Laboratório de Energia Solar - LABSOLAR

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Cármen Gusmão Câmara
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1 O LEPTEN - Laboratórios de Engenharia de Processos de Conversão e Tecnologia de Energia desenvolve pesquisas nas áreas de energia solar e transferência de calor aplicada. Na área física de 1000m2 do LEPTEN estão instalados os seguintes laboratórios: -LABSOLAR- Laboratório de energia solar -LABTUCAL - Laboratório de tubos de calor -BOILING - Laboratório de transferência de calor com mudança de fase Laboratório de Energia Solar - LABSOLAR Especificamente na área solar, o LEPTEN/Labsolar tem concentrado esforços em duas frentes. A primeira delas caracteriza-se pela implementação de dados de irradiação confiáveis e contínuos a partir de cinco estações no estado de Santa Catarina e uma no Amazonas. A segunda frente caracteriza-se pelo desenvolvimento, em parceria com o INPE (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais), de modelos computacionais capazes de determinar a intensidade da radiação solar incidente na superfície, a partir de imagens de satélite. Como resultado, destaca-se a publicação, com apoio do INMET, da primeira versão do "Atlas de Irradiação Solar do Brasil" em versão impressa e CD multimídia. O laboratório desenvolve ainda, pesquisas em coletores solares compactos acoplados a reservatório e sistemas de ar condicionado auxiliados por energia solar. Outra linha de pesquisa é a análise do desempenho de instalações fotovoltaicas autônomas, para locais remotos, ou interligadas à rede elétrica. O laboratório gerencia duas estações de superfície no contexto do projeto BSRN (Baseline Surface Radiation Network) / WMO (World Meteorological Organization), localizadas em Florianópolis, nas dependências do Laboratório e na Usina Hidrelétrica de Balbina / AM.

transferência de calor com mudança de fase Laboratório de Energia Solar - LABSOLAR Especificamente na área solar, o LEPTEN/Labsolar tem concentrado esforços em duas frentes.

2 Tais estações fazem parte de uma rede internacional de estações de monitoração de clima, para fins de coletas de dados para subsidiar o desenvolvimento de modelos físicos de comportamento da atmosfera. Os dados coletados e qualificados são armazenados no WMRC (World Monitoring Radiation Center), em Zurique. A rede é considerada internacionalmente como referência de qualidade em coleta de dados para fins de estudos científicos de mudanças climáticas. Além dos laboratórios instalados na UFSC, o LEPTEN/Labsolar possui ainda uma base física de testes na SE Campos Novos, pertencente à ELETROSUL. Infra-estrutura - central fotovoltaica interligada a rede de distribuição; - bancada de teste de coletores solares para aquecimento de água; - central solar de aquecimento de água; - criostatos; - máquina de solda-ponto; - detector de vazamentos; - bomba de vácuo difusora; - bomba de vácuo turbomolecular; - torre de resfriamento; - circuito interno de ar comprimido; - fontes de alimentação; - banho ultrasônico; - sistema de calibração de termopares; - bancada para confecção de termopares; - sistemas de aquisição de dados; - pirheliômetro; - multímetros. - rede com 40 microcomputadores PC conectados à Internet; - impressoras laser e jato de tinta; - servidor de rede; - cluster com 12 Ghz para simulação térmica utilizando o software CFX; - cluster com 35,6 Ghz e 15 Gb de memória para simulação climática utilizando o software ARPS.

A rede é considerada internacionalmente como referência de qualidade em coleta de dados para fins de estudos científicos de mudanças climáticas.

3 Projetos de andamento: 1. Projeto COGERSOL 2. RMLT - Estações meteorológicas em torres de alta tensão para monitoramento de condições ambientais 3. Cooperação com a Universidade Técnica de Munique 4. Laboratório para teste de coletores solares 5. OPGW - Desenvolvimento e validação experimental de um software para simulação do transiente térmico de cabos OPGW submetidos a curto circuito 6. BSRN - Baseline Surface Radiation Network 7. SONDA - Sistema de organização de dados ambientais para o setor de energia 8. SUCET - Otimização da fermentação de sacarose para a produção industrial de álcool combusível no Brasil Laboratório de Ebulição e Condensação - BOILING As pesquisas desenvolvidas no LEPTEN/Boiling, desde 1996, na área de transferência de calor com mudança de fase e escoamento bifásico, estão focadas na área de ebulição nucleada intensificada: ebulição em "piscina" em superfícies de tubos micro-aletados, ebulição confinada ou em mini e micro canais e ebulição convectiva no interior de minicanais. Na área de escoamento bifásico adiabático, a pesquisa está voltada à análise da queda de pressão no interior de mini-canais isolados ou em paralelo, com 1mm de diâmetro hidráulico, e no desenvolvimento de sistemas de medição das vazões de ar e água através de sistemas constituídos de um medidor de vazão clássico (venturi ou placa de orifício) associado a um medidor de fração de vazio por impedância.

BSRN - Baseline Surface Radiation Network 7. SONDA - Sistema de organização de dados ambientais para o setor de energia 8.

4 As pesquisas são desenvolvidas com o patrocínio do CNPq, FAPESC, AEB e ANP, além do importante apoio do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica da UFSC, através de recursos da CAPES. O núcleo LEPTEN/Boiling desenvolve importantes colaborações com o CETHIL - INSA de Lyon-França, apoiadas pelo CNPq e pelo CNRS, e com a universidade de Eindhoven- Holanda. No Brasil, desenvolve cooperações com a POLI-USP e USP de São Carlos. Já foram titulados 2 doutores e 8 mestres, e estão em andamento 2 dissertações e 2 teses. Os resultados das pesquisas têm sido, sistematicamente, apresentados em conferências nacionais e internacionais e publicados em periódicos internacionais altamente qualificados. Projetos em andamento: 1. Projeto de Cooperação Bi-lateral na Área de Transferência de Calor com Mudança de Fase: Ebulição e Micro-Tubos de Calor (CNPq-CNRS) 2. Ebulição confinada sob microgravidade 3. Ebulição e condensação convectivas e escoamento multifásico para sistemas de engenharia com mini canais 4. Aplicação da nanotecnologia em processos térmicos e de conversão de energia Laboratório de Tubos de Calor - LABTUCAL O LEPTEN/Labtucal desenvolve pesquisas nas áreas de energia solar e transferência de calor aplicada, incluindo o desenvolvimento de tecnologia de tubos de calor. As atividades de pesquisa e desenvolvimento em tubos de calor e termossifões se iniciaram no laboratório na década de 1990, a partir da necessidade da Agência Espacial Brasileira (AEB) e da indústria espacial nacional para o desenvolvimento de sistemas de controle

No Brasil, desenvolve cooperações com a POLI-USP e USP de São Carlos. Já foram titulados 2 doutores e 8 mestres, e estão em andamento 2 dissertações e 2 teses.

5 térmico dos satélites brasileiros. A partir da infra-estrutura laboratorial adquirida ao longo dos anos, a pesquisa se voltou para aplicações da tecnologia de tubos de calor e termossifões para as indústrias, com as quais diversos convênios e contratos foram firmados. Atualmente, as pesquisas em tubos de calor e termossifões podem ser divididas em duas vertentes principais. Numa primeira vertente estuda-se os fenômenos físicos envolvidos na operação de tubos de calor e/ou termossifões, incluindo o comportamento mecânico dos materiais do tubo e comportamento térmico do fluido de trabalho (que sofre processo de ebulição, condensação, escoamento em meio poroso, em dupla fase, etc). Estes fenômenos são analisados teórica e experimentalmente em níveis de temperatura que variam de criogênicos até altas temperaturas (metais líquidos). Diferentes configurações, fluidos e geometrias do dispositivo são também estudados. Numa segunda vertente, se desenvolvem equipamentos que utilizam a tecnologia de tubos de calor e termossifões para a indústria do Petróleo, incluindo trocadores regeneradores de calor, aquecedores de tanques de armazenamento de produtos viscosos (asfalto, óleos, petróleo cru, etc). Estuda-se também a aplicação da tecnologia em fornos da indústria alimentícia (cocção de pães, de biscoitos e de pizzas). Um laboratório está sendo construído com recursos da Petrobras. Note-se que equipamentos com esta tecnologia estão sendo disponibilizados no mercado. Projetos em Andamento: 1. Desenvolvimento de Equipamento com Tecnologia de Termossifões para o Aquecimento de Asfalto em Tanques de Armazenamento 2. Desenvolvimento de Fornos de Cocção de Biscoito Utilizando a Tecnologia de Tubos de Calor 3. Controle Térmico de um Equipamento Eletrônico em Situação Real 4. Estudo de Novas Tecnologias para Controle Térmico de Componentes Eletrônicos em Micro-gravidade

convênios e contratos foram firmados. Atualmente, as pesquisas em tubos de calor e termossifões podem ser divididas em duas vertentes principais.

6 5. Desenvolvimento de um Projeto para um Trocador de Calor Assistido por Termossifões para o Resfriamento do Óleo de Turbinas de Usinas Termelétricas 6. Desenvolvimento de Processos e Equipamentos para Conservação de Recursos Hídricos em Refinarias - HIDRITER 7. Desenvolvimento de tecnologias de destilação por tubos de calor, aplicáveis ao melhoramento de petróleo pesado, em ambiente de produção offshore - DESTUBCAL 8. Desenvolvimento de tecnologias avançadas de termossifões para a indústria do petróleo e o uso do gás natural - TECTER 9. Emprego da Tecnologia de Tubos de Calor para o Desenvolvimento de Equipamentos Industriais Flexíveis - FLEXTER

Desenvolvimento de tecnologias de destilação por tubos de calor, aplicáveis ao melhoramento de petróleo pesado, em ambiente de produção offshore - DESTUBCAL 8.

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