Implementação de sistema de espelhos para geração de vapor

Projeto com LEPTEN

Descrição

Membros: João Pedro Grobberio Trancoso e Pedro Milanez Brogni
Orientação: Professor Júlio César Passos e Doutorando Victor Pigozzo
Data de Início: 02/2016
Data de Término: 03/2017

É bastante comum a utilização de espelhos para a concentração dos raios solares pelas usinas de energia térmica solar. Apesar disso, existem variadas formas e arranjos que podem ser utilizados para fazer essa reflexão, incluindo, por exemplo, o perfil dos espelhos ou sua disposição com relação ao absorvedor, onde os raios serão concentrados.

O projeto do sistema de coletores deve ser de espelhos de pequena curvatura, os quais o próprio laboratório fabricará a partir de estruturas que curvam espelhos planos normais, bem como automatizado, de maneira que possa acompanhar a posição solar nas diferentes horas do dia.

Objetivos

Baseando-se na tecnologia de coletores tipo Fresnel, o LEPTEN em conjunto com o PET-MA pretende construir um sistema capaz de concentrar a energia solar incidente. O processo resultará no aquecimento de um determinado fluido que, por sua vez, será utilizado para estudo. Os envolvidos foram designados para coordenar determinadas atividades, indo desde a fabricação dos espelhos curvos até o desenvolvimento do sistema de rastreio solar que coordenará o controle dos coletores na plataforma, que ficará na parte superior do prédio do bloco B da engenharia mecânica da UFSC.

Andamento do Projeto

Progresso

100%

Durante o projeto os membros fizeram o desenvolvimento das estruturas e do sistema para realizar a curvatura de espelhos planos com baixo custo. Isso permitiu que o projeto conseguisse implementar as linhas de espelho do tipo Fresnel com espelhos não-planos, o que aumenta a eficiência da concentração.
Feito isso, foi necessário que os integrantes desenvolvessem um sistema para calcular a posição que cada espelho deveria ter para determinadas posições solares, o que permite que o sistema posicione corretamente o foco da concetração nos absorvedores.

Uma vez tendo a relação angulação dos espelhos para determinadas angulações solares, foi necessário fazer o rastreamento solar para conhecer as posições do sol ao longo das horas do dia e ao longo dos dias do ano. Assim, por meio de algorítmos de posicionamento solar e cálculos para conversões angulares, conseguiu-se definir o posicionamento dos espelhos de acordo com a orientação dos raios solares.

Ao final, os membros também desempenharam uma análise de erros para a estrutura baseada nos erros de maior significância para o sistema, assim como uma análise de sensibilidade nos parâmetros que definem a posição solar.

O projeto também rendeu a publicação de um artigo 24 COBEM – Congresso Internacional de Engenharia Mecânica. As imagens e o vídeo abaixo mostram o resultado final do projeto.