Instrumentação para levantamento de dados do perfil geotérmico superficial visando a troca sustentável de calor
Fecha
2014-10-10Metadatos
Mostrar el registro completo del ítemResumen
Atualmente existe uma preocupação de toda a sociedade com relação ao consumo
racional de energia. Desta forma busca-se melhorar a eficiência energética, aumentar a
proporção de fontes renováveis de energia elétrica e desenvolver tecnologias mais eficientes e
limpas. O consumo residencial hoje é 26% do consumo nacional, segundo a Empresa de
Pesquisa Energética EPE, sendo que os maiores consumidores de energia nos lares são os
chuveiros e os condicionadores térmicos de ambientes. Essa dissertação tem por objetivo o
estabelecimento de uma instrumentação eletrônica dedicada à realização de levantamentos
sumários de dados do perfil geotérmico superficial do subsolo numa área qualquer, reduzindo
assim custos e tempo de instalação de projetos geotérmicos para condicionamento de
ambientes. Esses dados do perfil geotérmico são importantes para várias áreas no
estabelecimento da capacidade de troca do calor entre materiais enterrados e o ambiente. Este
conhecimento pode ser utilizado também na construção civil, arquitetura e dimensionamento
de cabos de energia subterrâneos, entre outros. A área experimental utilizada foi a do Centro
de Estudos em Energia e Sistemas de Potência (CEESP), no Campus da UFSM em Santa
Maria - RS. As coletas de dados vão servir de subsídios para o estabelecimento rápido das curvas de distribuição da temperatura do solo no local onde se pretenda estabelecer o
aproveitamento da energia geotérmica. Para a coleta de dados foi desenvolvido uma placa
dedicada de aquisição baseada num microprocessador PIC18f5420. A placa foi toda
dimensionada, construída e programada no CEESP juntamente com um padrão de sonda
tubular de PVC de cinco metros de comprimento e meia polegada de diâmetro, onde foram
instalados 11 sensores digitais de temperaturas modelo DS18b20. Com esta sonda
multissensora fez-se a monitoração automática da variação de temperatura subterrânea desde
a superfície até a profundidade desejada. Para comprovar a efetividade da proposta da
instrumentação geotérmica com a sonda sensora, fez-se uma coleta de dados de temperatura
no decorrer de 12 meses, com medições registradas a cada 2 minutos. Durante o período de
medição, ocorreram algumas interrupções nas medidas, mas que não interferiram no resultado
final dos experimentos e serviram para demonstrar como se pode facilmente interpolar os
valores da variável medida. Estabeleceram-se então parâmetros térmicos do perfil durante
períodos diários, de máximas e mínimas temperaturas no decorrer de um ano. Com os
resultados obtidos nesta pesquisa foi possível comprovar que a variação térmica (temperatura)
do perfil do solo diminui gradativamente de acordo com a profundidade até estabilizar num
valor que corresponde aproximadamente à temperatura média anual do sítio de estudo.
Durante estes testes, observou-se que as medições de temperatura do solo no campus
experimental do CEESP na profundidade máxima medida de cinco metros variaram entre 18 e
22 °C. Foi aplicada uma redução de dados através do Método dos Mínimos Quadrados para
obter medidas que permitem projeções de temperaturas para profundidades maiores e assim
recomendar as profundidades necessárias para a instalação de trocadores de calor. Os dados
confirmaram as informações teóricas de que a temperatura do solo em qualquer local após
alguns metros de profundidade tende a se estabilizar em um valor que corresponde à
temperatura média anual da superfície do ambiente daquela área. Em Santa Maria-RS,
segundo Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) a temperatura média anual é de 19.5 °C.