ANÁLISE DE SISTEMA DE OBTENÇÃO DE ÁGUA ATRAVÉS DE DESUMIDIFICAÇÃO DO AR COM USO DE CÉLULA PELTIER

...

2.6.2 Modelo Termoelétrico 26

2.6.2.2 Efeito Peltier 26

2.6.2.3 Efeito Joule 27

2.6.2.4 Condução de Calor entre as Faces da Placa 27

2.6.2.5 Calor Total trocado pelas Faces 28

3. METODOLOGIA 29

3.1 Calculadora Psicrométrica 29

3.2 Ensaios em Escala de Bancada 31

3.3 Aquisição e Medição dos Dados 33

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 35

4.1 Aspectos Climatológicos 35

4.2 Resultados dos Experimentos com o Protótipo 37

5. CONCLUSÃO 46

5.1 Sugestões para Trabalhos Futuros 47

Referências 49

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Lista de Figuras

Figura 1: Disponibilidade de Água no Planeta [2] adaptado. 1

Figura 2: Proporção dos Componentes do Ar [8] Adaptado 3

Figura 3: Carta Psicrométrica para o Nível do Mar [9] 4

Figura 4: Efeito da Temperatura da Superfície de Refrigeração na Performance de Evaporador [12] Adaptado 6

Figura 5: Influência de Maior Área de Superfície de Condensação na Performance de Evaporador [12] Adaptado 6

Figura 6: Influência da Vazão do Ar na Performance de Evaporador [12] Adaptado 7

Figura 7: Aparato Experimental com Garrafas PET [4] 8

Figura 8: Massa de Orvalho Produzida [4] Adaptado 8

Figura 9: Massa de Condensado Aquoso para Diferentes Velocidades de Vento [11] 10

Figura 10: Visão Geral dos Tipos de Processador de Vapor de Água [7] Adaptado 12

Figura 11: Ciclo de Bomba de Calor [12] Adaptado 14

Figura 12: Esquema de Resfriamento Radiativo [20] Adaptado 14

Figura 13: Condensador por Resfriamento Radiativo [15] 15

Figura 14: Esquema de Coletor de Água por Absorção e Regeneração [22] Adaptado 16

Figura 15: Esquema de Célula Peltier [25] Adaptado 18

Figura 16: COP em Função do Gradiente de Temperatura entre as Faces de Célula Peltier [27] 19

Figura 17: COP em Função da Corrente Elétrica [27] 19

Figura 18: Relação entre Gradiente de Temperatura e Capacidade de Refrigeração de Célula Peltier Modelo TEC 12706 [29] 20

Figura 19: Relação entre Tensão Aplicada e Gradiente de Temperatura de Célula Peltier Modelo TEC 12706 [29] 21

Figura 20: Representação das Formas de Troca Térmica na Placa Peltier [30] Adaptado 29

Figura 21: Fluxograma da Metodologia de Cálculo 30

Figura 22:Exemplo de Cálculo Utilizando a Calculadora Psicrométrica 31

Figura 23:Protótipo de Sistema de Obtenção de Água para Testes de Bancada 32

Figura 24: Diagrama de Funcionamento do Protótipo Simplificado 33

Figura 25: Umidade Relativa do Ar no Rio de Janeiro - Média Mensal entre 2006 e 2016 [34] 35

Figura 26: Temperatura Máxima Média no Rio de Janeiro - Média Mensal entre 2006 e 2016 [34] 36

Figura 27: Temperatura Mínima Média no Rio de Janeiro - Média Mensal entre 2006 e 2016 [34] 36

Figura 28: Curva Normal de Condensado Obtido 38

Figura 29: Curva Normal de Condenado Esperado 38

Figura 30: Curvas de Condensado Esperado e Condensado Obtido por Dia de Experimento 39

Figura 31: Gráfico de Condensado x Temperatura 40

Figura 32: Gráfico de Condensado x Umidade Relativa 40

Figura 33: Gráfico de Capacidade de Extração x Temperatura Ambiente e Umidade Relativa 42

Figura 34: Formação de Filme Líquido na Superfície de Condensação durante Experimento 43

Figura 35: Curva Normal de Capacidade de Extração 44

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Lista de Tabelas

Tabela 1:Comparação de Tecnologias de Condensação de Vapor [26] Adaptado 22

Tabela 2: Especificações da Célula Peltier Modelo TEC1 12706 [29] Adaptado 32

Tabela 3: Parâmetros Utilizados e Resultados Obtidos nos Experimentos 37

Tabela 4: Comparação entre Capacidades de Extração de Diversos Autores 44

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1. INTRODUÇÃO

A água é essencial para e vida, e, portanto, o homem independentemente do tempo e da região em que esteja localizado sempre precisou se preocupar em obter novos modos de extrair água do ambiente. Agora que a humanidade se vê cada vez mais próxima de uma crise de recursos naturais, é cada vez mais necessário avaliar novos métodos de se obter água. O vapor contido no ar atmosférico possui um potencial grande ainda a ser explorado e que pode ajudar a complementar as reservas hídricas de muitas comunidades.

1.1 Motivação

Das reservas de água