TI-59

Aproveitamento de energia solar (para TI-59 C)

INTRODUÇÃO

O seguinte conjunto de programas está relacionado com o cálculo de instalações de aproveitamento de energia solar, essencialmente por via térmica e para aquecimento de águas.
Trata-se de programas relativos a um assunto com alguma vertente técnica, utilizados com êxito na antiga calculadora TI-59 e cuja retoma de operacionalidade poderá cativar outros utilizadores pela actualidade e pelo interesse do tema.

ÁREA DE CAPTAÇÃO - AQUECIMENTO DE ÁGUAS         

        DESCRIÇÃO

Este programa calcula a área de captação para uma contribuição de 100 % da energia solar num determinado mês em sistemas de aquecimento de águas.

        CONSIDERAÇÕES

Em sistemas de aproveitamento de energia solar por via térmica para aquecimento de águas, a área de captação é um importante elemento do projecto.
Independentemente de outras considerações que possam ser feitas, dimensionar o sistema de modo a não haver excesso de captação no mês de maior radiação solar disponível (Junho, em princípio) constitui uma primeira medida adequada do ponto de vista técnico e económico.

        DADOS A INTRODUZIR

É suposto conhecerem-se os seguintes dados:
- Latitude do lugar (grau);
- Temperatura ambiente exterior (ºC);
- Mês escolhido como crítico (número do mês, de 1 a 12);
- Temperatura da água fria (ºC);
- Consumo diário de água quente (Litro/dia);
- Temperatura de distribuição da água quente (ºC);
- Azimute dos colectores (grau; 0 a Sul, >0 a nascente);
- Inclinação dos colectores (grau);
- Rendimento dos colectores (valores típicos entre A=0,75 B=7 para colector de vidro simples e A=0,65 B=4 para colector selectivo);
- Coeficientes de perturbação e transparência atmosférica (valores típicos entre A=0,87 B=0,17 para ambiente puro e A=0,91 B=0,43 para zona industrial);
- Albedo do solo em redor da instalação (valor típico entre 0,13 para alcatrão e 0,75 para neve);
- Número estatístico de horas de Sol no mês escolhido e latitude da estação meteorológica responsável pela informação ou, em alternativa, a fracção de insolação correspondente.

        RESULTADO DO CÁLCULO

O valor é calculado em m2.

DIMENSIONAMENTO DOS PERMUTADORES

        DESCRIÇÃO

Este programa calcula a máxima potência expectável para transferência em permutadores de calor associados a sistemas de captação de energia solar.

        CONSIDERAÇÕES

Em alguns sistemas de aproveitamento de energia solar por via térmica o aquecimento é indirecto, ou seja, o fluido a aquecer para utilização está separado do fluido aquecido nos colectores pelo que se torna necessário um permutador de calor entre o fluido primário e o fluido secundário.
Um dado importante para a escolha adequada do permutador é a potência que ele deve ser capaz de transferir nas condições de trabalho impostas como limite.
Por exemplo, numa piscina, poderá ser imposto que o permutador de calor deva transferir a máxima energia captável nas seguintes condições diferenciais extremas:
Primário (fluido do lado dos colectores) - entrada a 35 ºC / saída a 25 ºC
Secundário (água da piscina) - entrada a 23 ºC / saída a 25 ºC.

        DADOS A INTRODUZIR

É suposto conhecerem-se os seguintes dados:
- Latitude do lugar (grau);
- Temperatura ambiente exterior (ºC);
- Mês escolhido como crítico (número do mês, de 1 a 12);
- Temperatura média de circulação do fluido primário (ºC);
- Azimute dos colectores (grau; 0 a Sul, >0 a nascente);
- Inclinação dos colectores (grau);
- Rendimento dos colectores (valores típicos entre A=0,75 B=7 para colector de vidro simples e A=0,65 B=4 para colector selectivo);
- Coeficientes de perturbação e transparência atmosférica (valores típicos entre A=0,87 B=0,17 para ambiente puro e A=0,91 B=0,43 para zona industrial);
- Albedo do solo em redor da instalação (valor típico entre 0,13 para alcatrão e 0,75 para neve).

        RESULTADO DO CÁLCULO

O valor é calculado em W (por m2 de área de captação) às 12:30 h no dia 15 do mês escolhido (Junho, em princípio) com o Sol completamente descoberto, sendo assumido como uma boa aproximação à máxima energia captável desde que a posição de montagem dos colectores não se afaste muito das condições optimizadas.

DIMENSIONAMENTO DAS BOMBAS CIRCULADORAS

        DESCRIÇÃO

Este programa calcula o caudal a exigir às bombas circuladoras de fluidos em sistemas de captação de energia solar com circulação forçada.

        CONSIDERAÇÕES

Em alguns sistemas de aproveitamento de energia solar por via térmica a circulação é forçada, ou seja, o fluido aquecido nos colectores é forçado por bombas circuladoras a transferir-se (ou a transferir a energia captada) para o depósito acumulador que serve a utilização.
Um dado importante para a escolha adequada das bombas circuladoras é o caudal que devem ser capazes de impulsionar nas condições de trabalho impostas como mais críticas.
Por exemplo, numa piscina, poderá ser imposto que as duas bombas circuladoras de um sistema de aquecimento indirecto e circulação forçada devam garantir caudais de circulação que conduzam às seguintes condições diferenciais extremas:
Primário (fluido do lado dos colectores) - entrada a 35 ºC / saída a 25 ºC
Secundário (água da piscina) - entrada a 23 ºC / saída a 25 ºC

        DADOS A INTRODUZIR

É suposto conhecerem-se os seguintes dados:
- Área de captação dos colectores solares (m2);
- Potência térmica a transitar (W/m2);
- Calor específico do fluido (Wh/ºC.L);
- Diferencial de temperatura admitido (ºC).

        RESULTADO DO CÁLCULO

O valor é calculado em Litros por hora (L/h).

        OBSERVAÇÕES

Independentemente de ser ou não necessário qualquer permutador, este programa está pensado para utilização na sequência do programa para dimensionamento dos permutadores usando o valor calculado da máxima potência captável e conduzindo aos caudais a exigir às bombas circuladoras nesta situação limite.

MONTAGEM DOS COLECTORES SOLARES

        DESCRIÇÃO

Este programa fornece a posição de montagem dos colectores em telhados não virados exactamente a Sul (virados para o Sol no hemisfério norte).

        CONSIDERAÇÕES

Para o aproveitamento da energia solar no hemisfério norte, os colectores são virados a Sul e inclinados estrategicamente para a melhor captação da radiação (por exemplo 35 grau).
Para a sua montagem, seriam desejáveis telhados também virados a Sul e com a mesma inclinação.
Quando tal não acontece podemos optar por orientações e inclinações diferentes das ideais (para que os colectores fiquem 'colados' aos telhados), ou podemos optar pelas condições ideais (para obtenção da melhor captação energética) assumindo montagens 'não coladas'. O presente cálculo trata a 2ª opção.
No caso de telhado virado a Sul mas pouco inclinado (por exemplo 20 grau), basta 'levantar' o topo superior dos colectores (ficando estes, no exemplo, inclinados 35 - 20 = 15 grau relativamente ao telhado) mantendo o topo inferior horizontal e encostado ao telhado.
No caso de telhado não virado a Sul, a montagem ficará 'enviesada' sendo necessário definir a posição do topo inferior dos colectores no telhado e o levantamento superior relativamente ao plano do telhado.

        DADOS A INTRODUZIR

É suposto conhecer-se a inclinação pretendida para os colectores, a inclinação do telhado e o azimute do telhado (orientação do telhado relativamente a Sul).

        RESULTADOS DO CÁLCULO

- Ângulo formado entre a linha de contacto do bordo inferior dos colectores com o telhado e a linha de maior declive do telhado (linha do 'correr das telhas').
- Inclinação do plano dos colectores relativamente ao plano do telhado.

        OBSERVAÇÕES

Tratando-se de condições físicas de montagem, é conveniente uma análise crítica prévia dos dados e uma análise crítica dos resultados matemáticos do cálculo, em particular fora dos seguintes domínios:
- Inclinação dos colectores ] 0 º ; 90 º [
- Inclinação do telhado ] 0 º ; 90 º [
- Azimute do telhado ] -90 º ; 90 º [
No caso do hemisfério sul o cálculo é igualmente possível considerando Norte em vez de Sul.

PORMENORES TÉCNICOS

O conjunto de programas é composto pelos seguintes ficheiros:
- 'Leia-me.txt' - Um texto explicativo semelhante ao presente;
- '*.t59' - Programas em formato entendível pelo emulador TI-59C da Gemtree;
- '*CZ.txt' - Descrições que o emulador coloca ao lado da calculadora;
- '*.bmp' - Desenhos associados às descrições.
Para facilidade de acesso, os ficheiros devem ser colocados numa pasta junto a outros programas da TI-59C.
Alguns destes programas não podem ser carregados na TI-59 devido à actual extensão resultado de melhor desenvolvimento para impressão.
Mediante contacto para jpproenca@netc.pt poderão ser facultados elementos de pormenor sobre o fundamento e arquitectura dos programas ou versões originais para a TI-59.

        Clique aqui para o 'download' (ficheiro .zip de 11 KB).

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