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reservatórios, é necessário que a estratificação térmica seja obtida e mantida. Sendo assim,
interferências que geram misturas devem ser minimizadas (HAN; WANG; DAI, 2009).
Estudos numéricos desenvolvidos por Shah, Furbo (2003) e por Zachar, Farkas, Szlivka (2003)
demonstram que o jato de entrada de fluído de água, quente ou fria, pode desfazer a estratificação
térmica do reservatório. Ambos observaram que a utilização de anteparos defronte a entrada do
fluido pode garantir a preservação da estratificação. Ainda Zachar, Farkas, Szlivka (2003),
observaram que a dimensão deste anteparo não altera significativamente o rendimento térmico do
sistema, Shah, Furbo (2003) por sua vez, enfatizam que característica do projeto do reservatório,
no que diz respeito ao controle de vazão, influenciam no rendimento do sistema.
Yang et al. (2016), desenvolveram um estudo numérico abordando a influência do formato do
reservatório na capacidade de armazenagem térmica e sua interferência na estratificação do fluido,
em processos de convecção natural. Resultados comparativos entre dez estruturas diferentes,
demonstram que o reservatório de melhor rendimento deveria possuir formato esférico ou de barril,
já o reservatório térmico cilíndrico na vertical apresenta a menor capacidade de armazenagem e a
menor diferença de temperatura de estratificação.
A condutividade térmica das paredes do reservatório influencia na estratificação do reservatório
térmico, conforme indicam resultados experimentais e numéricos obtidos por Murthy, Nelson, Rao
(1992). Neste trabalho, os autores observaram que, quanto menor a espessura da parede metálica
e menor a condutividade térmica do material, mais prolongada será a estratificação no reservatório.
No mesmo estudo, foi constatado que o isolamento externo irá impedir parcialmente a perda de
calor para o ambiente, e que condutores metálicos aceleram este processo, mas não foi abordado
quantitativamente a influência destes condutores.
Reservatórios térmicos são normalmente formados por um corpo interno metálico revestido com
isolamento térmico e revestimento de acabamento externo, além de conexões hidráulicas e
componentes estruturais para apoio do reservatório e fixação do acabamento. Embora necessários,
estes componentes podem influenciar substancialmente nas perdas térmicas do equipamento.
Conforme observado no trabalho desenvolvido por Oliveski (2000), a representação numérica do
processo de convecção natural em reservatórios térmicos só foi possível com o incremento do
material que compõem a estrutura metálica na região inferior do reservatório no modelo matemático.
O objetivo do presente trabalho é apresentar um estudo numérico, bidimensional e transiente, por
Fluidodinâmica Computacional (CFD), da influência da estrutura metálica em um reservatório
térmico quando este é submetido a convecção natural no processo de estratificação térmica e de
armazenagem térmica. São apresentados resultados quando é alternado o material de sustentação
na base e na lateral do reservatório de metais para baquelite.
2. METODOLOGIA
O presente estudo emprega simulação numérica por CFD para a obtenção de resultados. As
soluções das equações foram realizadas pelo método dos volumes finitos (PATANKAR, 1980).
Dentre os softwares utilizados se destacam o ANSYS ICEM-CFD 16.1 para o desenvolvimento da
malha computacional, o ANSYS Fluent 16.1 para executar as simulações e o ANSYS CFD-Post
16.1 para o pós-processamento.
2.1 Modelo físico
A geometria utilizada neste trabalho reproduz a estrutura física do reservatório térmico empregado
nos estudos desenvolvidos por Oliveski (2000), ilustrado na Figura 1. Com capacidade para 79 L