P PR RO OG GR RA AM MA A D DE E R RE EC CU UR RS SO OS S H HU UM
MA AN NO OS S D DA A A AN NP P P PA AR RA A O O S SE ET TO OR R P
PE ET TR R L LE EO O E E G G S S - -P PR RH H- - A AN NP P PRH NO
14 1 RELATRIO SEMESTRAL DO BOLSISTA ALUNO 1 INFORMAES CADASTRAIS N
Relatrio 02 N Matrcula do Bolsista no PRH-ANP 2007.0665-0 N
Matrcula do Bolsista na UFRN 200421840 Perodo do Relatrio 1 de
Setembro de 2007 29 de Fevereiro de 2008 Nome Completo (sem
abreviao) Rogrio Pitanga Santos Data de incio da Bolsa 1 de Maro de
2007 Instituio / Sigla UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
/ UFRN Ttulo do Programa ENGENHARIA DE PROCESSOS EM PLANTAS DE
PETRLEO E GS NATURAL Especializao Graduando em Engenharia Qumica
Perodo da Especializao (e.g. 1, 7, etc) 8 perodo 2 INDICADORES DE
FLUXO ACADMICO Disciplinas cursadas (ou em curso) da especializao
CdigoDisciplinasN CrditosConceito DEQ0313 Operaes Unitrias III048,1
DEQ0319 Instrumentao e Controle de Processos049,3 DEQ0322
Planejamento e Projeto de Indstrias Qumicas048,6 DEQ0328 Engenharia
Bioqumica049,7 DEQ0370 Refino de Petrleo e Petroqumica048,2 DEQ0378
Agentes tensoativos aplicados na indstria do petrleo049,5 PRO0208
Gesto de materiais0310,0 Disciplinas cursadas fora da especializao
Nenhuma. Disciplinas cursadas fora da instituio Nenhuma. Atividades
de Pesquisa ou Servios Tecnolgicos relacionados especializao
desenvolvidas. Projeto de Pesquisa intitulado Evaporao solar de gua
produzida de petrleo. Atividades de ensino desenvolvidas Nenhuma.
Atividades de extenso (participao em congressos, seminrios,
workshops) desenvolvidas Participao no 4 Congresso Brasileiro de
P&D em Petrleo e Gs, realizado em Campinas, SP, no perodo de 21
a 24 de Outubro de 2007Participao no Workshop interno ANP promovido
pelo PRH-14, realizado em Natal, RN, no perodo de 29 a 30 de J
aneiro de 2008. 3 INDICADORES DE FLUXO PROFISSIONAL Contatos
externos com empresas relacionadas rea de especializao Soletrol
(Brasil); Kipp & Zonen (Holanda); Campbell Sci. Contatos
externos com Instituies de ensino e pesquisa relacionadas rea de
especializao Nenhum. P PR RO OG GR RA AM MA A D DE E R RE EC CU UR
RS SO OS S H HU UM MA AN NO OS S D DA A A AN NP P P PA AR RA A O O
S SE ET TO OR R P PE ET TR R L LE EO O E E G G S S - -P PR RH H- -
A AN NP P PRH NO 14 2 Contatos virtuais com profissionais ligados
rea de especializao (participao ativa em redes, grupos de discusso
(chat), listas especializadas na internet). Nomear: Nenhum. 4
INDICADORES DE FLUXO ACADMICO PROFISSIONAL Estgio de
desenvolvimento do Plano de Trabalho No trabalho de pesquisa
intitulado Evaporao Solar de gua Produzida de Petrleo, foram
desenvolvidas as seguintes atividades: - Reviso bibliogrfica:
literatura (papers, dissertaes e livros) sobre energia solar e sua
aplicao no tratamento de guas.
-PesquisanaINTERNET:cotaodeequipamentosnecessriosaodesenvolvimentodoprojeto,comopiranmetros,coletorsolar,
reservatrio trmico (boiler) e destilador solar. - Aquisio de
equipamentos. - Experimentos-piloto - Incio de montagem do sistema
de energia solar para tratamento de gua de produo. 5 PROBLEMAS E
BARREIRAS ENCONTRADAS Logsticos Nenhum. Acadmicos Nenhum.
Organizacionais Nenhum. Financeiros Nenhum. 6 INDICADORES DE
RESULTADOS (Indique a quantidade de publicaes)Publicaes
NacionaisIndividualColaborao InternaColaborao Externa Peer reviewed
Outras Difuso Boletins Tcnicos Publicaes
InternacionaisIndividualColaborao InternaColaborao Externa Peer
reviewed Outras Difuso Boletins Tcnicos 7 INDICADORES DE AVALIAO
Sendo (1) o menor valor (Baixo) e (5) o maior valor (Alto), como
voc avalia a contribuio acadmica do Programa para realizao de seu
Plano de Trabalho: Contedo dos cursos 4 Coerncia da grade
curricular oferecida 4 Contribuio acadmica do Programa (contedo dos
cursos, coerncia da grade curricular oferecida, etc) 4 Como voc
avalia a contribuio dos recursos de pesquisa do Programa para a
realizao do seu Plano de Trabalho (caso o estgio de seu plano de
trabalho justifique)?5 Como voc avalia o impacto do relacionamento
com os seus colegas de especializao para a realizao do seu Plano de
Trabalho? P PR RO OG GR RA AM MA A D DE E R RE EC CU UR RS SO OS S
H HU UM MA AN NO OS S D DA A A AN NP P P PA AR RA A O O S SE ET TO
OR R P PE ET TR R L LE EO O E E G G S S - -P PR RH H- - A AN NP P
PRH NO 14 3 5 Como voc avalia o impacto do seu relacionamento com o
Coordenador do Programa para a realizao do seu Plano de Trabalho? 4
Como voc avalia o impacto do seu relacionamento com seu orientador
para a realizao do seu Plano de Trabalho? 5 8 OBSERVAES ADICIONAIS
Levante e comente pontos objeto deste relatrio em questo, que
julgue relevante para a melhoria do programa, e que na sua opinio
no esto cobertos pelas categorias e temas apresentados nos itens
anteriores desse formulrio. Seja breve e conciso. 4 UNIVERSIDADE
FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE CENTRO DE TECNOLOGIA DEPARTAMENTO DE
ENGENHARIA QUMICA PROGRAMA DE RECURSOS HUMANOS DA AGNCIA NACIONAL
DO PETRLEO ANEXO I EVAPORAO SOLAR DE GUA PRODUZIDA DE PETRLEO
Perodo: 01 de Setembro /2007 a 29 de Fevereiro/2008 Bolsista:
Rogrio Pitanga Santos (GRA) Orientador(a): Osvaldo Chiavone Filho
Fevereiro/2008 5 SUMRIO 1.
INTRODUO..........................................................................................................................................6
2. REVISO BIBLIOGRFICA SISTEMA
SOLAR.............................................................................7
2.1. Destilao
Solar...........................................................................................................................................7
2.1.1. Balano
energtico.......................................................................................................................8
2.1.2. Construo do
destilador............................................................................................................10
2.1.2.1.
Tanque........................................................................................................................10
2.1.2.2.
Suportes......................................................................................................................10
2.1.2.3.
Cobertura....................................................................................................................10
2.1.2.4. Canaleta de
coleta......................................................................................................11
2.1.2.5. Componentes
auxiliares.............................................................................................11
2.1.2.6.
Outros.........................................................................................................................12
2.2. Coletor
solar...............................................................................................................................................12
2.2.1. Placa
absorvedora......................................................................................................................13
2.2.2. Eficincia trmica dos
coletores................................................................................................13
2.3. Reservatrio trmico
(boiler).....................................................................................................................14
2.4.
Piranmetro................................................................................................................................................15
2.5.
Datalogger..................................................................................................................................................15
2.6. Aquecedor
solar..................................................
......................................................................................16
3.
METODOLOGIA....................................................................................................................................17
4. RESULTADOS E
DISCUSSO.............................................................................................................20
5.
CONCLUSES........................................................................................................................................21
6. CRONOGRAMA DE
EXECUO.......................................................................................................21
7. REFERNCIAS
BIBLIOGRFICAS...................................................................................................22
6 1. INTRODUO O petrleo a principal fonte de energia do mundo.
Assim sendo, a indstria do petrleo cresce a
cadadiamais,esurgeanecessidadedamesmadeseadequarsnecessidadessociaiseambientaisdo
mundomoderno.Noqueconcernesnecessidadesambientais,destaca-seodestinodosrejeitosdessa
indstria,queestopresentes em grandes quantidades e so geralmente
prejudiciais ao meio ambiente. O
rejeitodemaiorvolumeemtodooprocessodeproduoeexploraodepetrleosoasguasde
produo(Azevedo,1998,citadoporBezerra,2004).Denomina-seguadeproduotodaagua
produzida junto com o petrleo, seja esta a gua de formao ou a gua
de injeo, usada para estimular a produo de um poo. Em campos
maduros, a produo de gua pode chegar a mais de 90% da produo total
(Thomas et al., 2001, citado por Bezerra, 2004). Alm dos problemas
logsticos causados pelo grande
volumedegua,essaguaestcontaminada,jquetendeaformaremulsesestveiscomoleo,eno
podeserdescartadasemtratamentoprvio.Essestratamentossomuitasvezesdispendiosos,emesmo
assim a gua no reutilizada, mas descartada. Em um pas onde muitas
regies no tm acesso gua de boa qualidade, tanto para uso na
agricultura como para consumo humano, esse desperdcio de gua
torna-se absurdo. Alm disso, mesmo que a gua no atinja requisitos
to rgidos quanto o da potabilidade, esta
podeserempregadaemprocessosindustriais,entreoutros.Ouseja,soluesparaesseproblemaso
necessrias.
Entrevriassoluespossveis,ousodaenergiasolarseconfiguracomoumaalternativa
interessante,jqueutilizaumafontedeenergiagratuitaeabundante,nogerapoluioeeficazno
tratamentodeguas.Existemvriasformasdeutilizaraenergiasolarnotratamentodeguas,sendoa
principaldelasoaproveitamentodaradiaosolarcomoenergiatrmicaemumdestiladorsolar,para
evaporao e posterior condensao da gua poluda, obtendo ao final do
processo gua destilada, em um
processoqueimita,empequenaescala,ociclonaturaldagua.Essemtodo,apesardeeficazna
purificaodagua,encontraalgumaslimitaes,destacando-seasuabaixaprodutividadeeeficincia
energtica. A eficincia energtica de um destilador solar se encontra
na faixa entre 38% e 43%, podendo chegar no mximo a 60%. A baixa
eficincia deve-se, principalmente, s perdas energticas tpicas em um
destiladorsolar.Assim,contandocomumvalortpicodeenergiasolarincidentecomode4a5kWh/m2
dia,ovalortpicodeproduoparaessesnmerosserodeapenas2a2,7Kg/m2diadegua(Maluf,
2005).
Assimsendo,adestilaosolardificilmenteempregadaparatratamentodegrandesvolumesde
guapoluda,sendoutilizadaprincipalmenteparaabastecerpequenascomunidadesquenotmfcil
acessoguapotvel.Ousodedestiladoressolaresnotratamentodeguasdeproduoseriaapenas
parcialmenteeficiente,jque,apenasparacitarumexemplo,avazodeguadeproduonaUTPF
(UnidadedeTratamentoeProcessamentodeFluidos)deGuamarerade60000m3/dianoanode2002
(Silva, 2002, citado por Bezerra, 2004), e ainda maior atualmente.
Esse volume de gua muito grande para ser tratado por um destilador
solar de rea pequena.
Logo,odesafioencontrarumamaneiradeutilizaraenergiasolarnotratamentodemaiores
volumesdeguadeproduo.importanteobservarqueaenergiasolaraindaseconfiguracomouma
fonte alternativa, sendo utilizada em conjunto com outros
tratamentos mais comuns, mas no isoladamente.
Mesmoassim,importanteestudarmeiosdeaumentaraprodutividadeeeficinciadesistemasque
utilizemenergiasolar,mantendo,porm,suasvantagensintrnsecas,comoobaixocusto.Umadas
alternativas,talvezamaispromissora,sejautilizarsistemashbridosoucompostos,comoum
dessalinizador solar hbrido utilizado por Lopes (2004). O uso de um
coletor solar para pr-aquecer a gua
deentradadodestiladorumbomexemplodeumsistemacomposto.Ecomotambmsepodeusara
energiasolarparaproduodeenergiaeltrica(atravsdepainisfotovoltaicos),estapodeserutilizada
para aquecimento da gua, utilizando uma resistncia eltrica. A forma
de pr-aquecimento de gua que parece mais promissora o
aproveitamento do sistema de aquecimento solar de gua utilizado em
residncias (tambm chamado de aquecedor solar), que formado
basicamenteporcoletoressolaresereservatriotrmico.Essesistemapodeentoseracopladoao
destiladorsolar,formandoumsistemadeaquecimento-destilaosolardeguaquechamaremosde
sistemasolar.Oprojetoconsisteemestudaressesistemaesuamelhorconfiguraoparatratamentode
vazesmoderadasdeguadeproduo,quealiealtaprodutividade,boaeficinciaenergticaebaixo
7
custo.Assim,pretende-seotimizaroaproveitamentoenergticodaradiaosolarnadestilao,como
objetivo de aumentar a taxa de evaporao do destilador e,
consequentemente, a produtividade do sistema como um todo. 2.
REVISO BIBLIOGRFICA - SISTEMA SOLAR
Comojcitado,umdosobjetivosdoprojetoutilizaroaquecedorsolarpararealizaropr-aquecimentodagua,acoplandoessesistemaaodestiladorsolar.Assim,defundamentalimportncia
conhecercomofuncionaoaquecedorsolar,bemcomocadaumdeseuselementosconstituintes.Alm
disso, o conhecimento do destilador solar imprescindvel para a
correta operao do sistema solar. Na operao do sistema, tambm
importante monitorarcertasvariveis,dasquaissedestacama
temperaturaearadiaosolar.Omonitoramentodaradiaosolarrequerousodeumequipamento
chamadopiranmetro.Foientorealizadaumapesquisabibliogrfica,enosprximostpicossero
abordados primeiramente os elementos constituintes do sistema e
depois o aquecedor solar. 2.1. Destilao solar A destilao h muito
considerada uma maneira de transformar gua salgada em gua potvel. J
nosculoIVa.C.,Aristtelesdescreveuummtodoparaevaporarguaimprpriaeentocondens-la
parampoderseringerida.Em1593,onavegadorSirRichardHawkinsjusavaadestilaosolarpara
obter gua potvel do mar em suas viagens aos mares do sul.
OprimeirodestiladorsolarmodernofoiconstrudoemLasSalinas(Chile),em1872,porCharles
Wilson.Eleconsistiade64tanquesdegua(numtotalde4.459m2)feitosdemadeirapintadadenegro
comcoberturasinclinadasdevidro.Essainstalaofoiutilizadaparasuprir20millitrospordiadegua
potvelparaanimaisquetrabalhavamnasminas.Apsaaberturadaregiopelachegadadaferrovia,a
instalaofoisendodeterioradaatofimdesuaoperaoem1912,40anosapssuaconstruo.A
maioria dos destiladores solares que vieram depois deste seguem
basicamente seu desenho (Duffie, 1991, citado por Maluf, 2005).
Duranteadcadade1950,ointeressenadestilaosolarfoireavivado,eoobjetivoeraconstruir
grandes destiladores centralizados. Porm, algum tempo depois, os
cientistas perceberam que a destilao
solarparagrandesdemandaserademasiadamentecustosasecomparadacomoutrostiposdedestilao.
Assim, a pesquisa voltou-se para sistemas de destilao de pequeno
porte. Mas atualmente, com o aumento
dopreodoscombustveisfsseis,aliadodemandaambiental,provvelquehajaumcrescimentodo
nmero de destiladores solares para instalaes de mdio e grande
porte. A destilao solar feita via destilador solar do tipo tanque
raso uma tecnologia simples que imita
umprocessonatural:aradiaosolaraqueceaguacontidaemumrecipienterasodeconcretorevestido
por uma cobertura negra, a gua se transforma em vapor, o vapor se
condensa na cobertura de vidro (que
temumatemperaturamaisbaixa)ealminadeguadestiladaentocoletadaemumdutomeia-cana
localizadonapartelateraldodestilador.Aenergiasolarficaaprisionadadentrodacmara,poisovidro
comumtransparenteparaaradiaosolar,masopacoparaaradiaotrmicaemitidapelagua(efeito
estufa). Quando a gua evapora, as impurezas so deixadas para trs na
gua contaminada.
Acoberturadevidroficaemposioinclinada,demodoaevitarqueasgotasdguacaiamde
voltaparaoreservatriodeguacontaminada.Odestiladordeveterumgrandecomprimentonosentido
leste-oeste, com o objetivo de maximizar o ganho solar.
Aoperaodessesdestiladoresmuitosimplesenorequeraltocustodemanutenoou
trabalhadoresespecializados,apesardequeumacorretamanutenosejaimprescindvelparaobom
funcionamento. O destilador deve ser limpo regularmente, para
evitar acmulo de impurezas. Alm disso, o uso de bons selantes e
vedadores (como o silicone) importante para evitar a perda de
eficincia devido
aosvazamentosdecalor.Almdisso,ovidrodeveestarsemprelimpoesemtrincasquepodemlevara
umaperdaextradecalor.Emseutrabalho,Maluffazumacompletadescriododestiladorsolar,
discutindoaspectosreferentesconstruo,dimenses,operao,manuteno,pontosfracosepontos
fortes, entre outros. Alguns tpicos de seu trabalho, no que
concerne construo do destilador, sero aqui 8
discutidos,poissoimportantesparaoprojeto.Bezerra(2004)descreveoutrostiposdedestiladorsolar,
como o destilador solar do tipo filme capilar e o destilador solar
do tipo mecha. As perdas tpicas em um destilador solar do tipo
tanque raso so causadas pela reflexo da radiao
incidentenovidro(cercade10%daenergiatotal),absoronovidro(10%),perdasporradiaoda
cobertura de vidro para o cu (3,7%), perdas por conveco do vidro
para o ambiente (12,2%), perdas por conduo da base do reservatrio
para o solo (16%, mas com o uso de um bom isolante trmico pode cair
para 5%) e outras perdas menores devido aos vazamentos de calor
(9,7%). Esses valores foram tirados de experimentos feitos na ndia
(McCracken, 1985, citado por Maluf, 2005). Esquema de destilador
solar. Retirado de Soares (2004) Foto de destilador solar 2.1.1.
Balano energtico
Aoseestudardestiladoressolares,defundamentalimportnciaconhecerobalanoenergtico
envolvido na operao desses equipamentos. Duffie (1991, citado por
Pina, 2004) descreve bem essa parte
terica.Afiguraaseguirmostraosfluxosdeenergiasnumdestilador,quandoestemfuncionamento.
Sempre que projetado um destilador, visa-se maximizar o qe, calor
que est relacionado ao transporte do vapor de gua do tanque at a
superfcie inferior da cobertura, onde condensado. A energia de
evaporao (qe) diretamente proporcional produtividade do destilador.
Fluxos de energia de um destilador solar. Retirado de Pina (2004)
Nafiguraaseguir,estrepresentadoumcircuito,ondeasresistnciascorrespondemaosfluxos
energticos de um destilador. 9 Retirado de Pina (2004)
SegundoDuffie,obalanoenergticododestiladorrequerqueototaldaenergiasolarabsorvida
sejaigualenergiatransferidadacobertura,qc,g-aeqr,g-a,maisasperdaspelofundoepelasbordasdo
destilador,qk,maisaenergiaarmazenadadentrodosistema.Otermocorrespondenteenergiatil,qe,o
quediretamenteproporcionalproduodagua,partedaenergiatransferidadacoberturaparaoar
exterior. A mxima produo do destilador ocorre quando a energia de
evaporao de uma quantidade de gua seja igual energia solar
incidente sobre o destilador. Para uma unidade de superfcie de um
destilador solar, a uma intensidade de radiao solar G, com
umacoberturatransparenteeumtanquedegua,obalanoenergticonagua(emconjuntocomo
tanque), por unidade de rea do tanque, pode ser escrito do seguinte
modo: G = qe + qr, b-g + qc, b-g + qk + (dTb / dt) (m Cp )b
emqueossub-ndicese,r,cekrepresentamevaporao-condensao,radiao,convecoeconduo,
respectivamente.Ossub-ndicesbegreferem-seaotanqueecobertura(vidro).representaa
transmitncia da cobertura, e a absorbncia.
Levandoemcontaqueacapacitnciadovidronormalmenteinferiordoqueadaguaedo
tanque,entoaceitveldesprezaraenergiasolarabsorvidapelovidro.Assim,considerando
aproximadamente a mesma rea da cobertura e do tanque, o balano de
energia na cobertura pode, por sua vez ser escrito por: qe + qr,
b-g + qc, b-g + qk = qc, g-a + qr, g-a
Aeficinciadodestiladordefinidocomosendoarelaoentreocalortransferidopela
evaporao-condensao e a radiao que chega no destilador: i = qe /
(AG)
Integrandoestaequaonumperodo(dia,msouano),tem-seodesempenhododestilador.A
partir de resultados experimentais pode-se chegar na eficincia
efetiva do sistema, que inclusive levar em
contaalgumasperdas(gotasquecaemdiretamentenotanque,vazamentosnascanaletas)utilizandoa
seguinte equao: 10 i = (mp hfg) / (AG)
ondempataxadedestiladoproduzidopelodestilador(valormedido)ehfgocalorlatentede
vaporizao. 2.1.2. Construo do destilador
Aocontrriodeoutrosequipamentosdosistemasolar,comoocoletorsolareoreservatrio
trmico,quejpodemsercompradosprontos,odestiladorsolardeveserconstrudo.Porisso,acorreta
montagem desse equipamento crtica, j que um erro pode levar todo o
sistema a ser ineficiente, pois se trata do elemento mais
importante do sistema. Assim, uma reviso bibliogrfica das partes
constituintes de um destilador solar imprescindvel, a fim de
permitir a escolha dos melhores materiais e a melhor forma de
montagem. Nesse sentido, o trabalho de Maluf (2005) provou-se
fundamental na descrio dessa etapa, e foi a principal referncia
utilizada na montagem do equipamento. 2.1.2.1. Tanque O tanque
contm a gua de alimentao, normalmente gua salobra ou salina, e no
caso especfico,
aguadeproduo.Logo,estedeverseraprovadguaepintadodeumacorescura,paraquepossa
absorvermelhoraradiaoincidenteetransform-laemcalor.Almdisso,asuperfciedeveserlimpa,
para facilitar a limpeza.
NotrabalhodeMaluf,eledestacaalgunsfatoresquepesamnaescolhadomaterial:durabilidade,
custo, disponibilidade, limpeza, portabilidade e toxicidade. Na
tese, o material recomendado o concreto, pela simplicidade e baixo
custo. Porm, decidiu-se que esse material no seria o mais
aconselhado para os propsitos do projeto, j que propenso ao
surgimento de trincas.
Maluftambmdestacaquemetaisnosoamelhorescolhaparaotanque,poissofacilmente
danificados. Ele cita como exemplos o cobre, o ferro galvanizado e
o alumnio anodizado, todos eles com pouco tempo de vida til. Uma
sugesto dada o uso de alumnio revestido com borracha de silicone,
que
temumaboadurabilidade.Porm,otrabalhoafirmaquefibradevidronoumbommaterialparao
tanque, quando na verdade j foram feitas experincias com tanques de
fibra de vidro na UFRN com bons resultados. Logo, este material
tambm dever ser considerado. 2.1.2.2. Suportes
Ossuportesparaacoberturadevidrosogeralmentefeitoscommetal,comooalumnioeoao
galvanizado. Apesar destes estarem sujeitos corroso, eles iro durar
bastante se devidamente protegidos. O silicone de vedao adere bem
ao alumnio, o que torna esse material mais apropriado confeco dos
suportes. 2.1.2.3. Cobertura
Acoberturaocomponentemaisimportantedodestiladorsolar.Devetransmitiromximode
radiao dentro da faixa do espectro solar e manter o calor gerado
dentro do destilador. Devido exposio
radiaoultravioleta,omaterialdeveserresistenteaela,ecomoastemperaturaspodemseraltas
(prximas a 100 C), o material deve suportar seu prprio peso nessas
temperaturas e no expandir muito, o
quepoderiadanificaravedao.Almdisso,omaterialdeveserresistente,podendoresistiraventose
chuvas,edevepermitiracondensaodovaporeconseqenteformaodeumalminadeguaque
escorrersobele,emvezdegotasdegua(umapropriedadeconhecidaeminglscomowettability,ou
molhabilidade, em uma traduo aproximada para o portugus).
Considerando todos esses fatores, o melhor material o vidro, que
apresenta melhor wettability. O plstico, a princpio, poderia ser
utilizado, mas a maioria dos plsticos se deteriora sob altas
temperaturas e tm uma ruim wettability, o que os torna imprprios
para o uso. Lopes (2004), em seu trabalho, relaciona alguns tipos
de vidro com suas respectivas propriedades, quando recebem calor
normal superfcie. A tabela reproduzida a seguir: 11 Tipos de vidro
Propriedades Vidro comumVidro LimaVidro cristal/branco xido de
ferro0,1 0,130,050,01 ndice de refrao1,521,511,50 Transmitncia
normal %81 - 8585 - 8790,50 Espessura (pol)0,175 0,18750,125
0,18750,1875 Perdas por reflexo %8,0 8,28,0 8,18,0 Perdas por
absoro %6,8 11,04,9 7,01,50 Propriedades de certos tipos de vidro.
Retirada de Lopes (2004) fcil observar, pela tabela, que quanto
maior a porcentagem de xido de ferro (Fe2O3) presente no vidro,
maior sero as perdas por absoro e menor a porcentagem de radiao
transmitida, ou seja, o vidro menos transparente. Esse um fator
importante a ser observado na escolha do vidro. 2.1.2.4. Canaleta
de coleta Como j mostrado, as canaletas de coleta ficam localizadas
na base da cobertura de vidro e servem para coletar a gua
condensada e lev-la ao tanque de armazenamento. Estas devem ser
pequenas, para no provocar sombreamento no tanque. Segundo Maluf, o
material mais indicado o ao inoxidvel. Porm, o alumnio e o PVC
tambm so opes viveis. 2.1.2.5. Componentes auxiliares Os principais
componentes auxiliares so o isolamento trmico e os vedadores (ou
selantes). O isolamento trmico serve para evitar perdas de calor
para o ambiente, aumentando a eficincia do destilador, e geralmente
utilizado por baixo do tanque. Maluf afirma que o uso de areia na
base serve para
diminuirasperdasdecalor,poiselaservecomoumarmazenador,queacumulacalorduranteodiaeo
devolveparaotanquenoite,mantendooprocessodedestilaoapsopr-do-sol.JBezerra(2004)
utilizou resduo de l com bons resultados, e enfatiza que o
isolamento usado em seu trabalho (0,01 m) bem inferior ao
recomendado na literatura (Al-Hinai et.al., 2002), que seria de
0,10 m. Lopes (2004), por sua vez, relaciona propriedades de vrios
materiais isolantes. A tabela reproduzida a seguir: Material
isolanteDensidade (kg/m3) Condutibilidade trmica (Kcal/m.h. C)
Temperatura ( C) Cortia1600,03730 L de vidro2000,03720 L de
vidro2000,060200 Madeira (pinho)3770,09130 Madeira (carvalho)610
8000,15 0,1880 Mica1900 23000,4350 L de rocha1800,03120 L de
rocha1800,052200 Algodo (tecido)810,04830 Algodo (tecido)800,05120
Vidro (placa)27000,6620 Borracha920 - 12300,12 0,1420 Propriedades
de materiais isolantes. Retirado de Lopes (2004) A vedao importante
principalmente para manter o ar quente preso dentro da estrutura,
evitando perda de calor. Alm disso, uma vedao ineficiente pode
permitir a entrada de gua de chuva e insetos no tanque. Maluf
afirma que a melhor opo o silicone moldado in loco.
importantefrisarque,nocontextodosistemasolar,ondeaguaentrarjpr-aquecidano
destilador, o isolamento trmico e a vedao so de extrema importncia,
j que deve-se evitar ao mximo a perda de calor da gua, caso
contrrio o sistema de pr-aquecimento no ter grande contribuio. 12
2.1.2.6. Outros
Almdaspartesjdescritas,aindaexistemmaisdoisdetalhesimportantesaseremobservadosna
construo e operao de destiladores: a inclinao da cobertura de vidro
e a altura de lmina de gua no tanque.
Quantoaongulodeinclinaodacobertura,sabe-sequeesteteminfluncianaquantidadede
radiaosolarqueentranodestilador.Quantomaisortogonalsuperfciedovidroforessengulode
incidncia,melhor.Ouseja,quantomenorongulodeinclinao,maisradiaoirsertransmitidapelo
vidro. Baseando-se no trabalho de Bezerra (2004), escolheu-se o
ngulo de 20 como ideal, j que permite uma boa transmisso de radiao
solar, o que equivale a altas taxas de evaporao.Quanto profundidade
da gua, a literatura recomenda que a mesma deva estar entre 1,5 cm
e 2,5
cm(Al-Hayek,2004,eMcCracken,1985,citadosporMaluf,2005).Demodogeral,quantomaisrasoo
tanque,melhor.Porm,seotanqueforrasodemais,poderhaverdepsitosdesal,oqueno
interessante.Assim,umaprofundidadedeguade2cmamaispromissoraparasetrabalhar.Porm,
importante,comosistemajemoperao,testaroutrasprofundidadesdegua,paraobservarcomoo
sistema se comporta. 2.2. Coletor solar
Nosistema,ocoletorsolaroresponsvelpelopr-aquecimentodaguaqueentranodestilador
solar, garantindo assim uma maior produtividade de gua destilada.
Depois do destilador, ele o elemento mais importante do sistema, e
seu funcionamento e operao merecem ateno especial. Existem trs
principais tipos de coletores solares: planos, coletores
concentradores e CPC (coletores concentradores parablicos).
Oscoletoressolaresplanossoosmaiscomumenteutilizadosnoaquecimentosolardagua.Os
elementosconstituintesso:placametlicaabsorvedora,tubos(serpentina),aletas,coberturadevidro,
caixaeisolamentotrmico.Ocoletorfunciona,emresumo,daseguintemaneira:osraiosdesol
atravessam o vidro da tampa, esquentam a placa absorvedora e as
aletas (de cobre ou alumnio, e pintadas
comtintaescuraqueajudanaabsorodaradiaosolar),eocalorpassaparaostubosouserpentina
(geralmente de cobre), esquentando a gua que est dentro da
serpentina.
SegundoEsteban(2000)eLopes(2004),oscoletoressolarespodemserutilizadosemconjunto
com o destilador solar para melhorar a eficincia deste, atravs do
pr-aquecimento da gua. O coletor solar, ao contrrio do destilador
solar, ser comprado j pronto da empresa Soletrol. Mas,
aindaassim,importanteoestudodoscoletoressolares,afimdepermitiromelhoraproveitamentodo
equipamento.Lopesdescreveosprincipais aspectos de um coletor solar
plano. O autor descreve detalhes da construo do coletor, materiais
utilizados e balano energtico. Alguns dos elementos que constituem
o coletor, como a cobertura de vidro e o isolamento trmico, j foram
discutidos no tpico sobre destiladores, sendo as mesmas consideraes
vlidas para o coletor. Assim, o nico elemento do coletor a ser
discutido com detalhes a placa absorvedora. Alm disso, um balano
energtico ser feito para o coletor, baseado no trabalho de
Lopes.
Esquema de coletor solar plano Coletor solar comercial. Retirado
do site www.soletrol.com.br 13 2.2.1. Placa absorvedora
Noconjuntodocoletorsolar,aplacaabsorvedora(emconjuntocomasaletas)oitemmais
importante. Por isso sua construo deve obedecer a critrios rgidos
quanto a estanqueidade e aderncia, j que a placa constituda do
conjunto chapa-tubo, formando uma nica pea. O cobre e o alumnio so
os materiais mais utilizados na construo da placa absorvedora. O
uso do
alumnioreduzsensivelmenteoscustosdefabricao.Anicadesvantagemdoalumnioemrelaoao
cobre que sua corroso normalmente maior que a do cobre.
Lopes,emseutrabalho,comparaalgumascaractersticasdoalumnioedocobre.Atabela
reproduzida a seguir: PropriedadesAlumnioCobre Massa especfica
(g/cm3)2,78,92 Temperatura de fuso sob presso atmosfrica (C)6601083
Condutividade trmica entre 25 e 100 C (cal/s.m.C)4992 Resistividade
a 20 C (.m)2,8 x 10-81,7 x 10-8Coeficiente de temperatura da
resistividade (C)390390 Coeficiente de dilatao linear a 25 C
(l/C)23 x 10-617 x 10-6Propriedades do alumnio e do cobre. Retirado
de Lopes (2004) 2.2.2. Eficincia trmica dos coletores Para que os
coletores solares ofeream vantagens significativas, algumas
precaues bsicas devem ser consideradas: a) A cobertura deve possuir
alta transparncia para a radiao solar e alta absorvidade para
radiao infravermelha;
b)Aplacaabsorvedoradeveserpretaparagarantirmaiorabsorodeenergiaepossuiralta
condutividade trmica para transferir esta energia ao fluido;
c)Acaixadocoletorsolarplanodeveterumexcelenteisolamentotrmiconapartelateralena
parteinferior,queminimizeasperdasdecalorparaoambiente,epossuirumaeficientevedaopara
impedir a entrada de umidade.
Ascaractersticasacimacontribuemparaqueorendimentodocoletorsejasatisfatrio,emborao
clculo do rendimento dos coletores solares envolva uma srie de
outros parmetros e certa complexidade experimental. Em suma, o
rendimento de um coletor solar dado pela equao seguinte: =2121ttT
cttUdt G Adt Q (I)
Ondeorendimento,QUaenergiatransferidaaofluidodetrabalho,GTaradiaosolar
incidente no plano do coletor e AC a rea do coletor. Em regime
permanente, a energia transferida ao fluido de trabalho definida
pela diferena entre a energia solar absorvida pelo coletor e as
perdas trmicas: = ) (a P L C UT T U S A Q (II) 14 ]Onde S a radiao
solar absorvida, UL o coeficiente global de perdas trmicas do
coletor, TP a temperatura mdia da placa absorvedora e Ta a
temperatura ambiente.
Asimplicidadedestaequaoapenasaparente,poisnaprticaatemperaturamdiadaplaca
absorvedoradedifcilobteno,poisestrelacionadacomaradiaoincidente,comascondiesde
entrada do fluido (vazo e temperatura) e com as caractersticas de
construo do coletor.
Devidoaessacomplexidade,aequaopodeserreformulada,sendoexpressaemtermosda
temperatura de entrada do fluido e de um fator denominado fator de
remoo de calor FR. FR definido como a razo entre a energia til real
retirada do coletor e a energia til que poderia ser retirada se
toda a superfcie absorvedora estivesse temperatura de entrada do
fluido. Este fator pode ser representado matematicamente pela equao
seguinte: [ ) () (0a i L Ci PRT T U S AT T mCF = (III) Onde m a
vazo mssica do fluido, CP o calor especfico do fluido, T0 a
temperatura de sada do fluido e Ti a temperatura de entrada do
fluido. A radiao absorvida S depende dos materiais empregados na
construo do coletor e do ngulo de incidncia da radiao solar.
Daequao(I),edaconsideraoadmitidaparaaradiaosolarabsorvidaS,pode-seescrevera
equao (IV), que a equao utilizada para anlise de coletores solares.
Como pode se observar, a energia til calculada em funo da
temperatura de entrada do fluido, uma grandeza facilmente mensurvel
e de fcil controle. [ ] ) ( ) (a i L T R C UT T U G F A Q = (IV)
Demodogeral,narealizaodostestesderendimento,oscoletoressoexpostosradiaosolar
paraadeterminaodaenergiatransferidaaofluidodetrabalho(QU).Paradeterminaodiretadessa
energia,necessriooconhecimentodasseguintesgrandezas:radiaosolarincidentenocoletor,vazo
mssica do fluido que circula no coletor e as temperaturas do fluido
na entrada e sada do
coletor.Paracadatemperaturadeentradadofluidonocoletorobtidoumvalordaeficinciainstantnea
(i), definido pelas equaes (V) e (VI): T Ci PT CUiG AT T mCG AQ )
(0 = = (V) T Ci LR iG AT T UF) () (0 = (VI) O fator FR da ordem de
0,9 (seu valor varia ente 0 e 1,0) para coletores usando lquido. Os
valores
decoeficienteUsotambmdeterminadosexperimentalmenteesuafaixadevaloresestnatabelaa
seguir: Tipo de envidraamentoU (W/m2 . K) Sem cobertura13 15
Simples6 7 Valores de U para coletores solares. Retirado de Lopes
(2004) 2.3. Reservatrio trmico (boiler)
Oboilercomoumacaixadguaespecialquemantmquenteaguaquepassoupelocoletor
solar.Assim,elegaranteguaquentemesmonashorasemqueainsolaomuitobaixaouinexistente
(depois do pr-do-sol). 15 Para manter a gua aquecida, o boiler deve
contar com um baixo coeficiente de trocas trmicas com
oambiente,usarmateriaisquesejamresistentescorroso,quetenhamumaboarigidezestruturale
suportemtemperaturasprximasa100C.Auniodestesrequisitosacabalevandoaousodoao
inoxidvel. No entanto, devido ao custo deste, outros metais, como o
cobre, tambm so utilizados. Para garantir um bom isolamento trmico,
o tanque metlico normalmente recoberto por um bom material isolante
(l de vidro e poliuretano), com coeficientes de conduo trmica na
ordem de 0,03 a 0,04 W/m.K. Um encapsulamento de ao galvanizado ou
alumnio garante um bom acabamento e certa rigidez ao sistema.
Reservatrio trmico. Retirado do site www.soletrol.com.br 2.4.
Piranmetro Piranmetros so instrumentos que medem a radiao solar
global. Eles se caracterizam pelo uso de
umatermopilhaquemedeadiferenadetemperatura
entreduassuperfcies,umapretaeoutrabranca.A
expansodassuperfciesprovocaumdiferencialdepotencial,queaosermedido,mostraovalor
instantneodaenergiasolar.Outromodeloutilizaumaclulafotovoltaicadesilciomonocristalinopara
coletarmedidassolarimtricas.Estemodeloapresentaumcustomenordoqueosequipamentos
tradicionais. Existem vrios modelos de piranmetros de primeira (2%
de preciso) e tambm de segunda classe (5% de preciso), de diversos
fabricantes, entre eles: Eppley 8-48 (USA), Cimel CE-180 (Frana),
Schenk (ustria), M-80M (Russia), Zonen CM5 e CM10 (Holanda).
Piranmetro 2.5. Datalogger
Odataloggerumsistemadeaquisiodedadosnecessrioparaaleituradosdadosdos
piranmetros, j que estes so apenas instrumentos de medida, no tendo
registrador includo.
Odataloggerumsistemadeaquisiodedadosnodedicadoapiranmetros.Nele,possvel
ligarat12sensoresquaisquer(comosondadepH,termopar,piranmetro,entreoutros),desdequeo
sensorgereumsinaleltricoemmV.Suautilizaointeressante,poispermiteinstrumentartodoo
processo e medir no intervalo de tempo desejado at 12 variveis que
podem, inclusive, ser multiplicadas. Ele tambm permite acoplar um
mdulo de ao de controle.
Assim,odataloggernonecessrioapenasnaaquisiodedadosdopiranmetro,maspodeser
usado para aquisio de dados de temperatura e outras variveis, em
todo o processo. 16 .6. Aquecedor solar
Umsistemabsicodeaquecimentosolardeguaconstitudobasicamentedecoletoressolares
Datalogger CR1000, da Campbell Sci. 2 planos e reservatrio trmico
(boiler), e pode ser representado pela figura a seguir, onde so
mostrados em detalhes a caixa dgua (fonte de gua fria, e no caso
especfico desse projeto, poluda), os coletores solares e o
reservatrio trmico, com as devidas conexes: Esquema de aquecedor
solar de gua. Retirado do site www.soletrol.com.br
Oseufuncionamentobastantesimples,eutilizaoprincpiodecirculaonatural,denominado
rmos te
sifo,quesebaseianofatodeque,quantomaioratemperaturadagua,menorsuadensidade(ou
seja, mais leve a gua). Esse princpio pode ser melhor visualizado
no esquema mostrado a seguir: 17
Figura 2 Figura 3Figura 4 rol.com.br Como se pode observar pelo
esquema, o boiler est em um nvel mais alto que os coletores, e por
. METODOLOGIA
Noprimeirosemestredoprojeto,foidesenvolvidaumarotinadefamiliarizaocommtodose
imeiro passo nesse sentido foi realizar uma reviso bibliogrfica dos
usos da energia solar e de ipamentos teis ao projeto, como
piranmetro, coletor solar,
servavelefetuaraaquisiodealguns,deacordocomos Figura 1 Esquema de
funcionamento de aquecedor solar com termossifo. Retirado do site
www.solet gravidade, a gua passa do boiler para os coletores. O sol
ento aquece a gua que est nos coletores, que fica mais quente e
menos densa, e tem a tendncia de subir para o boiler e empurrar a
gua fria do boiler para os coletores, que ento aquecida, gerando um
ciclo que provoca a circulao natural da gua. Como
sepodevernaFigura4doesquema,quandohnecessidadedeguaquente,elaretiradadoboiler,e
a gua fria da caixa dgua completa o volume do boiler, de modo que
este esteja sempre cheio de gua. A gua fria da caixa esfria a gua
do boiler, o que d continuidade ao processo de circulao. Esse
sistema pode ser facilmente acoplado ao destilador solar, de modo
que, quando o registro (ou vlvula) aberto, a gua quente do boiler
seja conduzida ao destilador, onde ser destilada. 3 equipamentos na
rea de Termodinmica do Equilbrio, no estudo do Equilbrio
Lquido-Vapor do sistema gasolina-lcool-gua. Concluda essa fase
inicial, o projeto com energia solar comeou a ser efetivamente
executado. O prsua aplicao no tratamento de guas. Estudou-se
bastante sobre o destilador solar, principalmente a teoria
envolvidanoprocessodedestilao.Foidadanfaseaoestudodeotimizaodesistemassolarespara
tratamentodeguas,comoobjetivodechegaraumaconfiguraoquepermitaotratamentodevazes
moderadasdeguaproduzidamantendoascaractersticasintrnsecasdosdestiladoressolares,comoo
baixo custo. Foi necessria a pesquisa sobre equipamentos que
poderiam ser utilizados junto ao destilador solar no sistema, como
o coletor solar plano. O prximo passo foi a cotao dos equre trio
trmico (boiler) e o prprio destilador solar. Essa cotao foi feita
junto s empresas da rea, atravs de visitas aos web sites das
prprias e contato via e-mail, e atravs de dissertaes que continham
anlise de custos, como o trabalho de Maluf (2005).
Apsacotaodosequipamentos,foipossobjetivos e recursos do projeto. O
reservatrio trmico e o coletor solar plano j foram adquiridos,
faltando
aindaamontagemdosmesmos(queserrealizadaporinstaladorcontratado,paraevitardanosaos
18 lhasdecontroleparaosistema,demodoaavaliaremesmoprever mo
odestilador. Alm
daqueuepodesercontroladaatemperaturadacorrentequeentranodestilador.Esse
controlratura de saas malhas de controle elaboradas para o sistema.
adacorrente trole II) conta com controle de nvel e de temperatura.
produtos, e com o uso de suportes). O destilador solar ainda est em
fase de projeto, mas h a possibilidade de utilizao de destilador
solar da prpria Universidade, de modo a no atrasar o projeto. O
piranmetro e
odatalogger,porsuavez,estosendoimportadosjuntoaempresasestrangeiras,oquedemandaalgum
tempo. Por enquanto, se buscar consulta junto ao INPE Instituto
Nacional de Pesquisas Espaciais para aquisio de dados de radiao
solar. Foramelaboradastambmmacosistema se comportar. A elaborao de
malhas de controle necessria pelo fato de que o sistema operar de
forma contnua, e carece de mecanismos de controle para um bom
funcionamento. Alm disso,
atravsdasmalhas,pode-setirarconclusespreliminaresmontagemdosistema,como,porexemplo,a
necessidade do reservatrio trmico, que no havia sido considerado no
incio do projeto. No caso do sistema solar, a varivel que deve ser
controlada o nvel de gua no
stodesegurana(evitartransbordamento),ocontroledenvelnecessrioparamanteronvel
timo de gua no tanque do destilador. Ou seja, o controle de nvel
tambm importante para aumentar a eficincia do processo. Esse
controle bastante simples, necessitando basicamente de um sensor de
nvel e de uma vlvula solenide. Porm, importante notar algumas
particularidades do sistema, como a pequena
lminadeguaeaaltatemperaturadofluido,oquedificultaaobtenodeumsensordenvelquese
adapte a essa situao. Outravarivelqe interessante, pois faria o
sistema mais estvel, o que uma vantagem significativa. Porm, esse
controle mais complexo que o controle de nvel. O modo de controle
mais fcil o controle de vazo de
guaquepassapelocoletor.Seriaumcontrolefeedback,emqueseriamedidaatemperaturadacorrente
quesaidocoletor,eatravsdeumcontrolador,ajustadaavazodacorrentedeentrada,jque,pelalei
geraldacalorimetria( T C m Q
=.),avazoinversamenteproporcionalaodiferencialdetemperatura
(diferena entre a tempe da e a de entrada). Esse tipo de controle
necessitaria de uma vlvula de
ajustefinoedeumcontroladormaiscomplexo.Comosetratadeumcontrolenonecessrioparao
funcionamentodosistema,esteserinicialmentedesconsiderado,podendoviraserimplementadomais
tarde, se mostrar-se necessrio e/ou vivel. A seguir, sero
detalhadas algumas
dPAprimeiramalhadecontroleelaboradaparaosistematinhacontroledatemperaturqueentravanodestilador.Paraessecontrole,acorrentepassavapelocoletorsolareeraencaminhadaao
reservatrio trmico, onde a temperatura era medida. Caso a
temperatura fosse inferior temperatura de set point, haveria o
reciclo da corrente para um misturador localizado antes do coletor,
de modo que a corrente
passassedenovopelocoletor,eassimcontinuasseatatingiratemperaturadesejada.Noseentrarem
detalhessobreessamalhapelofatodequeelafoilogodescartada,jqueousodereciclobastante
complexo e essa malha exigia mais equipamentos. A segunda malha de
controle (malha de
conOcontroledetemperaturadotipofeedback,controlandoatemperaturaatravsdocontroledavazo,
como j explicado anteriormente. A malha, representada de modo
simplificado em diagrama de blocos, mostrada a seguir: 19 COL120
C101 RES130 DEST210 C102 Legenda: C101 Efluente poludo frio C102
Efluente poludo pr-aquecido C201 gua destilada RES110 Reservatrio
de gua de produo COL120 Coletor solar (aquecedor) RES130
Reservatrio trmico DEST210 Destilador solar TC / LC Controladores
de temperatura e de nvel RES110 C102 TC T LC hVlvulas Sensores
(temperatura e nvel) C201 Malha de controle II Como se pode
observar, essa malha de controle no aproveita a configurao normal
do aquecedor solar, invertendo a posio do boiler e do coletor solar
(ver tpico 2.6). Com isso, esse sistema no permite a circulao
natural (termossifo), necessitando de circulao por gravidade
(diferena de nvel) ou atravs
dousodebombas.Deu-seentoprefernciaamalhasquemantivessemaconfiguraonormaldo
aquecedor solar, utilizando circulao natural. Isso no impede que,
no futuro, essa malha de controle seja considerada, podendo
inclusive revelar-se a melhor opo para operao e controle.
Foramelaboradasduasmalhasparaoaquecedorsolaremsuaconfiguraonormal.Aprimeira
contavacomocontroledetemperatura,atravsdeumcontrolederazo.Porm,essamalhatambm
deveras complexa, pois envolve a mistura de propores exatas de
correntes de gua fria e de gua quente, e esse controle s serve para
temperaturas acima da temperatura de set point, ou seja, pouco til.
Por isso, deu-se preferncia a abandonar, pelo menos inicialmente, o
controle de temperatura, e manter o aquecedor
solarcomsuaconfiguraonormal,acopladoaodestiladorsolar,comocontroledenveldaguano
destiladorrealizadoporumsensordenvel(localizadonotanquedodestilador)eumavlvulasolenide
(localizada na sada do reservatrio trmico, ou na tubulao de
consumo, conforme ilustraes do tpico 2.6). Essa malha de controle,
apesar de no possuir controle de temperatura e ser, portanto, menos
estvel,
supreasnecessidadesdosistema,tendoasvantagensdemanteraconfiguraodoaquecedorsolareser
mais simples. Vale salientar, mais uma vez, que apesar dessa ltima
malha de controle ter sido a escolhida, isso no significa que no
futuro outras malhas no possam ser testadas, sempre buscando a
maior eficincia do sistema.
Comasmalhasdecontrolejelaboradas,ealgunsequipamentosjadquiridos,restamontaro
sistema e finalmente realizar experimentos com o mesmo, obtendo
resultados que diro se o tratamento de guas de produo atravs de
sistemas solares ou no vivel.
Pretende-sefazerumasriedeexperimentosnosistemacomguadeproduo,avaliandocertos
parmetros(aindanodefinidos)dascorrentesdeentradaesada,demodoaavaliaraeficinciado
tratamento(oueficinciaderemoodecontaminantes).Almdisso,avariaodecertosparmetrosdo
sistema,comoonveldodestilador,deveserrealizada,pois,apesardetervaloresrecomendadosna
literatura,ofatoqueessessovalorestimosparaodestiladorsolaroperandoisoladamente,eno
contexto do sistema, os valores timos podem ser outros. Sero tambm
feitas medidas de temperatura no boiler, no coletor solar e
principalmente no destilador solar, em vrios pontos, como o vidro
(parte interna 20 e parte externa), o vapor (no interior do
destilador) e a gua no tanque, alm das medidas de temperatura
ambiente e de radiao solar. Sero utilizados termopares nas medidas
de temperatura e o piranmetro na medida de radiao solar. Com o
tempo, novas variveis podem ser medidas, como o pH das correntes de
entrada e sada, fazendo uso do datalogger para a aquisio de dados
de forma automtica. H de se salientar tambm que foram realizados
alguns testes de destilao solar com um prottipo de destilador
desenvolvido pelo Departamento de Engenharia Mecnica, mas esses
testes no foram muito teis devido a alguns problemas com o
destilador, como isolamento ineficiente e trincas no vidro. De todo
modo,essesexperimentosforamteisnafamiliarizaocomosmtodosdedestilao,tantoquehum
desejodemontarumdestiladorsolarrsticoquepossaserusadoparaexperimentospreliminares,com
medidas de temperatura, radiao solar e nvel de gua, o que
forneceria dados importantes para a operao do sistema. Esses
experimentos poderiam ser considerados experimentos de bancada,
cuja importncia est no fato de se ter maior liberdade para testar
novas configuraes sem alterar o sistema diretamente. O ideal , em
um momento futuro, construir um sistema solar caseiro, at mesmo
para comparar a eficincia de ambos os sistemas e avaliar
viabilidade econmica. Fotos de destilador solar caseiro 4.
RESULTADOS E DISCUSSO Como o sistema est em fase de montagem,
nenhum experimento com o mesmo foi ainda realizado, logo ainda no
se pode tirar concluses sobre o comportamento do sistema e sua
eficincia no tratamento de guas. Os testes preliminares, por todos
os problemas citados anteriormente, no forneceram dados muito teis.
A nica concluso que se pde tirar desses experimentos o fato, j
conhecido, de que a temperatura
daguanotanquedodestilador(tambmchamadadetemperaturadodestilador)nodiretamente
dependente da temperatura ambiente. Na verdade, a temperatura do
destilador tem uma relao mais ntima com a radiao solar incidente,
da a importncia da medida dessa grandeza no local dos experimentos.
O fato da temperatura do destilador e da temperatura ambiente no
estarem intimamente relacionadas se deve
aosdiferentesfatoresqueasinfluenciam:atemperaturaambientesofreforteinflunciadeventose
umidadedoar,enquantoatemperaturadodestiladorsofremaiorinflunciadaradiaosolarincidentee
das condies do cu (se o dia est nublado ou claro). A literatura
sugere tambm que h uma relao entre a temperatura do vidro e a
temperatura do destilador, razo pela qual a medida da temperatura
em vrios
pontosdosistemaimprescindvelparacompreenderosmecanismosquefavorecemumamaior
temperatura no destilador, levando a uma maior eficincia do
sistema.
Aindasobreosexperimentospreliminares,foifeitaumatentativaderelacionaratemperaturado
destiladorcomaradiaosolar,atravsdemedidasderadiaosolarrealizadaspeloINPE,e
21 disponibilizadas no web site. Na primeira hora de experimento,
os dados estavam coerentes, porm, a partir
dasegundahora,aradiaosolarcomeouasofrerflutuaesquenoserefletiramnatemperaturado
destilador. Isso se deve provavelmente ao fato do cu ter ficado
nublado no local de medidas do INPE, ao
passoquenolocaldoexperimentoocuficouclarotodootempo.Issoprova,deformadefinitiva,a
necessidadedeobtenodeumpiranmetroparamedidaderadiaosolarnolocaldosexperimentos,j
que, apenas dessa forma se poder obter dados de radiao solar que
expliquem os fenmenos observados na operao do sistema. 5 CONCLUSES
Aindanopodeserfeitanenhumaconclusocomrelaoeficinciadosistemasolarno
tratamento de guas de produo, j que o mesmo ainda no est em operao.
Porm, as perspectivas so
boas,jqueadestilaosolarcomprovadamenteummeioeficazderemoodesaisdagua,eno
trabalho de Bezerra (2004), foi comprovado que a destilao eficaz
tambm no tratamento de guas com leos e graxas, com uma boa
eficincia de remoo. A dvida que persiste se o sistema solar ser
capaz de aumentar a produtividade de gua destilada a tal ponto que
seja economicamente vivel e tecnicamente possvel de ser aplicado no
tratamento de guas de produo. Vale salientar, nesse caso, que o
sistema pode ser alterado, como pode ser visto pela diversidade de
malhas de controle elaboradas para o sistema. Alm
disso,osistemapodeserotimizado,tantocomumareamaiordecoletoressolares,tantocomousode
outros equipamentos, como coletores solares concentradores (que
proporcionam temperaturas maiores que os coletores planos) e painis
fotovoltaicos. O fato que o uso da energia solar no tratamento de
guas tem
umgrandepotencial,eestesistemasolaraindapodemelhorado,possibilitandoqueaparticipaoda
energia solar no tratamento de guas esteja continuamente crescendo.
6 CRONOGRAMA DE EXECUO Seguem cronogramas de execuo para o segundo
semestre de 2007 e o primeiro semestre de 2008. Julho/ 2007 Agosto/
2007 Setembro/ 2007 Outubro/ 2007 Novembro/ 2007 Dezembro/ 2007
Reviso bibliogrficaxxxxxx Experimentos-pilotoxxx Cotao de
equipamentosxxxx Otimizao/ desenvolvimento/ compra de equipamentos
xx Experimentos otimizados (sistema) Janeiro/ 2008 Fevereiro/2008
Maro/2008 Abril/2008 Maio/2008 Junho/2008 Reviso bibliogrficaxxxxxx
Experimentos-pilotoxxx Cotao de equipamentosxx Otimizao/
desenvolvimento/ compra de equipamentos xxx Experimentos otimizados
(sistema)xxxxx 22 7 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS Duffie, John A.,
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2 Edio, J. Wiley, New York.Magna Anglica dos Santos Bezerra,
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http://www.soletrol.com.br http://www.inpe.br 23 ANEXO II HISTRICO
ESCOLAR 24 25 26 27 ANEXO III PUBLICAES 28 Sem publicaes
