UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL REI … · secagem. I. Silva, José Antônio da, orient. II....

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL REI

Departamento de Ciências Térmicas e dos Fluidos

CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS

Departamento de Engenharia Mecânica

Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Energia

Diego de Mendonça Taborda

Uso de energia solar para o aquecimento do ar

em secadores de grãos.

São João del Rei - MG

2017

Diego de Mendonça Taborda

Uso de energia solar para o aquecimento do ar

em secadores de grãos.

Dissertação apresentada ao Programa

de Pós-graduação em Engenharia da Energia,

Em Associação Ampla entre o Centro Federal

de Educação Tecnológica de Minas Gerais e a

Universidade Federal de São João del Rei,

como requisito parcial para a obtenção do

título de Mestre em Engenharia da Energia

Orientador: Prof. Dr. José Antônio da Silva

São João del Rei – MG

2017

Ficha catalográfica elaborada pela Divisão de Biblioteca (DIBIB) e Núcleo de Tecnologia da Informação (NTINF) da UFSJ,

com os dados fornecidos pelo(a) autor(a)

T114uTaborda, Diego de Mendonça. Uso de energia solar para o aquecimento do ar emsecadores de grãos / Diego de Mendonça Taborda ;orientador José Antônio da Silva. -- São João delRei, 2017. 73 p.

Dissertação (Mestrado - Mestrado em Engenharia deEnergia) -- Universidade Federal de São João delRei, 2017.

1. Energia solar. 2. Eficiência energética. 3.Secador solar. 4. Leito de brita. 5. Eficiência desecagem. I. Silva, José Antônio da, orient. II. Título.

Dedicatória,

Dedico esse trabalho a todos os que estiveram presentes em minha caminhada,

principalmente a minha noiva, Carla Elise, que me deu tanto apoio durante esta jornada. Dedico

também este trabalho a memória de meu avô, pessoa que me ajudou a me tornar quem sou hoje.

Agradecimentos

À Universidade Federal de São João Del Rei - UFSJ e ao Programa de Pós-

Graduação em Engenharia da Energia - PPGEE pelo ensino de qualidade e suporte durante

todo o curso.

Agradeço a meu orientador o Prof. Dr. José Antônio da Silva, o qual me guiou em

todo meu caminho com sabedoria e paciência.

Aos senhores, Paulo Giarola e Divino os quais foram tão prestativos durante a

confecção deste projeto.

À Claudio Isamu Okada e Lucila Yumi Okada, donos da Fazenda Liberdade, em

Madre de Deus de Minas, os quais generosamente cederam as amostras de trigo para

realização deste projeto.

À FAPEMIG pelo auxílio financeiro, o qual viabilizou os meus estudos tornando

possível a elaboração desse trabalho.

Resumo

A crescente demanda de energia no planeta e a iminente escassez de energias não renováveis,

torna a utilização da energia solar e outras energias renováveis cada vez mais importante. O

agronegócio exerce uma forte influência no PIB brasileiro correspondendo a cerca de 23% no

ano de 2016, (CNA, 2016), onde o processo de secagem é um dos que mais consome energia.

Neste trabalho é analisado um secador solar indireto e por convecção forçada, onde três

materiais como meios absorvedores são utilizados: chapa de aço, brita sem pintar e a brita

pintada de preto fosco. As temperaturas de saída do coletor solar e câmara de secagem foram

analisadas, obtendo-se picos de temperatura na saída do coletor no valor de 72,3 ºC ±0,57 ºC

para a chapa de aço, 60,4 ºC ±0,39 ºC para a brita sem pintar e 65,4 ºC ±0,53 ºC para a brita

pintada. Foi feita a análise das eficiências térmicas do coletor solar e da eficiência de secagem

do secador solar, a eficiência térmica do coletor solar utilizando a chapa de aço, a brita sem

pintar e a brita pintada foi respectivamente de 44% ±1,2%, 51,2% ±2,09 e 65,33% ±2,29. Foi

possível concluir que os coletores solares com o uso do leito de brita alcançaram uma eficiência

térmica maior que o coletor solar com a chapa de aço.

Palavras Chaves: Energia solar, Eficiência energética, Secador solar, Leito de brita,

Eficiência de secagem.

Abstract

The growing demand for energy on the planet makes the use of solar energy and other

renewable energy increasingly important. Agribusiness exerts a strong influence on the

Brazilian GDP, corresponding to around 23% in 2016 (CNA, 2016), where the drying process

is one of the most energy spender. It has been analyzed in this work an indirect and forced

convection solar dryer, where three materials as absorbing media are used steel plate, unpainted

gravel and painted-black-matte gravel. The outlet temperatures of the solar collector and the

drying chamber were analyzed, obtaining peaks of temperature at the outlet of the collector in

the value of 72,3 ºC ± 0,57 ºC for the steel plate, 60,4 ºC ± 0,39 ° C for unpainted gravel and

65.4 ° C ± 0.53 °C for painted gravel. The thermal efficiency of the solar collector using steel

plate, unpainted gravel and painted gravel was respectively 44% ± 1.2%, 51, 2% ± 2.09 and

65.33% ± 2.29. It is concluded that the solar collectors with the use of the packed bed achieved

a greater thermal efficiency than the solar collector with the steel plate.

Key Words: Solar energy, Thermal efficiency, solar dryer, Bed Packed, Drying efficiency

Lista de Figuras

FIGURA 1 - OFERTA DE ENERGIA INTERNA NO BRASIL ......................................................................................................... 17

FIGURA 2 - OFERTA INTERNA DE ENERGIA ELÉTRICA ........................................................................................................... 18

FIGURA 3 - COLETOR SOLAR COM LEITO DE BRITAS CONSTRUÍDO POR SCHUCK (2012 ) ............................................................ 19

FIGURA 4 - SILO EM ESTRUTURA METÁLICA DO TIPO GRANEL ............................................................................................... 21

FIGURA 5 - SILOS DE CONCRETO .................................................................................................................................... 22

FIGURA 6 – PRINCÍPIO DA SECAGEM DE GRÃOS, REPRESENTAÇÃO DA MOVIMENTAÇÃO DO AR E DA ÁGUA A PARTIR DO GRÃO ........... 23

FIGURA 7 – TIPOS DE SECADORES SOLARE ....................................................................................................................... 25

FIGURA 8 - SECADOR ATIVO INDIRETO ............................................................................................................................ 26

FIGURA 9 - SECADOR SOLAR DIRETO COM CAIXA DE MADEIRA (TIPO BANDEJA) ........................................................................ 27

FIGURA 10 - SECADOR ABSORVEDOR REVERSO ................................................................................................................. 28

FIGURA 11 – PRODUÇÃO DE GRÃOS DE MILHO, SOJA E TRIGO DE MADRE DE DEUS DE MINAS ENTRE 2010 E 2016. ..................... 34

FIGURA 12 – ESQUEMA DE MONTAGEM DO SECADOR SOLAR PROPOSTO ............................................................................... 35

FIGURA 13 – VISTA LATERAL DO SECADOR SOLAR. ............................................................................................................. 36

FIGURA 14 – SEÇÃO TRANSVERSAL DO COLETOR SOLAR. .................................................................................................... 36

FIGURA 15 - CÂMARA DE SECAGEM E BANDEJAS. ............................................................................................................. 37

FIGURA 16 – BANDEJA PARA APOIAR O PRODUTO DE SECAGEM ........................................................................................... 37

FIGURA 17 – COLETOR SOLAR COM CHAPA DE AÇO ........................................................................................................... 39

FIGURA 18 – COLETOR SOLAR COM LEITO DE BRITA SEM PINTAR .......................................................................................... 39

FIGURA 19 – COLETOR SOLAR COM LEITO DE BRITA PINTADA DE PRETO ................................................................................. 39

FIGURA 20 – FOTO DA AMOSTRA DE TRIGO UTILIZADA PARA DETERMINAÇÃO DAS CURVAS DE SECAGEM ...................................... 40

FIGURA 21 – FOTO DO ANALISADOR DE UMIDADE E IMPUREZA, GEHAKA MODELO G650. ........................................................ 40

FIGURA 22 – FOTO DO TERMOPAR TIPO K....................................................................................................................... 41

FIGURA 23 – RECEPTOR DE DADOS DA NATIONAL INSTRUMENTS, MODELO NI USB-9211 ....................................................... 41

FIGURA 24 – FOTO DO SOLARÍMETRO MAXWELL, MODELO 7834 ....................................................................................... 42

FIGURA 25 – FOTO DO MULTÍMETRO DIGITAL AGILENT, MODELO 34401ª ............................................................................ 42

FIGURA 26 – ANEMÔMETRO DIGITAL MINIPA MDA-11 .................................................................................................... 42

FIGURA 27 – VISTA LATERAL DO COLETOR SOLAR FONTE: ELABORADO PELO AUTOR ................................................................ 44

FIGURA 28 – FOTO DO POSICIONAMENTO DO SOLARÍMETRO DURANTE CALIBRAÇÃO, A ESQUERDA O SOLARÍMETRO DA ESTAÇÃO

METEOROLÓGICA, A DIREITA O SOLARÍMETRO DO LABORATÓRIO DE ENERGIA................................................................. 48

FIGURA 29 – GRÁFICO DE CALIBRAÇÃO DO SOLARÍMETRO .................................................................................................. 49

FIGURA 30 – TEMPERATURAS E RADIAÇÃO SOLAR DO DIA 18/09......................................................................................... 52

FIGURA 31 – TEMPERATURAS E RADIAÇÃO SOLAR DO DIA 19/09......................................................................................... 52

FIGURA 32 - TEMPERATURAS E RADIAÇÃO SOLAR DO DIA 21/09 ......................................................................................... 53




FIGURA 36 - TEMPERATURAS E RADIAÇÃO SOLAR DO DIA .................................................................................................... 55


FIGURA 38 - - TEMPERATURAS E RADIAÇÃO SOLAR DO DIA 27/09 ....................................................................................... 56



FIGURA 41 – COMPARAÇÃO ENTRE O DIA 19/09, USANDO CHAPA DE AÇO E O DIA 29/09, USANDO A BRITA PINTADA DE PRETO ..... 58

FIGURA 42 – COMPARAÇÃO ENTRE O DIA 24/09, UTILIZANDO BRITA SEM PINTAR, E O DIA 29/09 UTILISANDO A BRITA PINTADA DE

PRETO. ............................................................................................................................................................ 58

FIGURA 43 – EFICIÊNCIA TÉRMICA DO COLETOR SOLAR COM A CHAPA DE AÇO ........................................................................ 59

FIGURA 44 – EFICIÊNCIA TÉRMICA DO COLETOR SOLAR COM A BRITA SEM PINTAR .................................................................... 60

FIGURA 45 – EFICIÊNCIA TÉRMICA DO COLETOR SOLAR COM A BRITA PINTADA DE PRETO .......................................................... 61

FIGURA 46 – CURVA DE REMOÇÃO DE UMIDADE DO TRIGO PARA UTILIZANDO-SE A CHAPA DE AÇO ............................................. 63

FIGURA 47 - CURVA DE REMOÇÃO DE UMIDADE DO TRIGO UTILIZANDO-SE A BRITA SEM PINTAR ................................................. 64

FIGURA 48 - CURVA DE REMOÇÃO DE UMIDADE DO TRIGO UTILIZANDO-SE A BRITA PINTADA DE PRETO ........................................ 64

FIGURA 49 – EFICIÊNCIA DE SECAGEM PARA O COLETOR SOLAR COM CHAPA DE AÇO ................................................................ 65

FIGURA 50 – EFICIÊNCIA DE SECAGEM PARA O COLETOR SOLAR COM BRITA SEM PINTAR ........................................................... 66

FIGURA 51 – EFICIÊNCIA DE SECAGEM PARA O COLETOR COM BRITA PINTADA DE PRETO ........................................................... 67

Lista de Tabelas

TABELA 1 – TEOR DE UMIDADE DE ARMAZENAMENTO ....................................................................................................... 20

TABELA 2 – PROPRIEDADES DOS MATERIAIS ABSORVEDORES ............................................................................................... 38

TABELA 3 – TABELA DE INCERTEZA DE MEDIÇÃO ............................................................................................................... 44

TABELA 4 – TABELA MODIFICADA DE THOMPSON ............................................................................................................. 47

TABELA 5 – DADOS DE RADIAÇÃO SOLAR INCIDENTE MEDIDOS DURANTE OS DIAS DE TESTE UTILIZANDO A CHAPA DE AÇO COMO

MATERIAL ABSORVEDOR ..................................................................................................................................... 50

TABELA 6 – DADOS DE RADIAÇÃO SOLAR INCIDENTE PARA OS DIAS DE TESTE UTILIZANDO A BRITA SEM PINTAR COMO MATERIAL

ABSORVEDOR ................................................................................................................................................... 50

TABELA 7– DADOS DE RADIAÇÃO SOLAR INCIDENTE PARA OS DIAS DE TESTE UTILIZANDO A BRITA PINTADA DE PRETO COMO MATERIAL

ABSORVEDOR ................................................................................................................................................... 50

Lista de Símbolos

𝐴𝑆,𝐴𝑛 – Área da seção transversal do bocal do anemômetro [m²];

𝐴𝑐 – Área do coletor solar, [m²];

𝐼𝑐 – Radiação solar calculada, [W/m²];

𝑃𝑎𝑟 – Pressão parcial do ar seco, [Pa];

𝑃𝑠 – Pressão de saturação, [Pa];

𝑃𝑡 – Pressão total, [Pa];

�̇�𝑎𝑏 – Calor cedido pelo material absorvedor ao ar de secagem, [W];

�̇�𝐼 – Calor incidente proveniente da radiação solar, [W];

�̇�𝑣𝑒𝑛𝑡 – Potência necessária para o acionamento do ventilador, [W];

𝑇𝑏𝑠 – Temperatura de bulbo seco [K];

𝑇𝑒 e 𝑇𝑠 – Temperaturas de entrada e saída do coletor, respectivamente, [K];

𝑇𝑠,1 e 𝑇𝑠,2 – Temperatura da superfície quente e fria, respectivamente, [K];

𝑉𝑎𝑟 – Velocidade do ar [m/s];

𝑋𝑅 – Incerteza final;

𝑐𝑝 – Calor específico, [J/kg.K];

𝑒𝑎 – Pressão parcial do vapor d’água, [Pa];

ℎ𝑙 – Calor latente de vaporização da água, [kJ/kg];

𝑚0 – Massa inicial da amostra, [kg];

�̇�𝑎𝑟 – Fluxo de massa de ar que passa pelo coletor solar, [kg/s];

𝑚𝑎𝑟 – Massa de ar seco, [kg];

𝑚𝑣 – Massa de vapor d’água, [kg];

𝑛𝑎 – Número de moles de vapor d’água, [mol];

𝑛𝑎𝑟 – Número de moles de ar seco, [mol];

𝑛𝑠 – Eficiência de secagem do secador solar [%];

𝑛𝑡 – Eficiência térmica do coletor solar [%];

𝑝𝑎𝑡𝑚 – Pressão atmosférica [Pa];

𝑞"𝑐𝑜𝑛𝑑 – Fluxo de calor transmitido por condução, [W/m²];

𝑤𝑓 – Umidade final da amostra b.u., [%];

𝑤𝑖 – Umidade inicial da amostra base úmida (b.u.), [%];

𝑥1, 𝑥2, … , 𝑥𝑛 – Incerteza de cada componente;

𝜌𝑎𝑟 – Massa específica do ar [kg/m³];

𝜎 – é o valor do desvio padrão médio;

GSC – Constante solar global, [w/m²];

k – Condutividade térmica, [W/m.K];

𝐼 – Radiação solar incidente no coletor; [W/m²];

𝑅 – Constante universal dos gases ideais [J/kmol];

𝑇 – Temperatura do ar atmosférico [K];

𝑈 – Umidade Absoluta [%];

𝑉 – Volume ocupado [m³];

𝑊 – Massa de água removida do produto, [kg];

𝑛 – Número total de moles, [mol];

𝛼 – Difusividade térmica, [m²/s];

𝜌 – Massa específica [kg/m³];

𝜙 – Umidade relativa [%];

Abreviaturas

PCS – Poder Calorífico Superior

Sumário

Dedicatória, ..................................................................................................................... 4

Agradecimentos .............................................................................................................. 5

Resumo ........................................................................................................................... 6

Abstract ........................................................................................................................... 7

Lista de Figuras ............................................................................................................... 8

Lista de Tabelas ............................................................................................................ 10

Lista de Símbolos ......................................................................................................... 11

Sumário ......................................................................................................................... 13

Capítulo 1 - CONSIDERAÇÕES INICIAIS ................................................................ 15

1.1 Introdução ........................................................................................................... 15

1.2 Objetivo .............................................................................................................. 16

Capítulo 2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................. 17

2.1 Energia Solar ...................................................................................................... 17

2.2 Coletores solares armazenadores de calor .......................................................... 18

2.3 Secagem e armazenamento de grãos .................................................................. 19

2.3.1 Unidades para armazenamento .................................................................... 21

2.4 Princípios de secagem de grãos .......................................................................... 22

2.4.1 Teor de umidade de equilíbrio ..................................................................... 24

2.5 Secadores solares ................................................................................................ 24

2.5.1 Tipos de secadores solares ........................................................................... 25

2.6 Conceitos térmicos fundamentais ....................................................................... 28

2.6.1 Propriedades térmicas dos materiais ............................................................ 29

2.7 Propriedades do ar úmido – Psicrometria ........................................................... 30

2.7.1 Umidade absoluta ........................................................................................ 32

2.7.2 Umidade Relativa ........................................................................................ 32

2.8 EES ..................................................................................................................... 33

Capítulo 3 - MATERIAIS E MÉTODOS ..................................................................... 34

3.1 Localização ......................................................................................................... 34

3.2 Descrição do secador solar ................................................................................. 35

3.3 Propriedade dos materiais absorvedores ............................................................. 38

3.4 Metodologia experimental .................................................................................. 38

3.5 Aquisição e tratamento de dados ........................................................................ 41

3.5.1 Determinação da vazão mássica de ar ......................................................... 43

3.6 Método de análise de incerteza ........................................................................... 43

3.7 Determinação da eficiência ................................................................................. 44

3.7.1 Eficiência térmica ........................................................................................ 44

3.7.2 Eficiência de secagem .................................................................................. 45

Capítulo 4 - ANÁLISE DE RESULTADOS ................................................................ 47

4.1 Dados atípicos (Outliers) .................................................................................... 47

4.2 Calibração do solarímetro ................................................................................... 48

4.3 Radiação solar incidente ..................................................................................... 49

4.4 Temperaturas no coletor solar e câmara de secagem .......................................... 51

4.5 Eficiência do sistema .......................................................................................... 59

4.5.1 Eficiência térmica ........................................................................................ 59

4.5.2 Eficiência de secagem .................................................................................. 62

Capítulo 5 - CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................... 68

5.1 Conclusão ........................................................................................................... 68

5.2 Trabalhos futuros ................................................................................................ 69

Referências Bibliográficas ............................................................................................ 70

15

CAPÍTULO 1 - CONSIDERAÇÕES INICIAIS

1.1 Introdução

O agronegócio exerce uma forte influência no PIB brasileiro correspondendo a cerca de

23% no ano de 2016, (CNA, 2016). Dentro desse seguimento a produção de grãos como: milho,

soja e trigo são alguns dos destaques, com produções respectivamente de 93,260, 113,920 e

6,726 milhões de toneladas, durante a safra de 2016/2017, (CONAB 2017).

A secagem de produtos agrícolas ocorre desde os primórdios da civilização. No início,

não havia qualquer preocupação com a armazenagem e a diminuição de umidade ocorria no

próprio campo. Esse processo era feito em condições naturais do ambiente, ditadas

principalmente, pela energia solar incidente e pela movimentação natural do ar, o que acarretava

numa perda de produção, de acordo com Mohajer et al (2013). Com o crescimento da demanda

de alimentos e também por processos em que houvesse a possibilidade de controlar o ambiente

de secagem, surgiram os secadores convencionais de grande porte, usados na atualidade.

Na secagem comercial empregam-se secadores convencionais, que utilizam fontes de

energia como: lenha, resíduos agrícolas ou combustíveis fósseis, para o aquecimento do ar de

secagem em suas fornalhas. Na prática dessa atividade utilizam-se equipamentos que exigem

alto investimento e também elevados custos de manutenção, além de contribuírem com

problemas ambientais, como a emissão de gases nocivos ao meio ambiente e também do efeito

estufa como: CO2, CO e NOx (SILVEIRA, 2016). No sistema produtivo agrícola ainda há

grande ênfase às pesquisas sobre secagem de grãos, pois este processo demanda uma grande

quantidade de energia, no caso específico do milho a energia gasta na operação de secagem

pode corresponder à até 50% do consumo total de energia envolvido na produção deste grão.

(LOPES, AFONSO, SILVA, 2000).

Segundo Quirino et al. (2005) o Poder Calorífico Superior (PCS) da lenha de eucalipto

é na ordem de 4500 kcal/kg, tornando o processo de secagem pouco eficiente e também emitem

gases do efeito estufa em sua queima. Logo, para ajudar na redução de emissão destes gases,

diminuir os custos do processo de secagem e também aumentar sua eficiência, uma boa

alternativa é a integração de um sistema solar em conjunto com o processo convencional.

A tecnologia da secagem solar é simples e portanto, pode ser facilmente implementada.

Na secagem industrial a meta é a obtenção de um produto seco, baixo teor de umidade, com a

16

qualidade desejada a um custo mínimo e máxima produção, com a otimização entre qualidade

do produto e eficiência de energia (SILVEIRA, 2016).

O sol é uma fonte quase inesgotável de energia e é imprescindível para manutenção da

vida no planeta. O interesse por fontes alternativas de energia aumentou muito nos últimos anos,

a energia solar é pura, não poluente, não produz fumaça e nem resíduos radioativos. Portanto,

uma ótima forma de energia tendo em vista a proteção ao meio ambiente (SCHUCK, 2012)

(SANTOS; QUEIROZ e BORGES, 2005).

O estudo de tecnologias que utilizam fontes de energia renováveis é uma necessidade.

A utilização da energia solar como fonte complementar de energia desperta grande interesse

por ser abundante, facilmente obtida e possibilita uma redução nos impactos ambientais

causados pela queima de outros combustíveis (SANTOS; QUEIROZ e BORGES, 2005).

A secagem de grãos utilizando energia solar é um meio eficiente de utilização de energia

e também ajuda na redução de custos com a secagem. Para isso são utilizados diversos tipos de

coletores solares, cada um com características adequadas aos seus respectivos projetos.

1.2 Objetivo

Este trabalho tem como objetivo o projeto e construção de um secador solar de grãos

indireto com convecção forçada, com o intuito de verificar as variações da temperatura de

secagem do coletor solar, da sua eficiência térmica e de secagem, de acordo com o tipo de

material utilizado em seu coletor solar. Para tal serão utilizados três materiais como

absorvedores de calor, o primeiro material será uma chapa de aço recoberta com uma camada

de tinta preta fosca, o segundo material será brita utilizada comumente na construção civil e por

último a brita será também recoberta com tinta preta fosca para aumentar a capacidade de

absorção térmica.

Determinar as curvas de secagem do trigo para o modelo de secador solar desenvolvido

assim como averiguar a qualidade de secagem do produto, também é objetivo deste trabalho.

17

CAPÍTULO 2 - REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 Energia solar

A energia solar térmica é uma forma de utilização direta da energia solar, para uma

melhor eficiência de sua utilização é necessário o uso de coletores solares, os quais captam e,

em alguns casos, intensificam os raios solares. Estes fornecem uma energia limpa e não lançam

resíduos na atmosfera. Com a crescente demanda de energia no planeta e a iminente escassez

de energias não renováveis, torna a utilização da energia solar e outras energias renováveis cada

vez mais importante.

O Brasil, por sua localização e extensão territorial, recebe energia solar da ordem de

1013 MWh anuais, o que corresponde a cerca de 50 mil vezes o seu consumo anual de

eletricidade, tornando a energia solar promissora para suprir grande parte da demanda da matriz

energética no país (OLIVEIRA; ROCHA; MARTINS, 2015).

Apesar da alta incidência de energia solar no país, a energia solar ainda é pouco utilizada

na matriz energética brasileira. Segundo o Brasil (2016), a utilização da energia solar na matriz

energética brasileira não chega a 0,01% do total no país, como pode ser observado pela Figura

1.

Figura 1 - Oferta de energia interna no Brasil

Fonte: Brasil (2016)

Quando levado em consideração a matriz elétrica brasileira, a participação da energia

solar chega a representar 0,0127% do total, certa de 59 GWh, como mostra Figura 2.

18

Figura 2 - Oferta interna de energia elétrica


Para a implementação correta de qualquer projeto que utilize energia solar é necessário

o conhecimento do potencial solar na região de implantação dos coletores solares para se

realizar as estimativas de eficiência dos mesmos. Isto é, a medição do máximo possível de

radiação solar incidente sobre a superfície do solo, para um determinado dia e local, estando a

atmosfera presente e completamente isenta de nuvens durante todo o dia.

Para a análise do potencial solar do local, é definido primeiramente a constante solar

(GSC) com o valor de 1353 W/m² obtida através de medições diretas da radiação solar fora da

atmosfera da Terra em diferentes programas experimentais, utilizando aviões, balões e

espaçonaves em elevadas altitudes (DUFFIE E BECKMAN, 2013). Após definida o valor da

constante solar, uma série de cálculos são realizados para encontrar a radiação solar incidente

no local.

2.2 Coletores solares armazenadores de calor

A utilização direta da energia solar em forma de calor ou energia térmica com uma certa

qualidade, é realizada com a utilização de coletores solares, como é o caso do coletor solar

plano armazenador de calor. Este modelo de coletor solar conta com materiais onde a energia

térmica fornecida pelo sol pode ser armazenada em forma de calor sensível ou calor latente,

como por exemplo o coletor armazenador com leito de rochas ou brita.

Nesses coletores o fluido escoa através de um leito preenchido com uma malha ou

partículas aquecidas pela radiação solar, aumentando a eficiência de troca de calor dentro do

coletor, quando comparado a um coletor plano convencional. Cresce o interesse pelo uso desse

modelo de coletor solar, pois as partículas armazenadoras, como a brita por exemplo, criam

19

uma maior área superficial de troca de calor com ar e ainda criam turbulências no escoamento,

favorecendo a transferência de calor. Entretanto, o aumento da superfície de contato e também

da turbulência se associam a um aumento da perda de carga do escoamento (SANTOS;

QUEIROZ e BORGES, 2005).

Em consequência a essa perda de carga o fluido deverá contar com um sistema de

bombeamento para suprir essa perda de pressão, sendo fundamental o correto dimensionamento

do sistema para que se encontre um ponto ótimo entre tamanho do coletor, leito rochoso, perda

de carga e potência necessária para bombear o fluido.

A Figura 3 demonstra o coletor solar armazenador de calor utilizado por Shuck (2012).

Figura 3 - Coletor solar com leito de britas construído por Schuck (2012 )

2.3 Secagem e armazenamento de grãos

Segundo Weber (2005) o processo de produção agrícola está compreendido em duas

funções distintas e interligadas: a produção e a comercialização, uma iniciada no processo de

plantio e a outra ao primeiro contato com o consumidor final. Assim o armazenamento

posiciona-se entre as duas funções unindo-as e assumindo um papel importante, o de assegurar

a qualidade do produto. Logo se não houverem condições adequadas para a secagem e

armazenamento dos produtos colhidos, ocorrerão inevitavelmente perdas na comercialização,

o que acarretará em prejuízo a todos os envolvidos, desde o processo de plantio até o

consumidor final.

20

Pode-se dizer que houve um grande avanço nas tecnologias dos sistemas de secagem e

armazenamento nas últimas décadas, tanto na capacidade de processamento, aumento do

volume processado, como também na qualidade do produto final.

Durante o processo de secagem e armazenamento, não há como melhorar a qualidade

do grão colhido, pois esta é uma característica única e exclusiva do processo de plantio e

colheita. No entanto, um bom processamento de secagem pode garantir a conservação da

qualidade do grão. Os grãos com qualidade inferior, permanecerão com uma baixa qualidade,

não importando como são armazenados, mas boas condições de armazenamento garantem a

conservação da sua qualidade inicial. Segundo Brooker, Bakker-Arkema e Hall (1992), a

umidade das sementes e a temperatura de armazenamento são fatores cruciais para garantir uma

boa conservação dos produtos, controlando esses fatores consegue-se controlar a qualidade do

armazentamento.

Segundo Weber (2005) armazenamento protege e dá segurança ao produto, diminuindo

ao máximo suas perdas. O armazenamento dos grãos ocorre após estes atingirem a umidade de

armazenagem necessária, cada produto demanda uma umidade mínima para seu

armazenamento adequado. A Tabela 1 mostra a umidade mínima para a correta conservação de

alguns produtos agrícolas.

Tabela 1 – Teor de umidade de armazenamento


Produto Teor máximo de umidade

recomendado para

armazenagem

Milho 13%

Soja 13%

Trigo 13%

Arroz 13%

Amendoim 8%

Café 12%

Cevada 13%

Feijão 13%

Girassol 9%

21

A secagem também pode ser utilizada para conceder outras características aos produtos,

como alteração de cor, sabor, textura e também redução de peso e volume, facilitando o

transporte (SILVEIRA, 2016).

2.3.1 Unidades para armazenamento

São dois os tipos de unidades armazenadoras de grãos mais utilizadas: as convencionais,

onde os grãos são estocados em embalagens, como em sacarias. O outro modelo de

armazenagem é a do tipo granel, onde os grãos são estocados em grandes estruturas chamadas

de silo, estes constituídos de diversos materiais, com os mais comuns sendo de estrutura

metálica ou concreto. O armazenamento tipo granel é muito utilizado devido as menores perdas

de produto e também menor quantidade de mão-de-obra envolvida. Como pode-se observar

pela Figura 4.

Figura 4 - Silo em estrutura metálica do tipo granel

Fonte: Fazenda Liberdade

Segundo Weber (2005), os silos metálicos Figura 4 caracterizam-se como unidades

armazenadoras de grãos, constituídas por células ou compartimentos herméticos, ou semi-

herméticos, sendo construídos em chapas metálicas parafusadas entre si. Possuem a vantagem

22

de ser de rápida montagem e estarem disponíveis no mercado em diversos diâmetros e alturas

diferentes.

Os silos de concreto, como mostrado na Figura 5, são encontrados e construídos,

também, em diversos tamanhos, dependendo apenas da capacidade a ser armazenada. Estes

apresentam um investimento inicial superior aos silos metálicos, porém oferecem um sistema

de manipulação dos produtos de forma rápida, econômica e também ofertam condições de

armazenar diversas variedades de grãos (KNOB, 2011).

Figura 5 - Silos de concreto

Fonte: Knob, (2011)

2.4 Princípios de secagem de grãos

Segundo Portella e Eichelberger (2001), a secagem é uma operação extremamente

importante quando a colheita do grão deve ser antecipada e os grãos ainda tem elevada umidade.

Com uma secagem inadequada ocorre a deterioração qualitativa dos grãos durante a secagem e

posteriormente em seu armazenamento.

Como resultado da secagem, obtém-se a separação parcial entre a matriz sólida e a água

presente no grão. A matriz sólida, no caso dos grãos, é um alimento contendo proporções

variáveis de constituintes bioquímicos, como carboidratos, proteínas, lipídios, vitaminas e

minerais, mais o vapor de água que ocupa os espaços intercelulares disponíveis, o que por sua

vez gera pressão de vapor na superfície do grão. O ar atmosférico também exerce pressão sobre

o grão, denominada de pressão parcial de vapor do ar.

23

Portella e Eichelberger (2001), descrevem o processo de secagem envolvendo a retirada

parcial de água do grão da seguinte forma:

1. Transferência de calor do ar para o grão;

2. Por fluxo de vapor de água do grão para o ar.

Os dois mecanismos podem ocorrer de forma separadas ou simultâneas. A condição

necessária e suficiente para que o produto seja submetido ao fenômeno de secagem é que a

pressão parcial de vapor de água da superfície do grão seja maior que a pressão parcial de vapor

do ar.

Figura 6 – Princípio da secagem de grãos, representação da movimentação do ar e da água a partir do grão

Fonte: Adaptado de Portella e Eichelberger (2001).

As condições externas e os mecanismos internos do movimento de umidade dos grãos

durante a secagem são muito importantes. A retirada da água envolve duas fases que ocorrem

simultaneamente:

1. O transporte do vapor de água da superfície do grão para o ar;

2. O movimento da água do interior do material para a superfície do grão.

A movimentação da água do interior do material até a superfície é quem determina a

dificuldade de secagem do grão. Durante a secagem, para que haja evaporação para o ambiente,

a água deve ser transportada do interior do grão até a superfície.

De acordo com Portella e Eichelberger (2001), não há ainda um consenso sobre o

mecanismo de fluxo de massa de vapor no interior do grão, mas as teorias mais aceitas são:

24

1. Difusão líquida (teoria da difusão líquida): ocorre devido ao gradiente de

concentração de água de uma região mais úmida (maior concentração) para uma

mais seca (menor concentração);

2. Difusão de vapor (teoria difusional): ocorre devido ao gradiente de pressão de

vapor, causado pela diferença de temperatura entre dois pontos do grão.

3. Escoamento de líquido e vapor (teoria do fluxo hidrodinâmico): ocorre tanto por

diferença de pressão total interna como por diferença de temperatura, de

concentração, de contração e de capilaridade.

Como as teorias não explicam completamente o fenômeno é possível que todas as três

teorias ocorram para o movimento da água do interior para a superfície dos grãos acontecer.

2.4.1 Teor de umidade de equilíbrio

De acordo com Bala (2016), o teor de umidade de equilíbrio de um grão é definido como

o teor de umidade do material depois de ter sido exposto a um ambiente em particular por um

período de tempo suficientemente grande. Este fator depende das condições de umidade relativa

e temperatura do ambiente e sobre a espécie, variedade e maturidade do grão.

O teor de umidade de equilíbrio determina durante a secagem, a umidade limite que o

produto irá atingir quando em contato com o ar de secagem, dada uma determinada pressão e

temperatura. Durante o armazenamento, a temperatura e umidade do mecanismo de

armazenamento, é intimamente relacionado a umidade de equilíbrio. Ou seja, a umidade de

equilíbrio, junto com a qualidade do grão e a temperatura de armazenamento é que irão definir

o tempo máximo que este grão poderá ficar armazenado sem sofrer qualquer perda de qualidade

ou deterioração (SANTOS, 1980).

2.5 Secadores solares

O principal objetivo de um secador solar é fornecer calor em forma de energia térmica

ao produto (grão), elevando de forma suficiente a pressão de vapor da água contida no mesmo;

em consequência do aumento da temperatura do ar, há uma redução significativa da umidade

relativa do ar de secagem. Dessa forma, este passa a ter maior capacidade de transporte de água

(EKECHUKWU; NORTON, 1999).

De acordo com Silveira (2016), os secadores solares apresentam de modo geral os

seguintes componentes:

25

Câmara de secagem, onde o material a ser secado é colocado e onde a secagem

ocorre propriamente dita;

Coletor para converter a radiação solar em energia térmica;

Fonte de energia auxiliar (opcional);

Meio para transferir energia térmica ao ar de secagem e ao material;

Meios para manter o ar de secagem em movimento;

Unidade de armazenagem de energia térmica (opcional);

Dutos, tubos e outros materiais estruturais.

2.5.1 Tipos de secadores solares

De acordo com Fudholi et al. (2010), os secadores solares podem ser divididos quanto

ao fluxo de ar como secadores ativos e passivos, e quanto a exposição à radiação solar como

secadores diretos, indiretos e mistos, como são representados na Figura 7:

Figura 7 – Tipos de secadores solare

Fonte: Ekechukwu e Norton (1999)

26

2.5.1.1 Secadores ativos

Promovem a convecção forçada do fluido de trabalho. Esta é feita através de ventoinhas

ou exaustores colocados à entrada ou saída do sistema. Se houver adicionalmente alguma forma

auxiliar de aquecimento do ar, como por exemplo fontes de combustível, biomassa ou gás, com

o objetivo de garantia do funcionamento do sistema de secagem em período noturno ou em

condições meteorológicas adversas, os secadores são então designados por híbridos

(BELESSIOTIS; DELYANNIS, 2011)

Al-juamily, Khalifa e Yassen (2007), trabalharam com um secador solar ativo e indireto

para secagem de frutas e vegetais. O secador solar consistiu de um coletor solar, um ventilador

e uma câmara de secagem solar, como mostrado na Figura 8. Foram utilizados dois tipos de

frutas em uvas e damasco, e um tipo de legume, feijão. Com seu experimento, Al-juamily,

Khalifa e Yassen, conseguiram ótimos resultados, onde o teor de umidade do damasco foi

reduzido de 80% para 13% em um dia e meio de secagem. O teor de umidade das uvas foi

reduzido de 80% para 18% em dois dias e meio de secagem. Finalmente, a umidade do feijão

foi reduzida de 65% para 18% em apenas 1 dia.

Figura 8 - Secador ativo indireto

Fonte: Adaptado de Al-juamily, Khalifa e Yassen (2007)

De modo geral, os secadores ativos tem um período menor de secagem e são mais

eficientes que os secadores passivos, porém são mais complexos e caros que estes (FUDHOLI

ET AL., 2010).

27

2.5.1.2 Secadores passivos

O ar aquecido circula no sistema por convecção natural. São geralmente mais baratos e

de fácil construção que os sistemas ativos, no entanto são menos adequados para a secagem de

grandes quantidades de produto

Há uma enorme variedade de secadores solares por convecção natural, variando desde

projetos simples como o estudado por Othieno (1987) e mostrado na Figura 9. Em seu projeto

Othieno utilizou uma simples caixa de madeira com furos pela lateral para entrada e saída de

ar, com seu interior pintado de preto e uma folha de polietileno transparente como cobertura na

superfície superior. Esse modelo simples de secador consegue aumentar a eficiência de

secagem, quando comparados aos processos de secagem por exposição direta ao sol.

Figura 9 - Secador solar direto com caixa de madeira (tipo bandeja)

Fonte: Adaptado de Othieno (1987)

Os projetos de secadores por convecção natural podem ser também bastantes elaborados

e complexos, como é o caso estudado por Goyal e Tiwari (1999), Figura 10, onde foi

desenvolvido um modelo de secador usando tanto um absorvedor plano reverso como o meio

de aquecimento solar e uma câmara de secagem. A placa absorvedora é horizontal e voltada

para baixo. Um refletor cilíndrico é colocado sob a placa absorvedora para introduzir a radiação

solar de baixo. A área da abertura é a mesma da placa de absorção. A câmara de secagem não

montada sobre a placa absorvedora e com um pequeno espaço para que o ar passe sobre a placa

absorvedora e assim seja aquecido por ela. Em seu estudo, Goyal e Tiwari (1999), realizam o

estudo térmico do secador proposto e analisam diversas equações de balanço de energia usando

28

a técnica de diferenças finitas. Por fim uma expressão matemática para a eficiência térmica do

secador estudado é proposta e comparada com outros projetos de secadores que utilizam

câmaras de secagem e convecção natural. Em seu projeto Goya e Tiwari atingiram temperaturas

de até 67ºC e concluíram que em seu projeto a qualidade de secagem era melhor do que em

sistemas de exposição direta ao sol.

Figura 10 - Secador absorvedor reverso

Fonte: Adaptado de Goyal e Tiwari (1999)

Segundo Fudholi et. al. (2010) os secadores passivos são entre 2 à 5 vezes mais eficiente

e também são de qualidade superior em comparação com a secagem por exposição direta ao

sol. Portanto, que estes secadores podem ser usados com sucesso para desidratar uma variedade

de produtos agrícolas, apesar da baixa capacidade de secagem quando comparado aos secadores

ativos.

2.6 Conceitos térmicos fundamentais

Nos itens a seguir serão apresentados alguns dos conceitos das propriedades térmicas

dos materiais e de alguns componentes utilizados em sistemas de captação de energia solar.

29

2.6.1 Propriedades térmicas dos materiais

Neste item serão apresentadas algumas das propriedades térmicas dos materiais:

condutividade térmica, massa específica, calor específico, calor específico volumétrico e

difusividade térmica.

2.6.1.1 Condutividade térmica

A condutividade térmica (k) expressa a capacidade do material para conduzir calor, e é,

por definição, a relação entre a densidade do fluxo térmico e gradiente de temperatura [W/m.K].

A gama de materiais com diferentes valores de condutividade é grande. Sendo os menos

condutores conhecidos como isolantes, como a espuma de poliuretano (0.026 W/m.K), e os

bons condutores, utilizados em trocadores de calor por exemplo, como o cobre (389 W/m.K).

A condução térmica está relacionada ao transporte de energia em um meio devido ao gradiente

de temperatura, e o mecanismo envolvido é a movimentação aleatória dos átomos, sendo

geralmente relacionada à transferência de calor em meios sólidos (INCROPERA ET AL.,

2002).

A equação utilizada para quantificar o fluxo de calor por condução em uma superfície é

a lei de Fourier descrita como:

𝑞"𝑐𝑜𝑛𝑑 = 𝑘𝑇𝑠,1 − 𝑇𝑠,2

𝐿 (1)

Em que:

𝑞"𝑐𝑜𝑛𝑑 – Fluxo de calor transmitido por condução, [W/m²]

𝑘 – Condutividade Térmica [W/m.K];

𝑇𝑠,1 𝑇𝑠,2 – Temperatura da superfície quente e fria, respectivamente, [K];

𝐿 – Distância entre as temperaturas das superfícies 1 e 2, [m].

Se o fluxo de calor for multiplicado pela área (A), chega-se à taxa de calor transferida

[W], logo para condução a taxa de calor transferida é dada por:

�̇�𝑐𝑜𝑛𝑑 = 𝑘𝐴𝑇𝑠,1 − 𝑇𝑠,2

𝐿 (2)

Em que:

30

�̇�𝑐𝑜𝑛𝑑 – Taxa de transferência de calor por condução, [W];

𝐴 – Área perpendicular ao fluxo de calor, [m²]

2.6.1.2 Calor específico

O calor específico (𝑐𝑝) caracteriza a capacidade de uma substância de acumular calor e

expressa a quantidade de calor necessária para aumentar em um Kelvin (1 K) a temperatura de

uma unidade de massa (kg). A unidade de medida é [J/kg.K].

A água é um material de fácil e barato acesso, isso em conjunto com o seu elevado calor

específico (4187 J/kg.K), fazem com que ela seja utilizada em diversas aplicações como meio

de armazenamento térmico, como o caso de projetos como o solo radiante, utilizados para

aquecer ambientes em localidades gélidas.

2.6.1.3 Difusividade

A difusividade (𝛼) corresponde a um parâmetro que depende da combinação da

condutividade térmica (𝑘), da massa específica (𝜌) e do calor específico (𝑐𝑝). A difusividade

térmica expressa a capacidade de um material para transmitir uma variação de temperatura,

sendo dada pela equação (3).

𝛼 =𝑘

𝜌𝑐𝑝 (3)

A difusividade térmica expressa a noção de “velocidade de difusão”. Quando sujeito a

gradiente de temperatura, o material sofrera uma variação na temperatura mais rápida a medida

que sua difusividade térmica for maior.

2.7 Propriedades do ar úmido – Psicrometria

O ar atmosférico seco é composto, basicamente, por nitrogênio, oxigênio, argônio e

dióxido de carbono, com composições volumétrica aproximadamente de 78%, 21%, 0,93% e

0,033%, respectivamente. Além de outros gases como hidrogênio, hélio, entre outros (SILVA;

AFONSO; LACERDA FILHO, 2000). Também inclui-se vapor d’água na composição do ar

atmosférico. Pode-se interpreta o ar atmosférico como um gás ideal, de modo bastante razoável

(THOMAZINI, 2015).

31

Para um volume 𝑉, tem-se (THOMAZINI, 2015), (SILVA; AFONSO; LACERDA

FILHO, 2000):

𝑛 = 𝑛𝑎𝑟 + 𝑛𝑎 (4)

Onde:

𝑛 – Número total de moles, [mol];

𝑛𝑎𝑟 – Número de moles de ar seco, [mol];

𝑛𝑎 – Número de moles de vapor d’água, [mol].

Analogamente, pela lei de Dalton:

𝑃𝑡 = 𝑃𝑎𝑟 + 𝑒𝑎 (5)

Sendo:

𝑃𝑡 – Pressão total, [Pa];

𝑃𝑎𝑟 – Pressão parcial do ar seco, [Pa];

𝑒𝑎 – Pressão parcial do vapor d’água, [Pa].

A lei dos gases ideias garante que:

𝑃𝑎𝑟𝑉 = 𝑛𝑎𝑟𝑅𝑇 (6)

𝑒𝑎𝑉 = 𝑛𝑎𝑅𝑇 (7)

Onde:

𝑉 – Volume ocupado [m³];

𝑅 – Constante universal dos gases ideais [J/kmol];

𝑇 – Temperatura do ar atmosférico [K].

Durante o processo de secagem, a composição do ar atmosférico se modifica devido a

evaporação da água proveniente do produto. Logo, é importante expressar as mudanças no

conteúdo de vapor d’água, pressão de vapor, umidade absoluta e relativa e calor específico do

ar úmido (THOMAZINI, 2015).

32

2.7.1 Umidade absoluta

A umidade absoluta (𝑈) de uma amostra de ar úmido é a razão entre a massa de vapor

de água e a massa de ar seco:

𝑈 =𝑚𝑣

𝑚𝑎𝑟 (8)

Onde:

𝑚𝑣 – Massa de vapor d’água, [kg];

𝑚𝑎𝑟 – Massa de ar seco, [kg].

Ou seja, a razão entre as frações molares de vapor de água e de ar seco (𝑛𝑎/𝑛𝑎𝑟), a

multiplicar pela razão das massas moleculares:

𝑈 = (18,01534

289645)

𝑛𝑎

𝑛𝑎𝑟= 0,622

𝑛𝑎

𝑛𝑎𝑟 (9)

Ou, em relação as pressões parciais:

𝑈 = 0,622𝑒𝑎

𝑃𝑎𝑟 (10)

Substituindo a eq. (5) na eq. (10), (ÇENGEL; BOLES, 2011):

𝑈 = 0,622𝑒𝑎

𝑃𝑡 − 𝑒𝑎 (11)

2.7.2 Umidade Relativa

A umidade relativa (𝜙) é a razão entre a fração molar de vapor de água contido no ar e

a fração molar de vapor numa amostra de ar saturado (𝑛𝑠) à mesma temperatura e pressão total

(ÇENGEL; BOLES, 2010):

𝜙 =𝑛𝑎

𝑛𝑠100 (12)

Ou em relação a pressão:

𝜙 =𝑒𝑎

𝑃𝑠100 (13)

33

Onde:

𝑃𝑠 – Pressão de saturação, [Pa].

2.8 EES

O EES é um programa de resolução de equações que pode resolver numericamente

milhares de equações algébricas e diferenciais não-lineares. O programa também pode ser

usado para resolver equações diferenciais e integrais, desde a otimização, fornece análises de

incerteza, executar regressão linear e não-linear, converter unidades, verificar a consistência da

unidade e gerar gráficos e plotagens de boa qualidade para publicações. Uma característica

importante do EES é a propriedade termodinâmica e de transporte de alta precisão que é

fornecida para centenas de substâncias de uma maneira que permite que ele seja usado com a

capacidade de resolução de equações (KLEIN, 2017). Este programa foi utilizado para a

realização dos cálculos termodinâmicos e também para os cálculos de incerteza dos dados

aferidos.

34

CAPÍTULO 3 - MATERIAIS E MÉTODOS

3.1 Localização

O experimento foi montado no Laboratório de Ciências Térmicas na Universidade

Federal de São João Del Rei – UFSJ, localizada na cidade de São João Del Rei, Minas Gerais,

Brasil. Onde a latitude local é de aproximadamente 21º 08’ 03” S, enquanto a longitude local é

aproximadamente 44º 15’ 33” O, bem como a altitude com relação ao nível do mar é de 898 m.

A escolha de São João Del Rei como local para a realização desse projeto se dá por dois fatores:

o primeiro é devido a sua infraestrutura (PPGEE/UFSJ), a qual conta com todos os

equipamentos necessários para a aquisição de dados do projeto, bem como construção do

protótipo e aparato experimental. E o segundo fator é dado pela proximidade de São João Del

Rei a sua cidade vizinha, Madre de Deus de Minas cidade onde o autor reside, distante a 60 km

apenas e devido a pequena distância entre as cidades há uma boa aproximação entre os dados

de radiação solar e meteorológicos das cidades.

Madre de Deus de Minas é uma cidade com histórico de grande produção de grãos, em

específico milho, soja e trigo. A produção de grãos de milho, soja e trigo no município nos

últimos 6 anos pode ser visualizada pela Figura 11, observa-se que a produção destes grãos vem

crescendo desde 2010, sofrendo apenas uma pequena queda entre os anos de 2013 e 2014. Em

conjunto com toda a produção agrícola, há também uma grande demanda de secadores e silos

armazenadores na região. Alguns secadores da região chegam a queimar em suas fornalhas até

50 m³ de lenha de eucalipto por dia durante o período de colheita desses produtos. O grão

utilizado nos ensaios experimentais foi o trigo, devido ao seu período de colheita que ocorre

durante o mês de setembro.

Figura 11 – Produção de grãos de milho, soja e trigo de Madre de Deus de Minas entre 2010 e 2016.

Fonte: IBGE (2016)

0

10.000

20.000

30.000

40.000

2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016

Pro

du

ção

an

ual

[t]

Anos de produção

Milho Soja Trigo

35

3.2 Descrição do secador solar

O secador solar proposto neste trabalho é esquematizado pela Figura 12 Este é um

secador solar indireto e por convecção forçada, que consiste em um coletor solar e armazenador

de calor construído em madeira com dimensões de 0,5 x 1 m de base e altura de 25 cm. Coberto

por uma lâmina de vidro transparente de 3 mm de espessura. Três meios absorvedores foram

utilizados durante este experimento, em primeiro lugar uma chapa metálica de aço AISI(304)

de 1 mm de espessura pintada de preto fosco, em segundo lugar brita como material absorvedor

e em terceiro lugar brita coberta superficialmente com tinta preta fosca.

Figura 12 – Esquema de montagem do secador solar proposto

Fonte: Elaborado pelo autor

36

Figura 13 – Vista lateral do secador solar.


Para que o espaço de troca de calor fosse o mesmo em todas as três configurações do

coletor solar, a chapa metálica foi posicionada a 5 cm da cobertura de vidro, enquanto as

configurações utilizando brita preencheram a caixa até a altura de 20 cm partindo da base do

coletor. Como mostra a Figura 14.

Figura 14 – Seção Transversal do coletor solar.


37

Uma coifa foi utilizada para direcionar o ar de entrada no coletor, o qual foi

impulsionado por um ventilador para fontes de computador com 1,8 W de potência. O ar passa

entre o material absorvedor e a cobertura de vidro, assim este é aquecido tanto pela radiação

solar, quanto pelo material absorvedor e deixa o coletor por outra abertura em sua seção

transversal, adentrando à câmara de secagem. O coletor solar é inclinado a 21º, ângulo o qual

garante uma média de radiação solar durante todo o ano (DUFFIE E BECKMAN, 2013).

O coletor solar é acoplado a câmara de secagem, a qual consiste em uma caixa de

madeira com dimensões de base de 0,5 x 0,5 m e altura de 1 m. Esta conta com uma abertura

em sua base para a entrada do ar proveniente do coletor solar e outra abertura em sua superfície

superior para a saída do ar aquecido após este ter passado pelos produtos de secagem. A câmara

de secagem conta também com 2 apoios para as bandejas de secagem dos produtos, Figura 16,

espaçadas entre si em 40 cm, como é esquematizado pela Figura 15.

Figura 15 - Câmara de secagem e bandejas.


Figura 16 – Bandeja para apoiar o produto de secagem


38

3.3 Propriedade dos materiais absorvedores

As propriedades dos materiais utilizados como absorvedores neste trabalho são descritos

na Tabela 2.

Tabela 2 – Propriedades dos materiais absorvedores

Material

Calor

Específico

𝒄𝒑 [𝑱

𝒌𝒈. 𝑲]

Massa

Específica

𝝆 [𝒌𝒈

𝒎𝟑]

Condutividade

Térmica

𝑲 [𝒘

𝒎. º𝑪]

Fonte

Aço AISI(304) 500 7830 16 Çengel e Boles (2011)

Brita ou Seixo 800 1500 0,7 ABNT(2003)

3.4 Metodologia experimental

O coletor foi posicionado de forma com que o coletor solar estivesse voltado para o

norte geográfico, posição a qual segundo Babagana, Silas e Mustafa (2012) e Bolaji (2008)

garante uma maior média de incidência solar durante todo o ano, permanecendo exposto ao sol

durante todo o dia para aquisição de dados. Realizou-se três procedimentos experimentais

utilizando-se os três materiais absorvedores.

Os testes foram realizados entre os dias 18 de setembro de 2017 e 29 de setembro de

2017. Entre os dias 18 e 22 de setembro o material absorvedor utilizado foi a chapa de aço,

durante os dias 23 a 26 de setembro foi utilizada a brita sem cobertura de tinta e por último

entre os dias 27 a 29 de setembro foram realizados os testes com a brita pintada de preto.

A Figura 17, mostra o coletor solar utilizando a chapa de aço como material absorvedor

de calor, a Figura 18 mostra o coletor solar utilizando a brita sem ser pintada como material

absorvedor e por final a Figura 19, ilustra o coletor solar utilizando a brita pintada

superficialmente de preto como material absorvedor de calor.

39

Figura 17 – Coletor solar com chapa de aço


Figura 18 – Coletor solar com leito de brita sem pintar


Figura 19 – Coletor solar com leito de brita pintada de preto


Os testes foram realizados entre 09:00 e 17:00h, período do dia em que há a maior

incidência de radiação solar. Amostras de trigo foram cedidas por um fazendeiro local para a

realização dos testes. Amostras de 1 kg de trigo, Figura 20, foram desidratadas no secador e

40

então a curva de secagem do trigo foi construída por diferença de massa da amostra, calculado

por intermédio de uma balança de precisão da marca BEL Engineering, modelo Mark 3100.

Figura 20 – Foto da amostra de trigo utilizada para determinação das curvas de secagem

A umidade inicial e final das amostras foram verificadas por intermédio de um

analisador de umidade da marca Gehaka, modelo G650, com os dados da curva de secagem do

produto e as umidades das amostras foi possível determinar a eficiência de secagem do secador

solar.

Figura 21 – Foto do analisador de umidade e impureza, Gehaka modelo G650.

41

3.5 Aquisição e tratamento de dados

Os dados de temperatura foram coletados por 4 termopares Tipo K, Figura 22, com faixa

de medidas entre -20ºC e 1200ºC e incerteza de medição de 0,75%, a localização dos termopares

podem ser visualizados pela Figura 12, um na entrada de ar do coletor, um na saída de ar do

coletor e por último um no interior da câmara de secagem, os termopares por sua vez foram

acoplados a um módulo receptor de dados da National Instruments, modelo NI USB-9211,

Figura 23, com incerteza de 0,06%. A radiação incidente foi medida por um solarímetro

Maxwell, modelo 7834, Figura 24, com faixa de medição de 0-10 mV e incerteza de medição

de 2%, posicionado ao lado da placa coletora e com uma inclinação igual à inclinação da placa.

O solarímetro é acoplado a um multímetro digital Agilent, modelo 34401A, Figura 25, que

conta com uma incerteza de 0,003%. Ambos o multímetro digital e o módulo receptor dos

termopares foram conectados a um computador no laboratório de energia da UFSJ que realizou

aferições das temperaturas e de radiação solar em intervalos de minuto a minuto.

Figura 22 – Foto do Termopar tipo K

Figura 23 – Receptor de dados da National Instruments,

modelo NI USB-9211

Fonte: NI (2017)

42

Figura 24 – Foto do Solarímetro Maxwell, modelo 7834

Figura 25 – Foto do multímetro digital Agilent, modelo

34401ª

A velocidade do ar de secagem foi medida a partir dos dados obtidos por um

Anemômetro digital Minipa MDA-11, Figura 26, com faixa de operação entre 0-50ºC e faixa

de medição de 0-30 m/s e incerteza de medição de 3%, este acoplado a uma coifa de 75 mm de

diâmetro, localizado à frente do ventilador na entrada do coletor solar, como mostrado na Figura

13, a velocidade do ar de secagem permaneceu com um valor aproximadamente constante de

0,75 m/s com a utilização do ventilador.

Figura 26 – Anemômetro digital Minipa MDA-11

Fonte: Minipa (2017)

43

3.5.1 Determinação da vazão mássica de ar

Em posse da velocidade do ar de secagem medido pelo anemômetro digital, a vazão

mássica é calculada seguindo a equação (14):

�̇�𝑎𝑟 = 𝑉𝑎𝑟𝜌𝑎𝑟𝐴𝑆,𝐴𝑛 (14)

Em que:

�̇�𝑎𝑟 – Vazão mássica de ar [kg/s];

𝑉𝑎𝑟 – Velocidade do ar [m/s];

𝜌𝑎𝑟 – Massa específica do ar [kg/m³];

𝐴𝑆,𝐴𝑛 – Área da seção transversal do bocal do anemômetro [m²].

A massa específica do ar é dada pela equação (15):

𝜌𝑎𝑟 =𝑝𝑎𝑡𝑚

287,09𝑇𝑏𝑠 (15)

Em que:

𝑝𝑎𝑡𝑚 – Pressão atmosférica [Pa];

𝑇𝑏𝑠 – Temperatura de bulbo seco [K];

3.6 Método de análise de incerteza

A incerteza dos parâmetros medidos é realizada seguindo o modelo de El-Sebaii et al.

(2011), utilizado também por Fudholi et al. (2013). O modelo utiliza a eq. (16) para determinar

a incerteza de cada parâmetro.

𝑋𝑅 = [(𝑥1)2 + (𝑥2)2 + ⋯ + (𝑥𝑛)2]12 (16)

Em que:

𝑋𝑅 – Incerteza final;

𝑥1, 𝑥2, … , 𝑥𝑛 – Incerteza de cada componente.

Na Tabela 3 é dado o valor da incerteza de cada equipamento utilizado neste projeto

para obtenção de dados.

44

Tabela 3 – Tabela de incerteza de medição

Lista de incertezas

Aparelho Fabricante/Modelo Faixa de

medição Incerteza

Solarímetro Maxwell 7834 0 - 10mV ±2,000%

Osciloscópio Agilent/Multimeter 34401A 0 - 100V ±0,003%

Termopar Minipa/tipo K -20 - 1200ºC ±0,750%

Receptor de sinais National Instruments/NI

USB-9162 Até 4 canais ±0,060%

Anemômetro Minipa/MDA 11 0 - 30 m/s ±3,000%

Balança Digital Bel Eng./Mark 3100 0 - 3100g ±0,02g

Analisador de

umidade GEHAKA/G650 5 - 40% ±0,250%

3.7 Determinação da eficiência

3.7.1 Eficiência térmica

Para a determinação da eficiência térmica do secador solar é necessário entender o

balanço de energia no coletor, o esquema do coletor solar é dado pela Figura 27:

Figura 27 – Vista lateral do coletor solar


A eficiência térmica (𝑛𝑡) de um coletor solar é dada pela razão entre o calor útil

transferido ao fluido de trabalho, o ar de secagem neste caso, pela energia injetada no sistema,

como é descrito por Fudholi et. al. (2013):

𝑛𝑡 =�̇�𝑎𝑟 𝐶𝑝(𝑇𝑠 − 𝑇𝑒)

�̇�𝐼 + �̇�𝑎𝑏 + �̇�𝑣𝑒𝑛𝑡

(17)

45

�̇�𝐼 = 𝐼𝐴𝑐 (18)

Em que:

�̇�𝑎𝑟 – Fluxo de massa de ar que passa pelo coletor solar, [kg/s];

𝑐𝑝 – Calor específico do ar, [J/kg.K];

𝑇𝑒 𝑇𝑠 – Temperaturas de entrada e saída do coletor, respectivamente, [K];

𝐼 – Radiação solar incidente no coletor; [W/m²];

𝐴𝑐 – Área do coletor solar, [m²];

�̇�𝑎𝑏 – Calor cedido pelo material absorvedor ao ar de secagem, [W];

�̇�𝑣𝑒𝑛𝑡 – Potência necessária para o acionamento do ventilador, [W];

�̇�𝐼 – Calor incidente proveniente da radiação solar, [W].

3.7.2 Eficiência de secagem

De acordo com Fudholi (2013), Banout e Ehl (2011) um dos parâmetros para se medir

a eficiência de um secador, é a eficiência de secagem. Esta é definida como a razão entre a

energia necessária para evaporar a umidade do produto, pelo calor fornecido ao sistema. Para

os secadores solares, o calor fornecido ao secador é a radiação solar incidente sobre o coletor

solar. A eficiência de secagem do sistema é uma medida da eficácia geral de um sistema de

secagem.

A eficiência de secagem de um secador solar é dada pela equação (19):

𝑛𝑠 =𝑊ℎ𝑙

�̇�𝐼 + �̇�𝑎𝑏 + �̇�𝑣𝑒𝑛𝑡

(19)

Em que:

𝑊 – Massa de água removida do produto, [kg];

ℎ𝑙 – Calor latente de vaporização da água, [kJ/kg].

As medidas de umidade dos grãos de trigo são dadas em percentual de base úmida (%

b.u.) deste modo para se determinar a quantidade de massa de água removida da amostra

durante o processo de secagem deve-se utilizar a eq. (20)

A massa de água removida (𝑊) é dada pela eq. (20)

46

𝑊 =𝑚0(𝑤𝑖 − 𝑤𝑓)

100 − 𝑤𝑓 (20)

Em que:

𝑚0 – Massa inicial da amostra, [kg];

𝑤𝑖 – Umidade inicial da amostra base úmida (b.u.), [%];

𝑤𝑓 – Umidade final da amostra b.u., [%].

47

CAPÍTULO 4 - ANÁLISE DE RESULTADOS

4.1 Dados atípicos (Outliers)

Foi utilizado o teste modificado de Thompson, descrito por Labrecque et. al. (2016),

para a retirada dos valores atípicos. Este teste permite encontrar os valores discrepantes

utilizando a Tabela 4 e a eq. (21), a qual compara parâmetros como a média e o desvio padrão

juntamente com os parâmetros do teste Tau criado por Thompson.

|𝑋 − �̅�| > 𝜏 ∗ 𝜎 (21)

Em que:

X – é o valor averiguado;

�̅� – é a média dos dados;

𝜏 – é o valor obtido pela Tabela 4;

𝜎 – é o valor do desvio padrão médio.

Tabela 4 – Tabela modificada de Thompson

Fonte: Labrecquer et. al. (2016)

N TAU N TAU N TAU

3 1,1511 21 1,8891 40 1,9240

4 1,4250 22 1,8926 42 1,9257

5 1,5712 23 1,8957 44 1,9273

6 1,6563 24 1,8985 46 1,9288

7 1,7110 25 1,9011 48 1,9301

8 1,7491 26 1,9035 50 1,9314

9 1,7770 27 1,9057 55 1,9340

10 1,7984 28 1,9078 60 1,9362

11 1,8153 29 1,9096 65 1,9381

12 1,8290 30 1,9114 70 1,9397

13 1,8403 31 1,9130 80 1,9423

14 1,8498 32 1,9146 90 1,9443

15 1,8579 33 1,9160 100 1,9459

16 1,8649 34 1,9174 200 1,9530

17 1,8710 35 1,9186 500 1,9572

18 1,8764 36 1,9198 1000 1,9586

19 1,8811 37 1,9209 5000 1,9597

20 1,8853 38 1,9220 → ∞ 1,9600

Realiza-se essa análise de dados, pois a utilização de um sistema de aferição automático

pode contar com erros aleatórios, ou valores atípicos chamados de outliers no inglês. Esses

48

valores que se divergem da média padrão de dados influência negativamente nos resultados dos

dados coletados. Para que esses valores não diminuam a confiabilidade dos dados coletados, há

a necessidade de se realizar o descarte desses valores discrepantes.

Tais valores são ocasionados muitas vezes por fatores externos, como no caso das

medidas de radiação solar. O solarímetro é fortemente influenciado pela presença de nuvens ou

poeira, logo se no momento em que houver a coleta dos dados a radiação solar estiver sendo

obstruída por qualquer tipo de massa, haverá um erro na leitura ou um valor atípico da média.

Logo, esses valores devem ser descartados da média dos resultados para que não alterem a

confiabilidade do sistema.

Após a análise e remoção dos parâmetros atípicos, os resultados obtidos pelo sistema de

aquisição pode ser finalmente analisado.

4.2 Calibração do solarímetro

Para garantir a confiabilidade dos dados coletados pelo solarímetro, realizou-se uma

básica calibração do equipamento. Para tal o solarímetro em estudo foi levado até a estação de

dados meteorológicos automática de São João Del Rei, que serve como base de dados para o

Instituto Nacional de Meteorologia – INMET, localizada no Campus Tancredo Neves da UFSJ.

O solarímetro a ser calibrado foi então posicionado ao lado do solarímetro da estação

meteorológica, como mostra a Figura 28:

Figura 28 – Foto do posicionamento do solarímetro durante calibração, a esquerda o solarímetro da estação meteorológica, a

direita o solarímetro do laboratório de energia.

49

Foram realizados três dias de coleta de dados utilizando-se o multímetro Agilent

34410A. Os dados foram então comparados com a base de dados meteorológicos da estação

automática disponíveis no site do Instituto Nacional de Meteorologia – INMET logo em seguida

foi feito um gráfico com os valores entre o solarímetro do laboratório de energia e o solarímetro

do INMET, Figura 29. Posteriormente foi plotada a linha de tendência dos dados e então pôde-

se obter a equação de calibração do solarímetro dada por pela eq. (22).

𝐼𝑐 = 0,0012𝐼2 − 0,5569𝐼 + 424,65 (22)

Onde:

𝐼𝑐 – Radiação solar calculada, [W/m²].

Figura 29 – Gráfico de calibração do solarímetro

4.3 Radiação solar incidente

Os valores da radiação solar coletados durante os 12 dias de ensaio podem ser

visualizados entre as Tabela 5, Tabela 6 e Tabela 7:

Ic = 0,0012 I2 - 0,5569 I + 424,65

R² = 0,9768

400,0

500,0

600,0

700,0

800,0

900,0

1000,0

1100,0

600,0 650,0 700,0 750,0 800,0 850,0 900,0 950,0 1000,0

Rad

iaçã

o s

ola

r IN

ME

T [

W/m

²]

Radiação solar coletada [w/m²]

50

Tabela 5 – Dados de radiação solar incidente medidos durante os dias de teste utilizando a

chapa de aço como material absorvedor

Fonte: Elaborado pelo Autor

Hora Radiação solar com chapa de aço [W/m²]

18/set 19/set 20/set 21/set 22/set

09:00 644,1 507,4 - 591,0 581,9

10:00 771,3 760,6 - 707,4 763,3

11:00 881,4 873,9 - 941,5 879,3

12:00 948,9 951,6 - 1000,0 920,7

13:00 958,0 967,6 - 1004,3 518,1

14:00 892,0 898,9 737,2 895,7 516,0

15:00 744,7 767,6 672,3 701,6 659,0

16:00 496,3 579,0 534,0 587,8 511,7

17:00 315,4 334,6 242,0 305,3 243,1

Tabela 6 – Dados de radiação solar incidente para os dias de teste utilizando a brita sem pintar

como material absorvedor


Hora Radiação solar com brita sem pintar [W/m²]

23/set 24/set 25/set 26/set

09:00 619,1 561,2 466,5 549,5

10:00 797,9 716,5 568,1 744,1

11:00 801,1 886,7 577,1 778,2

12:00 739,9 958,5 834,6 346,8

13:00 488,3 910,1 922,3 704,3

14:00 708,5 787,8 785,6 935,1

15:00 707,4 572,9 770,7 525,0

16:00 420,7 345,2 563,8 304,8

17:00 319,1 266,0 313,8 210,1

Tabela 7– Dados de radiação solar incidente para os dias de teste utilizando a brita pintada de

preto como material absorvedor


Hora Radiação solar com brita pintada de preto [W/m²]

27/set 28/set 29/set

09:00 587,8 604,3 570,7

10:00 827,7 704,8 694,7

11:00 902,1 846,3 846,8

12:00 888,8 926,6 918,1

13:00 562,2 940,4 967,6

14:00 669,1 794,7 898,9

15:00 260,6 649,5 722,3

16:00 339,4 438,8 497,3

17:00 254,8 292,6 246,8

51

Observando-se as Tabela 5, Tabela 6 e Tabela 7, é visível a variância de radiação entre

os dias ensaiados. Pode-se observar a variação natural da radiação solar ao longo de todos os

dias, onde a curva de radiação descreve uma trajetória parabólica com ápice entre 12h e 13h, a

partir das 13h os níveis de radiação começam a decrescer. Porém é notável também que em

certas ocasiões os níveis de radiação solar sofrem com intensa alteração divergindo das médias

dos dias restantes, como são observados durante o intervalo de tempo entre 12h e 13h dos dias

22/09, 23/09, 26/09 e 27/09. Durante todos esses, observou-se a presença de muitas nuvens

sendo este o fator crucial para a redução da radiação solar medida.

Para se realizar a análise da eficiência de cada material absorvedor, deve-se utilizar dias

em que os níveis de radiação sejam próximos e também que as condições meteorológicas, vento,

chuva, temperatura ambiente, etc. sejam semelhantes. Por este motivo os dias escolhidos para

se realizar a comparação de resultados entre os diferentes meios absorvedores foram os dias

19/09, 24/09 e 29/09. Esses foram os dias em que os níveis de radiação permaneceram mais

próximos e constantes ao longo de todo o dia, e também apresentaram condições

meteorológicas próximas com dias de céu claro e poucas nuvens.

4.4 Temperaturas no coletor solar e câmara de secagem

As temperaturas de entrada e saída do coletor solar e também a temperatura da câmara

de secagem utilizando-se a chapa de aço como material absorvedor, podem ser observadas nas

Figura 30, Figura 31, Figura 32 e Figura 33. Além disso, analisando-se as figuras em questão

pode-se visualizar a forte influência que a radiação solar exerce na temperatura de saída do

coletor solar, fazendo com que a temperatura de saída do coletor solar varie quase junto com a

radiação. Para todos os dias de teste do coletor solar com a chapa de aço a temperatura de

entrada do coletor ficaram entre 27 ºC ±0,24 ºC e 42 ºC ±0,34 ºC.

A máxima temperatura de saída do coletor com este material absorvedor, foi de 72,3 ºC

±0,57 ºC e ocorreu no dia 18/09, e manteve uma média de temperatura de saída de 59,8 ºC

±0,48 ºC. Valor próximo ao encontrado por Mohanraj e Chandrasekar (2009), em seu coletor

solar eles conseguiram uma média de temperatura de saída do coletor de 50,4 ºC.

A temperatura dentro da câmara de secagem utilizando-se esse material absorvedor teve

uma média de 44,1 ºC ±0,35 ºC, com valores mínimo e máximo respectivamente de 29,5 ºC

±0,23 ºC e 52,0 ºC ±0,41. A máxima temperatura na câmara de secagem também ocorreu no

52

dia 18/09, o que já era esperado devido a influência direta que há entre, radiação solar,

temperatura de saída do coletor e temperatura da câmara de secagem.

Figura 30 – Temperaturas e radiação solar do dia 18/09

Figura 31 – Temperaturas e radiação solar do dia 19/09

150,0

300,0

450,0

600,0

750,0

900,0

1050,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00

Rad

iaçã

o s

ola

r [W

/m²]

Tem

per

atura

[ºC

]

Hora do dia

Dia 18/09 - Chapa de aço

T. Entrada T. Saída T. Câmara Radiação

150,0

300,0

450,0

600,0

750,0

900,0

1050,0

20,0

30,0

40,0

50,0

60,0

70,0

80,0

09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00

Rad

iaçã

o s

ola

r [W

/m²]

Tem

per

atura

[ºC

]

Hora do dia



53

Figura 32 - Temperaturas e radiação solar do dia 21/09


Entre os dias 23/09 e 26/09 o material utilizado como absorvedor foi a brita sem pintar,

logo analisando-se as Figura 34, Figura 35, Figura 36 e Figura 37, pode-se visualizar que a

radiação solar ainda exerce influência sobre a temperatura de saída do coletor solar, porém

observa-se uma menor queda em sua temperatura ao final do dia devido a elevada inércia

térmica da brita, como é observado pela Figura 35. A temperatura de entrada do coletor ficou

entre 25,2 ºC ±0,21 ºC e 43,7 ºC ±0,35 ºC.

A máxima temperatura de saída do coletor foi de 60,4 ºC ± 0,49ºC e ocorreu no dia

26/09, e manteve uma média de temperatura de saída de 45,4 ºC ± 0,36 ºC. Valor abaixo do

encontrado pela configuração, utilizando-se a chapa de aço. Valores próximos aos encontrados

150,0

300,0

450,0

600,0

750,0

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1050,0

20,0

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50,0

60,0

70,0

80,0

09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00

Rad

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ola

r [W

/m²]

Tem

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atura

[ºC

]

Hora do dia



150,0

300,0

450,0

600,0

750,0

900,0

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09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00

Rad

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o s

ola

r [W

/m²]

Tem

per

atura

[ºC

]

Hora do dia



54

por Shuck (2012) em seu trabalho com um coletor solar armazenador de calor, que também

utilizou brita como material absorvedor. Já a temperatura da câmara de secagem permaneceu

entre os valores de 25,7 ºC ±0,21 ºC e 51,9 ºC ±0,42 ºC, obtendo assim uma média de 39,7 ºC

±0,31 ºC.



0,0

200,0

400,0

600,0

800,0

1000,0

20,0

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09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00

Rad

iaçã

o s

ola

r [W

/m²]

Tem

per

atura

[ºC

]

Hora do dia

Dia 23/09 - Brita sem pintar


0,0

200,0

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1000,0

20,0

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60,0

70,0

80,0

09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00

Rad

iaçã

o s

ola

r [W

/m²]

Tem

per

atura

[ºC

]

Hora do dia



55

Figura 36 - Temperaturas e radiação solar do dia


Finalmente na última configuração do coletor solar, utilizando-se a brita pintada de

preto, pôde-se observar pelas Figura 38, Figura 39 e Figura 40, que a temperatura de entrada

no coletor ficou ente 28,8 ºC ±0,23 ºC e 44 ºC ±0,36 ºC. Enquanto a temperatura média de saída

do coletor foi de 51,1 ºC ±0,42 ºC, com um valor máximo de 65,4 ºC ±0,53 ºC, valor maior do

que o alcançado pela configuração com a brita sem pintar e menor do valor da temperatura da

configuração com a chapa de aço.

Já a temperatura da câmara de secagem para esses dias, permaneceu entre 26,8 ºC ±0,21

ºC e 52,2 ºC ±0,43 ºC, obtendo uma média de 42,4 ºC ±0,34 ºC. Valor acima da média da

configuração do coletor com a brita sem pintar. O que demonstra uma melhor eficiência de

0,0

200,0

400,0

600,0

800,0

1000,0

20,0

30,0

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09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00

Rad

iaçã

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ola

r [W

/m²]

Tem

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atura

[ºC

]

Hora do dia



0,0

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/m²]

Tem

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atura

[ºC

]

Hora do dia



56

troca de calor entre a brita pintada de preto com o ar de secagem, quando comparada a

configuração da brita sem pintar.

Figura 38 - - Temperaturas e radiação solar do dia 27/09


0,0

200,0

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Rad

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Tem

per

atu

ra [

ºC]

Hora do dia

Dia 27/09 - Brita pintada de preto


0,0

200,0

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Rad

iaçã

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ola

r [W

/m²]

Tem

per

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[ºC

]

Hora do dia



57


A Figura 41, ilustra uma comparação entre os dias 19/09, utilizando-se a chapa de aço

como absorvedor, e o dia 29/09, utilizando-se a brita pintada de preto como material

absorvedor. É visível pela figura em questão que a chapa de aço conseguiu transmitir mais calor

ao fluido de trabalho, uma vez que este alcançou temperaturas mais elevadas e com níveis de

radiação semelhantes para os dois casos. Isso ocorre pois a brita tem uma elevada inércia

térmica, devido ao seu coeficiente de condutividade térmica ser menor que o da chapa de aço,

logo a sua difusividade térmica também é menor que a do aço diminuindo-se assim a

transmissão de calor da brita ao ar de secagem.

Ainda analisando a Figura 41, nota-se que entre as 13h e 14 horas os níveis de radiação

solar dos dois dias em questão se equiparam possibilitando-se assim uma melhor análise.

Observa-se que a temperatura do ar de secagem alcançada pela chapa de aço é superior que a

alcançada pela brita pintada de preto, contudo a partir das 13h, momento em que a radiação

solar começa a diminuir, a temperatura do ar na saída do coletor utilizando a chapa de aço

começa a cair junto com a radiação, enquanto a temperatura do ar na saída do coletor utilizando

a brita pintada de preto continua a crescer até as 14h. Isto ocorre devido à grande capacidade

térmica que a brita possui, liberando o calor armazenado no momento em que a radiação solar

começa a diminuir.

0,0

200,0

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Rad

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Tem

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]

Hora do dia



58

Figura 41 – Comparação entre o dia 19/09, usando chapa de aço e o dia 29/09, usando a brita pintada de preto

A Figura 42, mostra uma comparação entre as temperaturas dos dias 24/09 e 29/09,

utilizando-se a brita sem pintar e a brita pintada. Pode-se notar que a média de temperatura da

brita pintada de preto é maior do que a sem pintar, indicando uma melhor troca de calor entre

o material e o fluido de trabalho, uma vez que a diferença de radiação entre os dois dias não é

tão significante. Observando-se a Figura 42, entre 9h e 12h nota-se que a brita pintada de preto,

consegue transferir uma maior quantidade de energia para o ar de secagem, mesmo com um

nível de radiação solar menor.

Figura 42 – Comparação entre o dia 24/09, utilizando brita sem pintar, e o dia 29/09 utilisando a brita pintada de preto.

Segundo Portella e Eichelberger (2001) e Kolling, Trogello e Modolo (2015), a

temperatura do ar de secagem para o trigo não deve exceder 70 ºC. A faixa ótima de temperatura

0,0

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1000,0

1200,0

0,0

10,0

20,0

30,0

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50,0

60,0

70,0

09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00

Rad

iaçã

o [

W/m

²]

Tem

per

atura

[ºC

]

Radiação 19/09 Radiação 29/09 T. entrada 19/09

T. Saída 19/09 T. entrada29/09 T. saída 29/09

0,0

200,0

400,0

600,0

800,0

1000,0

1200,0

0,0

10,0

20,0

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40,0

50,0

60,0

70,0

09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00

Rad

iaçã

o [

W/m

²]

Tem

per

atura

[ºC

]

Radiação 24/09 Radiação 29/09 T. entrada 24/09

T. saída 24/09 T. entrada 29/09 T. saída 29/09

59

de secagem do trigo, com finalidade para moinhos, é entre 45 ºC e 60 ºC, pois temperaturas

acima de 60 ºC causam a desnaturação da proteína presente nos grãos de trigo. No caso do trigo

para sementes, replantio, a temperatura de secagem deve ser ainda inferior, sendo recomendado

que esta não ultrapasse os 43 ºC. Logo, analisando-se as temperaturas de secagem em todos os

dias de ensaios, a temperatura da câmara permaneceu abaixo do limite crítico de temperatura

de secagem para o trigo.

4.5 Eficiência do sistema

4.5.1 Eficiência térmica

Utilizando-se a metodologia demonstrada no item 3.7.1 deste trabalho, a eficiência

térmica do coletor solar foi determinada.

Figura 43 – Eficiência térmica do coletor solar com a chapa de aço

Observa-se pela Figura 43 a variação da eficiência térmica do coletor solar para os dias

ensaiados com a chapa de aço. A eficiência do coletor permaneceu entre 32,09% ±0,8 e 61,76%

±1,63%, permanecendo com uma eficiência térmica média de 44% ±1,2%, esta eficiência está

bastante próxima do valor encontrado por Banout e Ehl (2011), que obteve uma eficiência

térmica de 40,98% em seu coletor solar com 0,9 m² de área. Fudholi et al. (2015), encontrou

em seu coletor solar de passagem dupla de ar, uma eficiência média de 31%. Em seu trabalho,

0,0

150,0

300,0

450,0

600,0

750,0

900,0

1050,0

20,0%

30,0%

40,0%

50,0%

60,0%

9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00

Rad

iaçã

o s

ola

r [W

/m²]

Efic

iên

cia

térm

ica

[%]

Hora do dia

Eficiência 18/09 Eficiência 19/09 Eficiência 21/09 Eficiência 22/09

Radiação 18/09 Radiação 19/09 Radiação 21/09 Radiação 22/09

60

Yang et al. (2014) encontrou uma eficiência térmica média de 42,5% para seu coletor solar

aletado.

Durante a análise dos testes observou-se que a eficiência térmica do coletor acompanha

a tendência da radiação solar, e ao final do dia, momento em que há a queda da intensidade da

radiação solar a eficiência do coletor continua a crescer por um tempo e logo em seguida sofre

uma queda, esse fato decorre devido a inércia térmica ou capacitância do coletor em manter a

energia absorvida pelo coletor através do material absorvedor.

A Figura 44 demonstra a variação da eficiência térmica do coletor solar com a brita sem

pintar como material absorvedor. Pode-se observar que a eficiência térmica do coletor para esse

material absorvedor variou entre 25,35% ±1,65% e 78,64% ±3,3%, permanecendo com uma

eficiência térmica média de 51,2% ±2,09%. El-Sebaii et al. (2007), encontrou valores de

eficiência térmica semelhantes, em seu trabalho El-Sebaii et al. utilizaram pedras de calcário,

cascalho e brita como materiais absorvedores, obtendo uma faixa de eficiência térmica entre

48% e 69%. Ramadan et al. (2007) obteve uma eficiência média 67% para o seu coletor solar

utilizando também brita e pedras calcárias.

Figura 44 – Eficiência térmica do coletor solar com a brita sem pintar

Percebe-se que a eficiência do coletor aumentou com a utilização da brita como material

absorvedor, fato encontrado por Santos, Queiroz e Borges (2005), Shuck (2012) e também por

150,0

300,0

450,0

600,0

750,0

900,0

1050,0

0,0%

10,0%

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50,0%

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100,0%

09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00

Rad

iaçã

o s

ola

r [W

/m²]

Efic

iên

cia

térm

ica

[%]

Título do Eixo

Eficiência 23/09 Eficiência 24/09 Eficiência 25/09 Eficiência 26/09

Radiação 23/09 Radiação 24/09 Radiação 25/09 Radiação 26/09

61

Ramadan et al. (2007). Este aumento da eficiência térmica é atribuída ao maior contato entre o

fluido e o material absorvedor. O leito de brita por ser irregular, aumenta a área de contato entre

o fluido e a superfície de troca de calor, além de criar vórtices que no escoamento do ar,

contribuindo ainda mais para a troca de calor.

Pela Figura 45, observa-se a eficiência térmica do coletor solar utilizando a brita pintada

de preto como material absorvedor. Observa-se que a faixa de eficiência térmica para os dias

ensaiado permaneceu entre 43,20% ±2,05% e 86,25% ±3,42%, permanecendo com uma

eficiência média de 65,33% ±2,29%. Valores dentro também das faixas de eficiência térmica

de descritos por Ramadan et al. (2007) e El-Sebaii et al. (2007).

Figura 45 – Eficiência térmica do coletor solar com a brita pintada de preto

Observa-se que houve um aumento da eficiência térmica na brita pintada de preto em

comparação com a brita sem pintar, este fato é atribuído principalmente pela maior capacidade

de absorver calor da brita pintada de preto devido a menor reflectância do material pintado de

preto fosco. Logo, observa-se também que durante grandes variações de radiação solar, o

coletor solar utilizando a brita tanto pintada como sem pintar, obteve uma eficiência térmica

mais constante do que quando utilizando a chapa de aço, fato que ocorre devido a maior inercia

térmica que a brita tem em relação a chapa de aço.

150,0

300,0

450,0

600,0

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09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00R

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²]

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Hora do dia

Eficiência 27/09 Eficiência 28/09 Eficiência 29/09

Radiação 27/09 Rdiação 28/09 Radiação 29/09

62

Para fins de comparação e determinação da melhor configuração entre os materiais

coletores e absorvedores de calor, foram comparados três dias de secagem com base na radiação

incidente e também condições meteorológicas, como descrito anteriormente. Logo os dias

escolhidos para a comparação da eficiência térmica do coletor, foram os dias 19/09, 24/09 e

29/09, cada um contando com um tipo de absorvedor diferente. A brita pintada de preto

apresentou ser 42,34% mais eficiente que a chapa de aço e 22,32% mais eficiente que a brita

sem pintar. A brita sem pintar foi 16,36% mais eficiente que a chapa de aço.

4.5.2 Eficiência de secagem

4.5.2.1Variação de umidade dos produtos

As Figura 46, Figura 47 e Figura 48, descrevem as curvas de remoção de umidade das

amostras de trigo utilizadas nos ensaios. Pode-se notar que em todos os casos e dias ensaiados

o secador solar foi capaz de diminuir a umidade do trigo a valores abaixo do percentual de

umidade exigido para armazenamento.

A Figura 46, representa a curva de desidratação das amostras de trigo durante os ensaios

utilizando-se chapa de aço como material absorvedor de calor. Ressalta-se o fato de que nos

dias 18/09 e 19/09 as amostras estavam incialmente com 24,2% de umidade b.u. e a partir do

dia 21/09 até o dia 29/09 as amostras continham inicialmente umidade de 19,2% b.u.

Observa-se pela Figura 46, que há um maior decréscimo da umidade do grão de trigo

durante as primeiras horas de secagem, e com uma variação cada vez menor até se tornar

constante ao final das horas de secagem, quando o grão entra em equilíbrio higroscópico com

o ar. Isso se dá devido ao fato de que durante as primeiras horas de secagem a remoção de

umidade se dá pela evaporação da água presente nas camadas superficiais do grão, o que torna

sua remoção mais fácil, então a água presente no interior do grão, que está fortemente ligada a

este, começa a migrar do interior para as camadas exteriores, porém este é um processo mais

lento e que exige mais energia para ocorrer (MOHANRAJ; CHANDRASEKAR,2009),

(PORTELLA; EICHELBERGER 2001).

63

Figura 46 – Curva de remoção de umidade do trigo para utilizando-se a chapa de aço

Quanto mais elevada for a umidade inicial do grão, maior é a facilidade de secagem

deste produto, como é possível se visualizar comparando-se as curvas de secagem dos dias

18/09 e 19/09 com as curvas de secagem dos dias 21/09 e 22/09. É possível também observar

que a queda de umidade do produto é mais acentuada durante as primeiras horas de secagem

A umidade final dos grãos nos dias 18/09 e 19/09 foram respectivamente de 6,68%

±0,02% e 7,76% ±0,02%, enquanto para os dias 21/09 e 22/09 a umidade dos grãos foi

respectivamente de 9,65% ±0,02% e 10,61% ±0,03%.

O comportamento da curva de desidratação do trigo utilizando-se a brita sem pitar como

material absorvedor pode ser observado pela Figura 47, seu comportamento é bastante análogo

a curva do coletor com a chapa de aço, havendo um declínio rápido da umidade do grão nas

primeiras horas de secagem, e em seguida, uma atenuação dessa curva até que essa se torne

constante, o que ocorre quando o grão entre em equilíbrio hidroscópico com o ar, ou seja, sua

pressão parcial de vapor se iguala a pressão parcial de vapor do ar de secagem.

A umidade final para os dias 23/09 a 26/09, são respectivamente de 8,93% ±0,02%,

8,32% ±0,02%, 9,21% ±0,02% e 10,55% ±0,03%.

6,00%

10,00%

14,00%

18,00%

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09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00

Um

idad

e [%

]

Hora do dia

18/09 19/09 21/09 22/09

64

Figura 47 - Curva de remoção de umidade do trigo utilizando-se a brita sem pintar

Por último a curva de remoção de umidade do trigo para o coletor com a brita pintada

de preto pode ser observada pela Figura 48. De forma semelhante ao coletor solar com chapa

de aço e com brita sem pintar, há uma queda acentuada da umidade nas primeiras horas de

secagem, seguindo-se de uma atenuação da curva até o seu ponto de equilíbrio.

Figura 48 - Curva de remoção de umidade do trigo utilizando-se a brita pintada de preto

A umidade final das amostras de trigo para os dias 27/09, 28/09 e 29/09, são

respectivamente de 9,84% ±0,02%, 8,37% ±0,02% e 8,48% ±0,02%.

8,00%

10,00%

12,00%

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16,00%

18,00%

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09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00

Um

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e [%

]

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23/09 24/09 25/09 26/09

8,00%

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Um

idad

e [%

]

Hora do dia

27/09 28/09 29/09

65

Em média a umidade do trigo diminuiu de 19,2%±0,05% para 9,2%±0,02% após 8 horas

de secagem. Observa-se pelas Figura 46, Figura 47 e Figura 48 que em média, com 2,5 horas

de secagem o trigo já se encontrava com umidade suficientemente baixa para o seu

armazenamento, ou seja, abaixo de 13% de umidade em base úmida.

4.5.2.2 Curvas de eficiência de secagem

As curvas de eficiência de secagem foram calculadas seguindo o procedimento descrito

no item 3.7.2, onde a eficiência de secagem é dada pela razão entre a quantidade de água

evaporada do grão pela quantidade de energia que é fornecida ao sistema.

Pela Figura 49, observa-se que a eficiência de secagem do grão no secador solar

decresce rapidamente durante as primeiras horas de secagem, tendo um valor máximo de

eficiência de 37,46% ±0,77%. O secador solar utilizando a chapa de aço como material

absorvedor obteve uma eficiência de secagem média de 13,82% ±0,29%. Banout e Ehl (2011),

obtiveram uma eficiência média de secagem 15,83% para seu coletor solar de passagem simples

de ar, Fudholi et al. (2015) encontrou uma eficiência média de secagem de 19%.

Figura 49 – Eficiência de secagem para o coletor solar com chapa de aço

As amostras utilizadas nos dias 18/09 e 19/09, contavam com uma umidade inicial de

24,2% enquanto as amostras dos dias seguintes contavam com uma umidade inicial de 19,2%,

ocasionando uma diferença visível das curvas de secagem. Uma maior eficiência de secagem

0,00%

10,00%

20,00%

30,00%

40,00%

50,00%

10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00

Efic

iên

cia

de

seca

gem

[%

]

Hora do dia

18/09 19/09 21/09 22/09

66

foi obtida com as amostras com maior umidade, isso ocorre devido ao fato que a retirada de

umidade de um grão é mais fácil quanto mais úmido for este grão.

Como já mencionado anteriormente neste trabalho, há uma maior facilidade de remoção

de umidade de grãos durante a fase inicial de desidratação, devido ao fato de que a água presente

na superfície do grão está menos ligada ao poros dos grão, logo a sua evaporação é mais fácil.

A medida que a água da superfície evapora, há então a movimentação da água no interior do

grão sentido a superfície deste, processo que é mais lento e exige uma maior quantidade de

energia para ocorrer. Este processo também pode ser observado pela Figura 49, observa-se que

há uma queda acentuada na eficiência de secagem do grão nas primeiras horas, em seguida a

eficiência vai tendendo a zero à medida que o trigo entra em equilíbrio higroscópico com o ar.

Observa-se ainda pela Figura 50, que no dia 26/09 há um pico de eficiência, atingindo

o valor máximo de eficiência do coletor, isto ocorre devido a uma grande variação na

intensidade da radiação solar incidente no coletor, entre 11:00h e 12:00h deste dia. Como a

eficiência de secagem é inversamente proporcional à radiação solar, há um aumento no

desempenho de secagem do mesmo devido a sua inércia térmica.

Figura 50 – Eficiência de secagem para o coletor solar com brita sem pintar

A eficiência de secagem diminui com o passar do tempo de secagem, devido a tendência

que o grão tem em entrar em equilíbrio higroscópico com o ar. A eficiência média de secagem

para o trigo utilizando-se a brita sem pintar foi de 12,3% ±0,29%.

E por último a eficiência de secagem para o coletor utilizando a brita pintada de preto,

pode ser observado pela Figura 51, onde de maneira semelhante as Figura 49 e Figura 50, há

0,0%

10,0%

20,0%

30,0%

40,0%

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10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00

Efic

ien

cia

de

Seca

gem

[%

]

Hora do dia

23/09 24/09 25/09 26/09

67

uma queda na eficiência de secagem do secador solar ao longo do dia à medida que o grão tente

a entrar em equilíbrio. A eficiência média de secagem do secador solar utilizando a brita pintada

de preto como material absorvedor foi de 11,7% ±0,22%.

Figura 51 – Eficiência de secagem para o coletor com brita pintada de preto

0,0%

10,0%

20,0%

30,0%

40,0%

50,0%

10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00

Efic

ien

cia

de

seca

gem

[%

]

Hora do dia

27/09 28/09 29/09

68

CAPÍTULO 5 - CONSIDERAÇÕES FINAIS

5.1 Conclusão

O desempenho do secador solar foi comparada em relação a seus três tipos de meios

absorvedores, a chapa de aço, a brita sem pintar e a brita pintada de preto.

Em relação ao alcance de temperaturas no coletor e na câmara de secagem, a

configuração do coletor solar que alcançou as maiores temperaturas de saída do coletor e dentro

da câmara de secagem foi a chapa de aço, atingindo um valor máximo de 72,3 ºC ±0,57 ºC e

permanecendo com uma média de 59,8 ºC ±0,48 ºC na saída de seu coletor, o interior da câmara

de secagem neste caso ficou com uma temperatura média de 44,1 ºC ±0,35 ºC.

O secador solar utilizando a brita sem pintar obteve uma temperatura máxima na saída

de seu coletor no valor de 60,4 ºC ±0,39 ºC, mantendo com uma média de 45,4 ºC ±0,36. No

interior de sua câmara de secagem a média de temperatura foi de 39,7 ºC ±0,31 ºC. Já para o

secador utilizando a brita pintada de preto a temperatura máxima alcançada na saída do coletor

foi de 65,4 ºC ±0,53 ºC, permanecendo com uma média de 51,1 ºC ±0,42 ºC.

A temperatura da câmara de secagem é um dos fatores mais importantes a serem

controlados durante o processo de secagem, logo devem-se evitar picos de temperatura para

que haja uma boa qualidade de secagem do produto. O trigo deve ser secado em uma faixa de

temperatura que varia entre 45 ºC e 60 ºC (PORTELLA; EICHELBERGER, 2001) E

(KOLLING, TROGELLO; MODOLO, 2015). Logo analisando-se do ponto de vista da

qualidade de secagem a brita pintada de preto e a brita sem pintar oferecem uma melhor

qualidade de secagem, uma vez que estas amenizam os picos de temperaturas que ocorrem

devido a variação da radiação solar incidente.

O secador solar obteve uma eficiência térmica satisfatória para todos os tipos de

absorvedores. Nos ensaios com a chapa de aço, obteve-se uma eficiência térmica média de 44%

±1,2%, valor semelhante ao encontrado por Banout e Ehl (2011), Yang et al. (2014) e Fudholi

et al. (2015). Para o caso do coletor solar com a brita sem pintar e a brita pintada, houve um

aumento na eficiência térmica do coletor solar, esses atingindo uma eficiência térmica média

respectivamente de 51,2% ±2,09% e 65,33% ±2,29%, valores semelhantes aos encontrados por

El-Sebaii et al. (2007) e Ramadan et al. (2007). O coletor solar com a brita pintada de preto

fosco foi o modelo mais eficiente entre todos, quando comparado aos outros dois modelos e

69

com condições de radiação incidente e meteorológicas semelhantes. Com a brita pintada de

preto, o coletor solar apresentou ser 42,34% mais eficiente que a chapa de aço e 22,32% mais

eficiente que a brita sem pintar. A brita sem pintar foi 16,36% mais eficiente que a chapa de

aço.

Quanto a qualidade de secagem, o trigo permanece protegido das radiações ultra violeta

por se tratar de um secador solar indireto, conservando-se a qualidade do grão durante sua

secagem. O que torna este modelo de secador bastante vantajoso quando comparado a secagem

por exposição direta a radiação solar. Os grãos de trigo apresentaram uma boa qualidade de

secagem, não havendo a perda de cor do grãos ou a quebra dos grãos, o que indicaria uma má

qualidade de secagem.

De modo geral este protótipo de secador solar é bastante versátil, podendo ser utilizado

para secar diversos produtos agrícolas. Pode ser facilmente elaborado e construído, uma vez

que utiliza materiais simples como a madeira e também o leito de brita, o que o torna ideal para

o uso de pequenos fazendeiros em que a produção agrícola não é substancialmente grande.

5.2 Trabalhos futuros

Apontam-se como trabalhos futuros:

Realizar o estudo da viabilidade econômica e do custo de implantação deste modelo

de secador solar tanto em pequena, quanto em média escala, esta é uma necessidade

para a correta implantação do projeto;

Determinar a capacidade de processamento (secagem) do secador solar, a

otimização das dimensões do projeto podem garantir um aumento no desempenho e

eficiência do secador solar;

Realizar a comparação da eficiência do secador secando outros tipos de grãos e

produtos agrícolas, observando-se a qualidade de secagem desses produtos;

Alterar parâmetros construtivos do secador solar, como a altura de material

absorvedor, a inclinação do coletor solar em relação a posição do sol durante o ano,

variar também a vazão de escoamento do ar de secagem. Então analisar a variação

da eficiência do secador solar, comparado a este trabalho.

70

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