Estudo da influência de parâmetros no processo de armazenamento de calor latente em um banco de gelo formado por cápsulas esféricas

Abstract

A busca continua pelo melhor aproveitamento dos recursos energéticos existentes vem fazendo com que o ser humano desenvolva e investigue meios para se utilizar ao máximo a energia de que dispõe. Nos últimos anos a possibilidade de colapso no sistema de geração de energia elétrica no Brasil trouxe à sociedade uma reflexão sobre a maneira com a qual estamos administrando nossos recursos. O Brasil, neste aspecto, tem a felicidade de possuir uma geografia e natureza propicia para a geração de energia elétrica utilizando como principal fonte os recursos hídricos, atualmente o governo vem incentivando a diversificação desta matriz energética, passando parte dela para a geração distribuída através de usinas termelétricas que utilizem derivados de petróleo, no entanto, sabemos que esta capacidade de geração tem seus limites, não podendo aumentar indefinidamente a produção de energia elétrica, e, à medida que passamos a utilizar meios de geração mais sofisticados, também causamos impactos naturais e os custos se tornam maiores. A utilização de sistemas de termoacumulação entra neste cenário como uma alternativa para aumentar o aproveitamento da energia disponível. Uma de suas principais aplicações é para evitar o uso de energia em horários de maior demanda para sistemas de refrigeração comercial e industrial, com isto auxilia na prevenção de uma sobrecarga do sistema de distribuição de energia elétrica. Por outro lado também atua como uma maneira limpa de captar energia térmica proveniente do sol, utilizando assim uma fonte de energia limpa que não seria utilizada para gerar calor durante um momento em que o mesmo não esteja sendo necessário, armazenando para posterior utilização. Armazenadores térmicos também vêm sendo utilizados associados a sistemas de co- geração de energia, onde é possível se aproveitar parte do calor gerado durante o processo de combustão para se aquecer um fluido. Este trabalho inicialmente apresenta uma visão geral sobre os sistemas de armazenamento, as principais técnicas utilizadas, as maneiras como são empregados e os materiais utilizados. Em seguida fazemos um estudo como alguns parâmetros influenciam no processo de carga de um armazenador tipo leito com cápsulas esféricas contendo um material de mudança de fase, avaliando as perdas de energia e o tempo necessário para que ocorra a completa solidificação do material de mudança de fase. Para este estudo foram desenvolvidas e discretizadas equações que descrevem os fenômenos de transferência de calor do processo e posteriormente implementadas em uma ferramenta computacional. Os resultados levam-nos a conhecer a maneira como cada parâmetro estudado influi no processo de carga, possibilita a eliminação de combinações não interessantes e a busca da melhor combinação de parâmetros de acordo com as necessidades de projeto