determinar a potência térmica que o coletor entrega para o laboratório, a eficiência do coletor, os campos de temperatura e a vazão mássica nos diversos canais interiores do coletor solar.

Avaliação de projetos de eficiência energética no segmento baixa renda

O presente trabalho visa avaliar o resultado dos projetos de eficiência energética para o segmento baixa renda, comparando resultados de projetos de troca de equipamentos obsoletos por equipamentos novos e eficientes, com projeto de cunho educativo para o consumo eficiente de energia. Faz também parte do trabalho verificar os resultados das ações dos dois projetos combinados.

Avaliação da eficiência energética em um sítio industrial utilizando análise pinch com heurísticas e técnicas de projeto

Este trabalho envolve a avaliação da eficiência energética em um sítio industrial, que contém três plantas de produção de polietilenos, utilizando conceitos da análise pinch associados com heurísticas e técnicas de projetos. Na primeira etapa do trabalho, foi realizada uma análise preliminar, na qual foram verificadas as possibilidades de melhorias nas condições de operação das unidades. Com esta avaliação, obteve-se uma economia de 500kg/h de vapor de baixa pressão com a simples alteração na sua pressão de fornecimento para uma das unidades. Na seqüência, com base no conhecimento dos processos e na avaliação das curvas compostas das unidades, verificou-se o potencial de integração energética das plantas individualmente, selecionando-se uma unidade (Planta 3) para ser reprojetada. Para esta unidade foram eliminadas do problema as correntes utilizadas em condições esporádicas, as correntes fora da faixa de integração e, por fim, aquelas cuja integração seria demasiadamente complexa. Após estas simplificações, verificou-se o Ponto de Estrangulamento Energético da unidade, os trocadores que empregam utilidades de uma forma inapropriada, o consumo atual e o mínimo de vapor. Com base nestas informações foram verificadas as modificações estruturais na rede de trocadores de calor da Unidade 3 que resultariam em uma unidade energeticamente mais eficiente. Para isto, utilizou-se o programa Aspen Pinch (da Aspen Tech) que gerou uma lista com vinte possibilidades de adição de novos trocadores. Considerando-se somente as modificações com economia superior a 200kW e as restrições de segurança, layout e controle, apenas duas oportunidades foram detalhadas. A primeira delas, foi o aproveitamento do vapor de flash resultante da expansão do condensado de média pressão da unidade. A segunda oportunidade envolveu a adição de um novo trocador, que foi projetado utilizando-se o programa Bjac conjuntamente com o Aspen Plus. Ambas as oportunidades foram avaliadas economicamente, apresentando Taxas Interna de Retorno muito superiores à Taxa mínima de atratividade de 15% considerada neste trabalho.

Análise de desempenho, expressão de proteínas de choque térmico e estresse oxidativo induzidos pelo treinamento físico de musculação em indivíduos jovens, e sua repercussão no perfil imunológico e lipídico

O exercício físico é constantemente utilizado como coadjuvante em tratamentos de saúde, funcionais ou até mesmo estéticos. Normalmente prescrito em séries múltiplas, o treinamento de musculação, a partir da década de 90, passou a ser praticado também em séries simples, com iguais objetivos de hipertrofia e desempenho físico. Entretanto, a melhor aptidão de saúde também passou a ganhar uma forte atenção, em especial para benefícios cardiovasculares e metabólicos. O exercício físico é uma forma de estresse celular, uma vez que incrementa o metabolismo oxidativo e proporciona a geração de espécies ativas do oxigênio que podem causar lesão celular dependendo da intensidade e duração da atividade física. Proteínas de choque térmico (HSP) são proteínas expressas universalmente nas células sob condições de estresse, como choque térmico, privação de glicose e exposição a agentes indutores de estresse oxidativo, como espécies ativas do oxigênio. Estes fatos justificam a expressão de HSP, particularmente da família de 70 kDa (HSP70), no tecido muscular após o exercício físico. Já a adaptação ao exercício físico reduz a expressão de HSP70 no músculo enquanto que indivíduos treinados mostram redução na expressão de HSP70 em leucócitos circulantes. Desta forma, investigamos, neste trabalho, a expressão da HSP70 em leucócitos circulantes de indivíduos submetidos a diferentes seriações em comparação com a funcionalidade do sistema imunológico e o estresse oxidativo induzido por este treinamento. Comparamos ainda, o desempenho físico e a composição corporal nas diferentes seriações, e correlacionamos os resultados de composição corporal com o perfil lipídico dos participantes Voluntários adultos saudáveis foram treinados 3 vezes por semana a 75% da carga máxima (CM) em séries simples (SS) ou múltiplas (SM), por 12 semanas com incremento de carga a cada 4 semanas. Os indivíduos foram avaliados antes, durante e ao final do protocolo de treinamento. Foram avaliados a composição corporal, a força e a resistência muscular, o perfil lipídico, estresse oxidativo, a expressão de HSP70 e o perfil imunológico. Ao final das 12 semanas de treinamento o grupo SS melhorou a composição corporal, a resistência muscular, e o perfil lipídico. Durante o desenvolvimento do treinamento observou-se contínua melhora do estresse oxidativo e do perfil imunológico no grupo SS e melhora no perfil imunológico do grupo SM, sendo que o grupo SS obteve melhor desempenho imunológico que o SM. Quanto à indução de HSP70, observou-se que o grupo SS não induziu maior expressão, enquanto que, o grupo SM aumentou a expressão de HSP70. Desta forma, na intensidade e período utilizados para o treinamento, o grupo SS mostrou ser mais eficiente que o grupo SM para os parâmetros avaliados, incluindo melhora no perfil imunológico.

Avaliação tecnológica de geração energética com resíduos sólidos urbanos (RSU) no Brasil

Este estudo faz uma análise dos ambientes institucional, organizacional, tecnológico e competitivo que cercam o aproveitamento energético dos resíduos sólidos urbanos no Brasil, objeto de política recente lançada no país, que trata a questão superficialmente, priorizando, sobretudo, a destinação dos resíduos aos aterros sanitários, inclusive aqueles de origem orgânica. As análises realizadas mostram que, acima de uma gestão excelente do processo, as políticas de governo sobre o tema da recuperação energética de resíduos são fundamentais para a viabilidade destes empreendimentos, que é dependente também de um fortalecimento no ambiente organizacional, responsável pelas pressões políticas e centralização dos interesses sobre o tema. Uma análise do ambiente tecnológico concluiu que a recuperação energética de resíduos é dominada por empresas no Brasil e que pode ser ampliada em escala e tecnologias disponíveis, desde que o mercado de resíduos sólidos urbanos ofereça segurança ao investidor, sobretudo acima de outras fontes de energia renováveis que se valem das mesmas legislações existentes sobre a comercialização de energia elétrica, porém com menores custos de implantação. Diferentemente de outras fontes de energia, sob o contexto político atual, os empreendimentos de aproveitamento energético de resíduos sólidos urbanos são viáveis economicamente em condições muito específicas no Brasil, especialmente aquelas ligadas à falta de espaço ou ao estabelecimento de parcerias público privadas em que pesem os interesses de ambos os parceiros, como também ponderados os ganhos para o município nos pilares ambiental, social e econômico.

Caracterização, análise e perspectivas da matriz energética do setor de papel e celulose

O segmento de papel e celulose é um dos mais importantes segmentos industriais eletrointensivos do país. As unidades industriais são intensivas tanto no uso de energia térmica quanto elétrica, nas diversas etapas da produção de celulose e posteriormente na fabricação de papel. Grande parte dessa demanda energética é suprida por combustíveis provenientes do próprio processo, como o licor negro e biomassa florestal, entretanto, em muitos casos as unidades não são autossuficientes em energia. A matriz energética dessa indústria se baseou, inicialmente, no suprimento através do óleo combustível, abundante e barato. Todavia, com as crises de petróleo e a recessão estabelecida no país na segunda metade da década de 70, ocorreram rápidas e significativas mudanças, motivadas pelo incentivo do uso do licor negro em caldeiras de recuperação química. O gás natural, com a exploração das bacias de Santos e Campos, bem como com a construção do Gasoduto Brasil-Bolívia, também se tornou uma boa opção energética para a substituição do óleo combustível. Nesse trabalho buscou-se analisar as possíveis trajetórias da matriz energética da indústria de papel e celulose brasileira, no horizonte de curto e médio prazo, assim como identificar os fatores de transformação no histórico da matriz e definir tendências para o mercado de combustíveis e para o desenvolvimento tecnológico associado ao uso dos produtos energéticos no setor. As principais mudanças na participação dos insumos energéticos dessa indústria se deveram não somente pela relação de preço, mas também associadas às políticas setoriais, como o incentivo à autoprodução de energia e aproveitamento de subprodutos para diminuir a dependência externa de combustíveis e energia elétrica. Investimentos no aumento de eficiência dos processos e a adoção de tecnologias avançadas na geração de energia levarão à menor dependência externa de combustíveis e energia elétrica. A elevação dos preços dos combustíveis fósseis, associada à formação pouco transparente do preço em mercados verticalizados, tem proporcionado um incentivo à ampliação do uso de biomassa na matriz energética. Além disso, diante das incertezas sobre a demanda futura de celulose,a competitividade da indústria de papel e celulose estará vinculada à diversidade nos produtos gerados, aplicando o conceito de biorrefinarias florestais e realizando os múltiplos aproveitamentos da biomassa em rotas tecnológicas distintas.

Análise energética e exergética de plantas de co-geração

O presente trabalho apresenta uma comparação das eficiências energética e exergética de três alternativas diferentes de montagem de sistemas de co-geração de energia que empregam o gás natural como combustível. O caso estudado é uma situação real de um curtume que utiliza lenha como combustível para geração de sua energia térmica e compra energia elétrica da distribuidora. A primeira alternativa é composta por um motor de combustão interna a ciclo Otto, a segunda emprega uma turbina a gás a ciclo Brayton e a terceira usa um gerador de vapor superaquecido juntamente com uma turbina a vapor em contrapressão. Para simulação das plantas é utilizado um software comercial que foi alterado, ficando capacitado para calcular exergias físicas e químicas de plantas de utilidades, cálculos exergoeconômicos, tais como taxas de custo das correntes e eixos, e também de determinar para cada equipamento os valores das variáveis usadas para a avaliação e o melhoramento do desempenho de plantas. Após as modificações o programa foi testado resolvendo um problema conhecido e cuja solução encontrada foi comparada com o da bibliografia. Foram obtidos resultados muito próximos ao padrão usado para comparação, os desvios encontrados são desprezíveis para os objetivos deste trabalho. A planta com melhor eficiência energética e exergética é aquela com motor ciclo Otto, seguida pela montagem que emprega a turbina a gás e finalmente, o conjunto gerador de vapor e turbina a vapor. São calculados os custos de insumos: investimentos necessários para construção das plantas, os custos de operação e manutenção e os custos com combustível. A partir destes valores são resolvidos os sistemas de equações para determinar as taxas de custos das correntes e eixos. Para as três plantas as variáveis de decisão são modificadas buscando aumentar a eficiência exergética e diminuir os custos dos produtos de co-geração. A metodologia para avaliação e melhoramento do desempenho das plantas é empregada e observa-se que é na terceira configuração é onde as modificações tiveram maior impacto, seguida pela primeira planta e por último a segunda alternativa.

Propostas para implementação do plano indústria de baixo carbono : eficiência energética na indústria

O presente estudo foi elaborado no âmbito do Grupo de Trabalho (GT) da Plataforma Empresas pelo Clima (EPC), criado com o objetivo de influenciar políticas públicas que culminem na efetiva implantação do Plano Setorial de Mitigação e Adaptação à Mudança do Clima para Consolidação de uma Economia de Baixa Emissão de Carbono na Indústria de Transformação, aqui referido como Plano Indústria de Baixo Carbono, coordenado e publicado pelo Ministério do Desenvolvimento, Indústria e Comércio Exterior (MDIC).

Circuito térmico de uma usina

Curso de Tecnologia Sucroalcooleira. Disciplina Química do Processo. Fluxograma. Dimensão: 1491x885. Tamanho: 1.133 Kb.

Estudo e avaliação das componentes térmicas na utilização de energia em edifícios

Este trabalho tem por objectivo desenvolver eimplementar metodologias relacionadas com a temática de térmica de edifícos, no sentido dequantificar e optimizar as perdas e ganhos decalor e os consumos de energia associados aosedifícios. Com base na teoria de transferência de calor e massa, foram construídos programas de cálculo numérico para simular, em regime estacionário (permanente) e não estacionário (transiente), os fluxos de calor e a distribuição das temperaturas em diferentes tipos de paredes comummente encontradas em Portugal e em particular na Região Autónoma da Madeira. Estes resultados permitiram analisar a eficácia dos diversos tipos de paredes estudadas bem como o risco de condensação em algumas dessas situações. Para além deste estudo houve a preocupação de desenvolver uma metodologia de análise económica relacionada com a espessura de isolamento a aplicar. Foram igualmente estudadas algumas medições simples de conservação de energia cuja implementação em edifícios será facilmente ustificada atendendo aos baixos períodos de retorno de investimento geralmente associados a estas medidas. Como resultado deste trabalho foi desenvolvida uma ferramenta de cálculo cuja aplicaçãovai permitir não só estimar o risco decondensação mas igualmente o campo de temperaturas no interior das paredes ao longo do período de tempo considerado, visando a optimização de soluções de isolamento térmico versus condições de conforto recomendadas.

A energia solar e a utilização racional de energia em edifícios de acordo com os regulamentos em vigor

Este projecto toma partido do Regulamento das Características de Comportamento Térmico dos Edifícios (RCCTE), tendo por base uma obrigatoriedade legal imposta a nível nacional e europeu, que funciona como um “benchmark”. Desta forma contribui-se para uma utilização racional da energia, que passa a ser encarada como uma necessidade fundamental para um futuro economicamente sustentável e mais limpo, tendo em conta que os índices de dependência energética terão que diminuir (sustentabilidade), mas com a preocupação e o cuidado de preservar o conforto térmico. O aquecimento de águas para o consumo doméstico – águas quentes sanitárias (AQS) – é nos dias que correm um bem indispensável e de utilização generalizada para a vida e bem-estar de todos nós. O RCCTE permite avaliar o impacto das necessidades de energia para AQS nas necessidades globais de energia primária, com base em parâmetros (e.g., Esolar) que foram estudados neste trabalho, para demonstrar o real impacte associado à introdução de sistemas solares térmicos. Neste trabalho a contribuição da energia solar térmica foi estudada recorrendo a um programa de cálculo desenvolvido e validado pelo autor (Matlab) e ao programa Solterm, tendo sido analisados dois casos distintos com aplicações de sistemas solares térmicos, e um estudo económico de forma a garantir a viabilidade da implementação destes sistemas.