Subsistema pré-aquecimento da água de cocção

Radiação solar disponível no rio de janeiro: 4,5 kwh/m².dia densidade da água: 1000kg/m3

𝑉 = Volume de armazenamento do SAS de água quente requerido por dia, em m³ Cp : calor específico da água a pressão constante: 4,18 kJ/kgºC

Temperatura de consumo: 60ºC Temperatura ambiente: 23,7ºC 𝐹𝑟𝜏𝛼 = 0,772 𝐹𝑟 = 7,016 𝐹𝐶 = 1 N = 22 dias Fração solar:70%

O setor conta com 7 caldeiras com a capacidade de 500 litros cada, e atendendo tal demanda, tem-se o volume de no mínimo 3500 litros dia, lembrando que existem dias onde caldeiras são utilizadas mais de uma vez. Considerado uso de 10 caldeiras por dia, totalizando consumo diário de água quente para 5 m³/dia.

A energia necessária para aquecer esse volume de 23,7ºC ate 60ºC será de: 210,74 KWh/dia A radiação média anual disponível no Rio de Janeiro: 4,5 KWh/dia

De acordo com a equação (2) e utilizando o mesmo coletor escolhido no dimensionamento do projeto central, a área coletora para fornecer a energia necessária no aquecimento será: 90,17 m².

Novamente encontra-se um valor da fração solar de 75%, ficando acima do estipulado no projeto. A partir da função atingir meta pertencente ao Excel, chega-se ao valor desejado de: 78,76 m².

FS = 60% Área = 62,1 m² FS = 70% Área = 78,76 m² FS = 80% Área = 100,64 m²

5.1.3.1 Custos

Para os custos do subsistema do pré-aquecimento de água de cocção, tem-se os valores abaixo:

Tabela 9: Dados de custos para o Caso Água de Cocção.

Elemento Custo

Coletor solar R$ 23.700,00

Reservatório R$ 20.644,60

Equipamentos extras (termostatos, bombas circulação) R$ 3.303,14

Material de instalação (tubos, conexões e registros) R$ 12.386,76

Mão de Obra R$ 12.386,76

Total de investimento R$ 72.421,27

Com a implementação do sistema, haverá uma economia de gás natural no valor de R$33.755,97 ao ano. Para este cenário, encontrou-se uma taxa interna de retorno de 47 %.

6 DISCUSSÕES E CONCLUSÕES

Com base nos dados coletados, para o restaurante universitário da UFF, situado no campus do Gragoatá, considerando a tecnologia atualmente disponível no mercado ficou comprovada a possibilidade de inserção da energia solar térmica em cozinhas industriais, de acordo com os valores de referência encontrados em literatura.

Para uma situação em que não houvesse o refeitório, no caso de uma cozinha industrial em que as refeições fossem entregues, o caso base não seria tão viável (por falta de área).

Para este tipo de situação, seria mais conveniente isolar o Sistema de Aquecimento Solar – SAS, para consumos específicos e prioritários, segundo a gerência do estabelecimento.

Em termos de custo, entende-se que o Caso Base, atendendo à demanda total de acordo com os valores encontrados na referência, apresenta-se com um custo elevado frente aos valores de investimento para cozinhas industriais, apresentando esse um impedimento à sua adoção.

O subsistema pré-aquecimento da água de cocção (caso 3) foi o que apresentou o melhor resultado econômico, em função do deslocamento do consumo atual de gás natural (GN) em torno de R$ 33.755,97 por ano, que com a inserção da energia solar será possível atingir em média 70% de economia e apresentando uma taxa interna de retorno de até 50 %.

No caso do sistema para limpeza de panelas e utensílios (Caso 2) os valores de economia foram bem menores, apresentando um sistema inviável pela falta de retorno do capital com o mesmo não se pagando, apesar de possuir o maior impacto nas operações do restaurante.

Uma possibilidade para este fraco desempenho econômico foi o boiler possuir um consumo elétrico muito pequeno que não se torna vantajoso qualquer investimento, pois as condições são subdimensionadas.

De acordo com as medições do consumo elétrico, a implementação do sistema iria economizar apenas R$ 943,22 ao ano, em um funcionamento atual do boiler comprometido possuindo resistências partidas. Para atingir uma taxa interna de retorno (TIR) próxima de 10%, seria necessário restringir o consumo à aproximadamente 1,5 m³/dia.

Uma das problemáticas não tratadas no presente estudo diz respeito à localização dos reservatórios de água quente, que poderão vir a ser um desafio para a implementação dos sistemas propostos.

Uma possível fonte de desvios foi a duração da campanha de medição, cuja duração – no entendimento do autor – poderia ter sido maior. Em paralelo, há a necessidade de instalação de novos hidrômetros para consumo de água quente (evitando a necessidade de medição junto da utilização), possuindo apenas alguns parciais destinados aos setores que não utilizam a mesma, sendo muito importante na obtenção de dados mais apurados.

No desenvolvimento do trabalho foi possível constatar a inversão na realidade das condições adotadas pela norma sobre fração solar. Na prática, além das limitações técnicas de projeto, são dimensionados sistemas de maneira que na maioria dos casos ao invés de decisões de projeto dentro da faixa recomendada ocorre o inverso com dimensionamento apenas para diminuir o custo total da energia que, teoricamente, seria apenas auxiliar.

O presente trabalho preocupou-se em atender aos objetivos propostos procurando explorar as opções para o fornecimento de água quente para o perfil de uso de cozinhas industriais com uso – total ou parcial de energia solar térmica, considerando o conjunto de tecnologias já disponíveis comercialmente no mercado nacional, o que foi plenamente atingido, tendo-se demonstrado a possibilidade técnica no uso desta tecnologia em cozinhas com refeitório e – parcialmente – em unidades sem área para os usuários (consumo remoto). Para estes últimos casos, recomenda-se a adoção dos sistemas de forma parcial, focando-se na água de cocção, para os casos onde o aquecimento das autoclaves é feito com gás natural.

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