http://repositorio.unb.br/handle/10482/51847
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RobertoCapparelliMarcal_TESE.pdf | 5,85 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
Título: | Avaliação de um sistema de dessalinização por adsorção e energia solar para a região semiárida brasileira |
Outros títulos: | Evaluation of a solar-driven adsorption desalination system for brazilian semiarid region |
Autor(es): | Marçal, Roberto Capparelli |
Orientador(es): | Siqueira, Mario Benjamim Baptista de |
Assunto: | Adsorção Dessalinização Dessalinização solar Sílica gel Água salobra |
Data de publicação: | 13-Mar-2025 |
Data de defesa: | 20-Dez-2024 |
Referência: | MARCAL, Roberto Capparelli. AVALIAÇÃO DE UM SISTEMA DE DESSALINIZAÇÃO POR ADSORÇÃO E ENERGIA SOLAR PARA A REGIÃO SEMIÁRIDA BRASILEIRA. 2024. 150 f. Tese (Doutorado em Ciências Mecânicas) — Universidade de Brasília, Brasília, 2024. |
Resumo: | Este estudo avalia a viabilidade técnica da aplicação de um sistema híbrido de dessalinização de água salobra baseado no processo de adsorção, ativado por energia térmica solar, operando sob as condições climáticas da região semiárida brasileira. O sistema de dessalinização com o aproveitamento do efeito de refrigeração (ADS) é composto por dois reatores adsortivos, carregados com o material adsorvente sílica gel tipo Fuji RD 260, evaporador e condensador e sistema de aquecimento termossolar a partir de coletores solares planos. Para o sistema ADS foi construído um modelo matemático representativo composto por dois subsistemas, o adsortivo e o termossolar. O modelo numérico agrupado foi implementado na plataforma MATLAB e simulado com os parâmetros operacionais e dimensionais de sistemas já validados na bibliografia. A abordagem do modelo proposto leva em consideração as variações das condições climáticas, como a temperatura ambiente e os índices de irradiância global horizontal, dados obtidos pelo INMET a partir da estação meteorológica automática A313 situada na cidade de Campina Grande–PB. Os dados tratados foram utilizados para a definição de um ano e um dia característico utilizados na simulação. A influência da variabilidade dos índices de salinidade das fontes de alimentação na performance de um sistema ADS também foi avaliado como parte deste estudo. A cinética adsortiva do material adsorvente foi avaliada para a determinação do tempo de ciclo de 3600 s utilizado na simulação. Os resultados da simulação indicaram um SWP (produção específica diária de água) variando de 0 a 7,4 kg/kg, totalizando uma produção de 6,26 kg/kg (SDWP) para um dia característico. Além disso, a avaliação do efeito de resfriamento sob diferentes temperaturas ambientes destacou um intervalo de 40 a 290 W/kg para a potência específica de resfriamento (SCP), com temperaturas chegando abaixo de 10 °C durante os ciclos com um COP médio de 0,46. A maioria das fontes de água subterrâneas da região do semiárido apresenta índices de salinidade variando de 1500 a 10.000 ppm, o modelo proposto apresentou pouca sensibilidade para variações nos índices de desempenho para esta faixa. Esses resultados estão alinhados com estudos teóricos e experimentais similares documentados na literatura, destacando o potencial promissor dessa tecnologia como uma alternativa técnica viável aos processos convencionais de osmose reversa para comunidades remotas na região semiárida do Nordeste brasileiro. |
Abstract: | This study evaluates the technical feasibility of applying a hybrid brackish water desalination system based on the adsorption process, powered by solar thermal energy, operating under the climatic conditions of the Brazilian semi-arid region. The desalination system utilizing the cooling effect (ADS) consists of two adsorption reactors loaded with Fuji RD 260 silica gel adsorbent material, an evaporator, a condenser, and a thermosolar heating system with flat plate solar collectors. A representative mathematical model for the ADS system was developed, comprising two subsystems: the adsorption and the thermosolar systems. The integrated numerical model was implemented on the MATLAB platform and simulated using operational and dimensional parameters of systems validated in the literature. The proposed model approach considers variations in climatic conditions, such as ambient temperature and global horizontal irradiance indices, using data obtained from INMET through the A313 automatic weather station located in Campina Grande–PB. Processed data were used to define a characteristic year and day for the simulation. The influence of the variability of salinity levels in feed water sources on the performance of the ADS system was also assessed as part of this study. The adsorption kinetics of the adsorbent material were evaluated to determine the cycle time of 3600 s used in the simulation. Simulation results indicated a specific water production (SWP) varying from 0 to 7.4 kg/kg, totalling 6.26 kg/kg (SDWP) for a characteristic day. Additionally, the evaluation of the cooling effect under different ambient temperatures showed a range of 40 to 290 W/kg for the specific cooling power (SCP), with temperatures dropping below 10 °C during cycles and an average COP of 0.46. Most groundwater sources in the semi-arid region exhibit salinity levels ranging from 1500 to 10,000 ppm. The proposed model demonstrated low sensitivity to performance variations within this range. These results align with similar theoretical and experimental studies documented in the literature, highlighting the promising potential of this technology as a technically viable alternative to conventional reverse osmosis processes for remote communities in the semi-arid region of Northeast Brazil. |
Unidade Acadêmica: | Faculdade de Tecnologia (FT) Departamento de Engenharia Mecânica (FT ENM) |
Programa de pós-graduação: | Programa de Pós-Graduação em Ciências Mecânicas |
Licença: | A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.unb.br, www.ibict.br, www.ndltd.org sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra supracitada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data. |
Aparece nas coleções: | Teses, dissertações e produtos pós-doutorado |
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