Efeito do Carregamento Térmico em Estaca Trocadora de Calor: Estudo de Caso em São Carlos/SP

Thaise da Silva Oliveira Morais¹; Cristina de Hollanda Cavalcanti Tsuha¹

¹ Universidade de São Paulo, Escola de Engenharia de São Carlos

Baixar PDF doi:10.20906/CPS/CB-04-0115

Resumo

A fim de reduzir o consumo de energia nas edificações, tem sido impulsionada a utilização de fontes alternativas de energia para minimizar os impactos no meio ambiente e incentivar o consumo energético sustentável. Atualmente, sistemas geotérmicos acoplados às fundações, conhecidos como fundações por estacas trocadoras de calor, têm sido utilizados como uma nova fonte energética para a climatização de edificações, contribuindo para a redução dos custos operacionais desses edifícios a longo prazo. A tecnologia das estacas trocadoras de calor baseia-se na energia geotérmica, que é a energia em forma de calor armazenado no subsolo, sendo necessária certa área de contato entre a estrutura de fundação e as camadas de solo para o fornecimento/recebimento da energia térmica necessária à climatização da edificação (aquecimento ou resfriamento). Devido aos climas tropical e subtropical e, à vasta extensão territorial, o Brasil está atualmente entre os maiores consumidores mundiais de energia elétrica para a climatização via ar condicionado, sendo a maior parte dessa energia gerada via hidroelétricas que são diretamente afetadas pelo regime hídrico dos reservatórios e pela existência de linhas de transmissão, sendo relevante para o país a busca por fontes alternativas de energia. Este trabalho aborda o estudo pioneiro da implantação da tecnologia das estacas trocadoras de calor no Brasil, com foco no efeito do carregamento térmico nesta fundação quando submetida à ação de um ciclo térmico referente à demanda por resfriamento. Para tanto, foi construída uma estaca escavada de 0,5 m de diâmetro e 12 m de comprimento, que foi instrumentada com sensores de deformação e temperatura em diferentes níveis ao longo do comprimento da estaca. Ainda foram instalados junto a armadura da estaca dois tubos de absorção de calor (sistema duplo U), de forma a permitir a transferência de calor para/do solo por meio de um fluido (no caso, água) que circula dentro deste circuito fechado. A estaca trocadora de calor estudada foi executada no Ca

Palavras-chave: Estaca trocadora de calor; Solos tropicais não saturados; Clima tropical e subtropical