Sistema mecatrônico para a avaliação comparativa da eficiência térmica de coletores solares térmicos planos

Abstract

Neste trabalho foi desenvolvida uma plataforma experimental, de baixo custo, para o teste comparativo de coletores solares térmicos. A validação da plataforma de teste foi feita caracterizando seis colares solares térmicos, sendo quatro coletores solares fabricados a partir de resíduos industriais e duas placas solares comerciais. A bancada experimental é constituída por um sistema mecânico, um sistema hidráulico, circuitos eletrônicos de condicionamento de sinais de sensores de temperatura, do tipo PT100, e um sistema de aquisição e transmissão de dados utilizando o microcontrolador PIC 18F4550. Este último sistema se comunica com um computador pessoal via RS-485. Os testes para a validação do sistema experimental foram realizados no terraço do Instituto de Física da Universidade Federal da Bahia. Nos coletores de teste foram instalados dois sensores de temperatura, um na região de entrada da água fria e outro na região de saída de água aquecida. Um radiômetro CMP-3 de fabricação Kipp&Zonen e um anemômetro METEO-DIGIT I da marca Lambrecht completam a plataforma experimental. Estes dois instrumentos servem respectivamente para a determinação da irradiação solar e da velocidade do vento. Na plataforma é possível realizar os seguintes testes de caracterização de painéis foto-térmicos: (a) determinação da temperatura máxima atingida, (b) determinação do coeficiente térmico, (c) medida da constante de tempo e (d) determinação da eficiência térmica. Os resultados dos experimentos realizados na plataforma experimental (determinação da temperatura máxima) mostraram que três coletores se destacavam em eficiência. Nos testes seguintes (determinação da constante de tempo e determinação da eficiência máxima e instantânea) o coletor solar que obteve o menor tempo de resposta e a maior eficiência foi o coletor comercial fabricado pelo processo Y (PY). Entretanto, o coletor com a formulação contendo 9,0% de resíduo tipo C, fabricado pelo processo PX, apresentou eficiência similar a da placa comercial. O coletor com 5,0% de resíduo tipo A, por outro lado, apresentou eficiência 10% inferior a da placa comercial. Os resultados obtidos neste trabalho são bastante animadores quanto ao potencial do uso de resíduos absorsores para melhorar a eficiência térmica de coletores solares plásticos.