Simulação numérica de um sistema de armazenamento de calor em estufas de plasticultura

Apresentar um modelo para simular um sistema de armazenamento de calor no solo em estufas para plasticultura é o objetivo do presente trabalho. O sistema consiste num feixe de tubos enterrados no solo. A convecção forçada de ar no seu interior realiza a troca térmica necessária para manter as estufas sob faixas desejadas de temperatura. O objetivo do modelo é investigar os efeitos no calor armazenado e a influência das variáveis, tais como diâmetro, comprimento, espaçamento entre os tubos e a velocidade de ar no canal provocam no sistema. O solo é tratado como um meio difusivo e avalia-se a contribuição do termo de condensação e evaporação da água contida no ar em escoamento nos tubos. A equação da energia é resolvida para o solo e para o ar. Os tubos de seção transversal circular são modelados como tubos de seção transversal quadrada com o objetivo de que as simulações possam ser processadas em coordenadas cartesianas. O programa resolve situações tridimensionais, transientes e emprega o Método dos Volumes Finitos para integrar as equações diferenciais governantes. O modelo original é baseado no modelo de Gauthier et al., 1997, tendo sido os resultados do mesmo foram usados para a validação do presente estudo. Um circuito de água quente é também projetado e apresentado para o aquecimento das estufas. A água circula através de mangueiras sobre o solo e é aquecida por um sistema de queimadores a gás liqüefeito de petróleo ou óleo combustível, transferindo assim calor para o interior da mesma. O projeto de aquecimento foi realizado através de um programa de parceria entre a Ufrgs, Sebrae, Fapergs e a Agropecuária Clarice.

Avaliação da rentabilidade económica dos sistemas de microgeração fotovoltaica em Portugal (1990-2010)

Dissertação para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Electrotécnica - ramo de Energia

Análise dos sistemas termo-solares de produção de energia eléctrica

Actualmente a humanidade depara-se com um dos grandes desafios que é o de efectivar a transição para um futuro sustentável. Logo, o sector da energia tem um papel chave neste processo de transição, com principal destaque para a energia solar, tendo em conta que é uma das fontes de energias renováveis mais promissoras, podendo no médiolongo prazo, tornar-se uma das principais fontes de energia no panorama energético dos países. A energia solar térmica de concentração (CSP), apesar não ser ainda conhecida em Portugal, possui um potencial relevante em regiões específicas do nosso território. Logo, o objectivo deste trabalho é efectuar uma análise detalhada dos sistemas solares de concentração para produção de energia eléctrica, abordando temas, tais como, o potencial da energia solar, a definição do processo de concentração solar, a descrição das tecnologias existentes, o estado da arte do CSP, mercado CSP no mundo, e por último, a análise da viabilidade técnico-económica da instalação de uma central tipo torre solar de 20 MW, em Portugal. Para que este objectivo fosse exequível, recorreu-se à utilização de um software de simulação termodinâmica de centrais CSP, denominado por Solar Advisor Model (SAM). O caso prático foi desenvolvido para a cidade de Faro, onde foram simuladas quatro configurações distintas para uma central do tipo torre solar de 20 MW. Foram apresentados resultados, focando a desempenho diário e anual da central. Foi efectuada uma análise para avaliação da influência da variabilidade dos parâmetros, localização geográfica, múltiplo solar, capacidade de armazenamento de calor e fracção de hibridização sobre o custo nivelado da energia (LCOE), o factor de capacidade e a produção anual de energia. Conjuntamente, é apresentada uma análise de sensibilidade, com a finalidade de averiguar quais os parâmetros que influenciam de forma mais predominante o valor do LCOE. Por último, é apresentada uma análise de viabilidade económica de um investimento deste tipo.

Estudo de revestimentos ativos para o isolamento térmico de edifícios

Dissertação de mestrado em Sustentabilidade do Ambiente Construído

Pozolanicidade dos resíduos industriais, lã de vidro e lã cerâmica

As fibras cerâmicas se caracterizam por ser um material leve, com alto grau de pureza, baixo armazenamento de calor, baixa condutividade térmica, resistência a choque térmico e alta resistência à corrosão em altas temperaturas. Essas características levam a uma grande procura das indústrias mínero-metalúrgicas e de outros setores para revestimentos de distribuidores, muflas, fornos de aquecimentos, entre outros. Após utilização no processo, por perderem sua capacidade de isolamento, os resíduos gerados precisam de destinação. Esse trabalho enfoca, especificamente, resíduos de lã cerâmica e lã de vidro. Pelo fato de a composição das fibras cerâmicas ser rica em sílica e alumina, efetuou-se uma investigação acerca da atividade pozolânica das mesmas com a cal e o cimento, especificamente CPV ARI, CPII E32 e CPIII 32RS, para avaliação da perspectiva de reciclagem em possível incorporação no concreto.

Características químicas de abacaxi 'Pérola' após tratamento com calor e armazenagem em três temperaturas

Avaliou-se o efeito do tratamento térmico (40ºC por 24 horas) e de diferentes temperaturas de armazenamento (8ºC, 14ºC e 25ºC, a 90%UR), na conservação pós-colheita de abacaxis 'Pérola', colhidos no ponto de maturação "pintado". As avaliações foram realizadas no início (0 dia), visando à caracterização inicial dos frutos, e após 1; 5; 9; 13 e 17 dias, quando os mantidos sob refrigeração foram transferidos para condição ambiente (25ºC, 75-80% UR), e avaliados aos 21; 25 e 29 dias. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, em esquema fatorial (2x3x9), tendo-se os frutos tratados termicamente ou não, o armazenamento a 25ºC, 14ºC e 8ºC e nove épocas de avaliação. Os frutos foram avaliados quanto à ocorrência de podridões e de escurecimento interno, aparência e coloração da polpa, teores de sólidos solúveis (SS), acidez titulável (AT), açúcares solúveis totais e redutores e ácido ascórbico, além da relação SS/AT. Os resultados indicam que a coloração da polpa se tornou mais amarela durante o período refrigerado, enquanto os valores da AT aumentaram. Neste período, a relação SS/AT reduziu-se, mas aumentou com a transferência dos frutos para o ambiente, enquanto os teores de açúcares solúveis totais e redutores diminuíram, e estabilizaram-se. Os teores de ácido ascórbico mantiveram-se sem diferenças significativas, mas com tendência de aumento. Os frutos mantidos sob refrigeração apresentaram sintomas de injúria pelo frio, que apareceram em 8 dias, após serem levados ao ambiente, e com maior intensidade nos tratados termicamente.

Respostas pós-colheita de abacaxi 'Pérola' no tratamento com calor e armazenagem refrigerada

Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito de diferentes temperaturas de armazenamento e do tratamento inicial a 40 ºC, por 24 horas, na preservação de abacaxis 'Pérola'. Os abacaxis foram colhidos no estádio de maturação "pintado", tratados com calor e foram mantidos sob condição de ambiente (25 ºC e 75-80% UR) ou refrigerados durante 17 dias, a 8 ºC, ou 14 ºC. Após este período, foram transferidos para condição de ambiente, 25 ºC e 75-80% UR. As avaliações foram realizadas no início (0 dia) e após 1; 5; 9; 13 ou 17 dias. Os frutos armazenados sob refrigeração foram transferidos para o ambiente e também foram avaliados aos 21, 25 ou 29 dias. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, em esquema fatorial (2x3x9), tendo-se os fatores, frutos tratados com calor ou não, três temperaturas de armazenamento e 9 épocas de avaliação. Os frutos foram avaliados quanto à perda de massa fresca, coloração externa, resistência da casca e da polpa, rendimento em polpa, além da intensidade respiratória. A perda de massa fresca e a resistência da casca e da polpa foram maiores nos frutos armazenados sob condição ambiente quando comparada à perda de massa e resistência dos abacaxis armazenados sob refrigeração, com variação na coloração da casca, de verde para amarela, com a evolução do tempo. Os abacaxis mantidos sob refrigeração a 8 ºC ou 14 ºC tiveram vida útil de 29 dias, enquanto os abacaxis mantidos a 25 ºC foram descartados após 17 dias. Abacaxis tratados com calor apresentaram a maior taxa respiratória, enquanto aqueles mantidos a 8 ºC apresentaram a menor atividade respiratória, tanto sob refrigeração como em condição ambiente.

Comportamento da dormência em sementes de Brachiaria dictyoneura cv. Llanero submetidas às ações do calor e do ácido sulfúrico

A literatura específica destaca a dormência das sementes como fator dificultador do estabelecimento das pastagens de gramíneas forrageiras tropicais. A imersão das sementes em ácido sulfúrico (H2SO4), apesar de funcionalmente admitida como eficiente para promover a redução da dormência em sementes de braquiária, apresenta inconveniências relacionadas à segurança do trabalhador envolvido na aplicação e, adicionalmente, à preservação do meio ambiente com o descarte dos resíduos provenientes da operação. Dessa maneira, objetivando identificar alternativas para a superação da dormência, o presente estudo realizou comparações entre os efeitos fisiológicos de tratamentos térmicos (55, 65, 75 e 85ºC/5, 10 e 15 h) e químico (imersão em H2SO4/15 minutos) em sementes de Brachiaria dictyoneura cv. Llanero (Brachiaria humidicola cv. Llanero, segundo Renvoize et al., 1996). Para tanto, as sementes foram qualitativamente avaliadas (teor de água, germinação, tetrazólio, primeira contagem de germinação, emergência de plântulas, comprimento da parte aérea das plântulas e índice de velocidade de emergência) em duas épocas experimentais (início e final do armazenamento de 6 meses). Os usos do calor e do ácido sulfúrico constituem-se em alternativas para a redução da dormência das sementes e conseqüente favorecimento do desempenho agronômico. Contudo, particularmente em relação ao calor, a deterioração pode ser acelerada durante o armazenamento.

Modelagem dos processos envolvidos nos sistemas de secagem e armazenamento de grãos

A produção de soja é uma das principais atividades econômicas na Região Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul. As perdas de produto em condições de comercialização ocasionadas nas atividades de secagem e armazenamento são significativas, justificando a pesquisa e aprimoramento destes processos. Nesta tese foram pesquisados dois problemas: 1. Modelamento matemático dos processos de secagem, utilizando parâmetros conhecidos de soja e 2. Modelamento matemático do problema de aeração para o cálculo da distribuição da pressão e da velocidade do ar na massa de grãos em unidades de armazenamento de soja. No problema de secagem foi desenvolvido um sistema composto de quatro equações diferenciais parciais hiperbólicas acopladas não-lineares, que descreve o comportamento da temperatura e do teor de umidade do ar e dos grãos em função do tempo. Para resolver o sistema foram utilizados os métodos das diferenças finitas (p. ex., métodos de MacCormack e Crank- Nicolson.) e o método dos volumes finitos. A análise dos resultados permitiu recomendar o método mais adequado para cada tipo do problema. Para determinação da intensidade do fluxo de massa e de calor foram utilizados os dados experimentais de camada fina obtidos da literatura e complementados com dados experimentais desta tese. Foi desenvolvido um equipamento para obtenção das curvas de secagem de grãos em secador de leito fixo, a fim de identificar o modelo para secagem em camada espessa. A comparação entre os resultados experimentais e das simulações numéricas mostrou que o modelo descreve razoavelmente a dinâmica de secagem No problema de aeração foi desenvolvido um modelo matemático que descreve o escoamento do ar em sistemas de armazenamento de grãos, baseado em relações experimentais entre velocidade e gradiente de pressão. Para resolver o problema de aeração foi utilizado o método dos elementos finitos e desenvolvido um programa computacional. Um teste realizado com o programa mostrou que os resultados da solução numérica convergem para uma solução analítica conhecida. As simulações realizadas mostraram que o programa computacional pode ser usado como instrumento auxiliar para o projeto de silos, possibilitando o cálculo e a visualização gráfica da distribuição das pressões e das linhas de corrente em diferentes seções do armazém.

Métodos multigrid paralelos em malhas não estruturadas aplicados à simulação de problemas de dinâmica de fluidos computacional e transferência de calor

Fenômenos naturais, tecnológicos e industriais podem, em geral, ser modelados de modo acurado através de equações diferenciais parciais, definidas sobre domínios contínuos que necessitam ser discretizados para serem resolvidos. Dependendo do esquema de discretização utilizado, pode-se gerar sistemas de equações lineares. Esses sistemas são, de modo geral, esparsos e de grande porte, onde as incógnitas podem ser da ordem de milhares, ou até mesmo de milhões. Levando em consideração essas características, o emprego de métodos iterativos é o mais apropriado para a resolução dos sistemas gerados, devido principalmente a sua potencialidade quanto à otimização de armazenamento e eficiência computacional. Uma forma de incrementar o desempenho dos métodos iterativos é empregar uma técnica multigrid. Multigrid são uma classe de métodos que resolvem eficientemente um grande conjunto de equações algébricas através da aceleração da convergência de métodos iterativos. Considerando que a resolução de sistemas de equações de problemas realísticos pode requerer grande capacidade de processamento e de armazenamento, torna-se imprescindível o uso de ambientes computacionais de alto desempenho. Uma das abordagens encontradas na literatura técnica para a resolução de sistemas de equações em paralelo é aquela que emprega métodos de decomposição de domínio (MDDs). Os MDDs são baseados no particionamento do domínio computacional em subdomínios, de modo que a solução global do problema é obtida pela combinação apropriada das soluções obtidas em cada um dos subdomínios Assim, neste trabalho são disponibilizados diferentes métodos de resolução paralela baseado em decomposição de domínio, utilizando técnicas multigrid para a aceleração da solução de sistemas de equações lineares. Para cada método, são apresentados dois estudos de caso visando a validação das implementações. Os estudos de caso abordados são o problema da difusão de calor e o modelo de hidrodinâmica do modelo UnHIDRA. Os métodos implementados mostraram-se altamente paralelizáveis, apresentando bons ganhos de desempenho. Os métodos multigrid mostraram-se eficiente na aceleração dos métodos iterativos, já que métodos que utilizaram esta técnica apresentaram desempenho superior aos métodos que não utilizaram nenhum método de aceleração.

Tratamento com calor no controle de Botryosphaeria dothidea (Moug.) Ces. & De Not.) em maçãs cv. Fuji

A necessidade de se prolongar o período pós-colheita fez com que a utilização de tratamentos em pós-colheita com o uso de defensivos agrícolas aumentasse nas últimas décadas. No entanto, a preocupação de consumidores quanto a resíduos as deficiências de controle observadas incentivaram a procura por tratamentos alternativos, entre os quais os tratamentos com calor vem sendo testados em frutos de várias espécies. No presente trabalho estudou-se o efeito do tratamento com calor no crescimento do micélio e germinação dos conídios de Botryosphaeria dothidea e, avaliou-se a viabilidade da termoterapia com calor, isolada ou em combinação com carbonato de sódio no controle da podridão branca e na manutenção da qualidade das maçãs ‘Fuji’ em diferentes estádios de maturação, mantidas ou não sob armazenamento refrigerado. Foi objetivo também verificar a expressão de genes que são regulados durante a interação maçã-Botryosphaeria dothidea, após tratamento com calor. Os experimentos foram conduzidos testando-se combinações de diferentes temperaturas e períodos de exposição ao calor sobre o patógeno B. dothidea e sobre frutos inoculados e não inoculados artificialmente com o patógeno. Os resultados obtidos sobre o patógeno mostraram que, independente da concentração de caldo batata-dextrose (BD) utilizada na suspensão, 45% dos conídios de B. dothidea germinaram nos frutos após 24h e 91% após 48h de incubação a 26°C. Constatou-se um aumento significativo da germinação dos conídios quando acrescentado 2,4% de caldo BD a suspensão. Sobre o efeito da temperatura no patógeno, as temperaturas inferiores a 62°C, em qualquer período de exposição não foram capazes de inibir o micélio do patógeno. Os conídios submetidos à temperatura de 58°C somente foram inativados quando o tratamento foi estabelecido por 60s. A termoterapia com calor associada ou não ao carbonato de sódio reduziu a incidência e severidade da doença podridão branca. A severidade da doença foi influenciada pelo estádio de maturação dos frutos verificando pelo aumento no número de lesões/fruto quanto mais avançada a maturação das maçãs. Os resultados obtidos no RT-PCR evidenciaram que os protocolos utilizados não produziram RNA de alta qualidade e desta forma inviabilizaram a análise da expressão diferencial dos genes na interação maçã-B.dothidea.

Respostas pós-colheita de abacaxi 'Pérola' no tratamento com calor e armazenagem refrigerada

Este trabalho teve como objetivo avaliar o efeito de diferentes temperaturas de armazenamento e do tratamento inicial a 40 ºC, por 24 horas, na preservação de abacaxis 'Pérola'. Os abacaxis foram colhidos no estádio de maturação pintado, tratados com calor e foram mantidos sob condição de ambiente (25 ºC e 75-80% UR) ou refrigerados durante 17 dias, a 8 ºC, ou 14 ºC. Após este período, foram transferidos para condição de ambiente, 25 ºC e 75-80% UR. As avaliações foram realizadas no início (0 dia) e após 1; 5; 9; 13 ou 17 dias. Os frutos armazenados sob refrigeração foram transferidos para o ambiente e também foram avaliados aos 21, 25 ou 29 dias. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, em esquema fatorial (2x3x9), tendo-se os fatores, frutos tratados com calor ou não, três temperaturas de armazenamento e 9 épocas de avaliação. Os frutos foram avaliados quanto à perda de massa fresca, coloração externa, resistência da casca e da polpa, rendimento em polpa, além da intensidade respiratória. A perda de massa fresca e a resistência da casca e da polpa foram maiores nos frutos armazenados sob condição ambiente quando comparada à perda de massa e resistência dos abacaxis armazenados sob refrigeração, com variação na coloração da casca, de verde para amarela, com a evolução do tempo. Os abacaxis mantidos sob refrigeração a 8 ºC ou 14 ºC tiveram vida útil de 29 dias, enquanto os abacaxis mantidos a 25 ºC foram descartados após 17 dias. Abacaxis tratados com calor apresentaram a maior taxa respiratória, enquanto aqueles mantidos a 8 ºC apresentaram a menor atividade respiratória, tanto sob refrigeração como em condição ambiente.

Características químicas de abacaxi 'Pérola' após tratamento com calor e armazenagem em três temperaturas

Avaliou-se o efeito do tratamento térmico (40ºC por 24 horas) e de diferentes temperaturas de armazenamento (8ºC, 14ºC e 25ºC, a 90%UR), na conservação pós-colheita de abacaxis 'Pérola', colhidos no ponto de maturação pintado. As avaliações foram realizadas no início (0 dia), visando à caracterização inicial dos frutos, e após 1; 5; 9; 13 e 17 dias, quando os mantidos sob refrigeração foram transferidos para condição ambiente (25ºC, 75-80% UR), e avaliados aos 21; 25 e 29 dias. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado, em esquema fatorial (2x3x9), tendo-se os frutos tratados termicamente ou não, o armazenamento a 25ºC, 14ºC e 8ºC e nove épocas de avaliação. Os frutos foram avaliados quanto à ocorrência de podridões e de escurecimento interno, aparência e coloração da polpa, teores de sólidos solúveis (SS), acidez titulável (AT), açúcares solúveis totais e redutores e ácido ascórbico, além da relação SS/AT. Os resultados indicam que a coloração da polpa se tornou mais amarela durante o período refrigerado, enquanto os valores da AT aumentaram. Neste período, a relação SS/AT reduziu-se, mas aumentou com a transferência dos frutos para o ambiente, enquanto os teores de açúcares solúveis totais e redutores diminuíram, e estabilizaram-se. Os teores de ácido ascórbico mantiveram-se sem diferenças significativas, mas com tendência de aumento. Os frutos mantidos sob refrigeração apresentaram sintomas de injúria pelo frio, que apareceram em 8 dias, após serem levados ao ambiente, e com maior intensidade nos tratados termicamente.

Análise preliminar para a estimativa da perda de calor sensível de um fluido homogêneo térmico em um reservatório de geometria cilindrica

This work analyzed the loss of sensible heat from one fluid to be considered homogeneous heat distribution on a thermal reservoir with cylindrical geometries composite insulating layers. We studied two thermal reservoirs with a volume of 20 liters, and the first has a layer thickness of 75 mm of expanding polyurethane foam wrapped in the polycarbonate container and the second container has only layer thickness of 5 mm of polycarbonate, as insulation of fluid of the external environment. The experimental results are compared with theoretical results obtained through a calculation script, displayed and detailed during the work development, from the theory of energy balance. The maximum error introduced between the theoretical and experimental results were 3.5% and 1.4% respectively for the Boilers with or without a polyurethane coating

Células-combustível a etanol direto embarcadas em aeronaves: estudo de utilização e recuperação de calor residual

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG