Avaliação preliminar do desempenho de um destilador solar piramidal para produção de água para consumo humano

Autores

DOI:

https://doi.org/10.55761/abclima.v30i18.14769

Palavras-chave:

Destilador solar piramidal. Tratamento de água. Situações emergenciais.

Resumo

Por diferentes circunstâncias e épocas do ano, o acesso à água por um sistema de captação subterrânea e superficial podem ser cessados, sujeitando a população local a recorrer a fontes não viáveis para sanar a escassez de água temporária. O presente estudo, que foi realizado de outubro de 2019 a março de 2020, tem como objetivo avaliar a possibilidade do uso de um destilador solar piramidal para produção de água e sua qualidade para consumo humano em situações emergenciais. O destilador solar piramidal foi construído com área de cobertura de vidro de 0,25 m², e operado com base em recomendações já conhecidas para maximizar sua produtividade, por meio da energia solar. As variáveis meteorológicas  radiação solar, temperatura ambiente, velocidade dos ventos e umidade relativa foram monitoradas para avaliar as potencialidades da eficiência de produção para características locais. Foram realizadas 67 coletas de produção de água destilada para evidenciar que o presente destilador solar foi capaz de produzir uma média de 3,22 L/m².dia e com 31% de eficiência. Também, foram realizadas 7 bateladas de análise da qualidade da água bruta e destilada, sendo que, dentro dos parâmetros analisados, a água destilada foi sempre considerada própria para consumo humano.

Downloads

Não há dados estatísticos.

Biografia do Autor

Cassiano Gonçalves Simões do Carmo, Departamento de Engenharia e Tecnologia Ambiental/Universidade Federal de Santa Maria

Mestrando do programa de Gestão e Regulação de Recursos Hídricos pela Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho". Graduado de Engenharia Ambiental e Sanitária pela Universidade Federal de Santa Maria. Durante a graduação foi selecionado como bolsista da Iniciação Científica pela Comissão de Ensino, Pesquisa e Extensão.

Marcus Bruno Domingues Soares, Departamento de Engenharia e Tecnologia Ambiental/Universidade Federal de Santa Maria

Engenheiro Sanitarista e Ambiental formado pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC), Mestre em Engenharia Ambiental pelo Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental da Universidade Federal de Santa Catarina, onde realizou estudos sobre o uso da tecnologia da filtração em margem, como técnica alternativa de captação e tratamento de água para abastecimento público. Em paralelo, estudou a utilização da tecnologia da filtração lenta convencional e retrolavável como método de tratamento de água para abastecimento em pequenas comunidades. Doutor em Engenharia formado pela Universidade de Tecnologia de Berlim (Technische Universität Berlin) em parceria com a Universidade de Ciências Aplicadas de Dresden (Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden), onde tornou-se especialista em processos de colmatação de meios filtrantes durante o uso da técnica da filtração em margem. Ex-Bolsista DAAD. Atualmente é professor adjunto da Universidade Federal de Santa Maria ? campus Frederico Westphalen, onde ministra aula nos programas de graduação e pós-graduação do curso. Desenvolve pesquisa sobre a implantação da técnica da filtração em margem, filtração lenta e tecnologias alternativas para tratamento de água no Brasil, em parceria com a Universidade de Ciências Aplicadas de Dresden ? Alemanha e a Universidade Federal de Santa Catarina, Universidade Tecnológica da Costa Rica. Possui experiência em aplicação de tecnologias alternativas de tratamento de água no Brasil, Alemanha, Rússia, Tailândia, Índia e Egito.

Referências

AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS E SANEAMENTO BÁSICO (ANA). Plano Nacional de Segurança Hídrica. Brasília. 2019. Disponível em: https://arquivos.ana.gov.br/pnsh/pnsh.pdf. Acesso em: 25 out. 2021.

ALGAIM, H. R. M.; ALASDI, J. M.; MOHAMMED, A. J. Study of efficiency for the pyramidal solar still (PSS) in Basra city, Iraq. Scholars Research Library Archives of Applied Science Research, [s.l.], v. 5, n. 5, p. 62–67, 2013. Disponível em: https://www.scholarsresearchlibrary.com/articles/study-of-efficiency-for-the-pyramidal-solar-still-pss-in-basra-city-iraq.pdf. Acesso em: 25 maio 2021.

AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION (APHA); AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION; WATER ENVIRONMENT FEDERATION. Standard methods for the examination of water and wastewater. 22 ed. Washington (D.C.): American public health association, 2012.

BRASIL. Ministério da Saúde. Portaria GM/MS nº 888, de 04 de maio de 2021. Altera o Anexo XX da Portaria de Consolidação GM/MS nº 5, de 28 de setembro de 2017, para dispor sobre os procedimentos de controle e de vigilância da qualidade da água para consumo humano e seu padrão de potabilidade. Diário Oficial da União, Brasília, DF, 7 maio 2021. Disponível em: https://pesquisa.in.gov.br/imprensa/jsp/visualiza/index.jsp?data=07/05/2021&jornal=515&pagina=127. Acesso em: 25 out. 2021.

BRASIL. Ministério do Meio Ambiente. Resolução CONAMA nº 357, de 15 de junho de 2005. Dispõe sobre a classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento, bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá outras providências. Diário Oficial da União, Brasília, DF, 18 mar 2005. Disponível em: http://conama.mma.gov.br/?option=com_sisconama&task=arquivo.download&id=450. Acesso em: 25 out. 2021.

BREUNIG, F. M. et al. Situação ambiental do campus da UFSM de Frederico Westphalen, RS. In: SIMPÓSIO BRASILEIRO DE SENSORIAMENTO REMOTO, 16., 2013, Foz do Iguaçu. Anais [...] . Foz do Iguaçu, Pr: Inpe, 2013. p. 7241–7248. Disponível em: http://marte2.sid.inpe.br/rep/dpi.inpe.br/marte2/2013/05.28.23.07.49. Acesso em: 25 out. 2021.

CHANDRASHEKARA, M.; YADAV, A. Water desalination system using solar heat: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, [s.l.], v. 67, p. 1308–1330, 1 jan. 2017. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1364032116304919. Acesso em: 25 maio 2021.

CLIMATE DATA. Clima Frederico Westphalen. 2021. Disponível em: https://pt.climate-data.org/america-do-sul/brasil/rio-grande-do-sul/frederico-westphalen-43585. Acesso em: 25 de out. de 2021.

DAS, D. et al. Solar still distillate enhancement techniques and recent developments. Groundwater for Sustainable Development, [s.l.], v. 10, p. 100360, abr. 2020. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352801X19302140. Acesso em: 25 maio 2021.

DEV, R.; ABDUL-WAHAB, S. A.; TIWARI, G. N. Performance study of the inverted absorber solar still with water depth and total dissolved solid. Applied Energy, [s.l.], v. 88, n. 1, p. 252–264, jan. 2011. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0306261910003053. Acesso em: 25 maio 2021.

FARIA, E. V. D. et al. Desenvolvimento e construção de um destilador solar para dessalinização de água salgada em diferentes concentrações de sais. Anais do XXXVII Congresso Brasileiro de Sistemas Particulados. Anais [...]. In: XXXVII CONGRESSO BRASILEIRO DE SISTEMAS PARTICULADOS. São Carlos, Brasil: Editora Edgard Blücher, out. 2015. Disponível em: http://pdf.blucher.com.br.s3-sa-east-1.amazonaws.com/chemicalengineeringproceedings/enemp2015/TC-544.pdf. Acesso em: 25 out. 2021

FATH, H. E. S. et al. Thermal-economic analysis and comparison between pyramid-shaped and single-slope solar still configurations. Desalination, [s.l.], v. 159, n. 1, p. 69–79, set. 2003. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0011916403900464. Acesso em: 25 maio 2021.

HEDAYATI-MEHDIABADI, E.; SARHADDI, F.; SOBHNAMAYAN, F. Exergy performance evaluation of a basin-type double-slope solar still equipped with phase-change material and PV/T collector. Renewable Energy, [s.l.], v. 145, p. 2409–2425, jan. 2020. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0960148119311802. Acesso em: 25 maio 2021.

INSTITUTO BRASILEIRO DE GEOGRAFIA E ESTATÍSTICA. Cidades: Frederico Westphalen. 2021. Disponível em: https://cidades.ibge.gov.br/brasil/rs/frederico-westphalen/panorama. Acesso em: 25 out. 2021.

KABEEL, A. E. et al. Performance enhancement of pyramid-shaped solar stills using hollow circular fins and phase change materials. Journal of Energy Storage, [s.l.], v. 31, p. 101610, out. 2020. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352152X2031447X. Acesso em: 25 maio 2021.

KABEEL, A. E.; OMARA, Z. M.; YOUNES, M. M. Techniques used to improve the performance of the stepped solar still—A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, [s.l.], v. 46, p. 178–188, jun. 2015. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1364032115001410. Acesso em: 25 maio 2021.

KIANIFAR, A.; ZEINALI HERIS, S.; MAHIAN, O. Exergy and economic analysis of a pyramid-shaped solar water purification system: Active and passive cases. Energy, [s.l.], v. 38, n. 1, p. 31–36, fev. 2012. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0360544211008723. Acesso em: 25 maio 2021.

KUMAR, A. S. et al. A study of life cycle conversion efficiency and CO2 role in the pyramid shape solar stills – Comparative analysis. Groundwater for Sustainable Development, [s.l.], v. 11, p. 100413, out. 2020. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352801X19304060. Acesso em: 25 maio 2021.

MALUF, A. P. Destiladores solares no Brasil. 2005. Monografia (Especialista em Fontes Alternativas de Energia) - Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2005. Disponível em: https://www.solenerg.com.br/files/monografia_alexandre.pdf. Acesso em: 25 maio 2021.

MANOKAR, A. M. et al. Effect of water depth and insulation on the productivity of an acrylic pyramid solar still – An experimental study. Groundwater for Sustainable Development, [s.l.], v. 10, p. 100319, abr. 2020. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352801X1930390X. Acesso em: 25 maio 2021.

MOTA, S.; ANDRADE, M. A. N. Uso da destilação solar no tratamento de águas contaminadas por microorganismos. Aplicações à pequenas comunidades. Revista Tecnologia, [s.l.] v. 7, n. 1, p. 24-26, 2010. Disponível em: https://periodicos.unifor.br/tec/article/view/1388/4205. Acesso em: 25 maio 2021.

SÁ, L. F.; JUCÁ, J. F. T.; SOBRINHO, M. A. DA M. Treatment of landfill leachate using a solar destillar. Ambiente e Agua - An Interdisciplinary Journal of Applied Science, Taubaté, v. 7, n. 1, p. 204–217, 27 abr. 2012. Disponível em: www.ambi-agua.net/seer/index.php/ambi-agua/article/view/815/pdf_614. Acesso em: 25 maio 2021.

SARAVANAN, A.; MURUGAN, M. Performance evaluation of square pyramid solar still with various vertical wick materials – An experimental approach. Thermal Science and Engineering Progress, [s.l.], v. 19, p. 100581, out. 2020. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2451904920300998. Acesso em: 25 maio 2021.

SATHYAMURTHY, R. et al. Factors affecting the performance of triangular pyramid solar still. Desalination, [s.l.], v. 344, p. 383–390, jul. 2014. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0011916414002082. Acesso em: 25 maio 2021.

SHARSHIR, S. W. et al. A hybrid desalination system using humidification-dehumidification and solar stills integrated with evacuated solar water heater. Energy Conversion and Management, [s.l.], v. 124, p. 287–296, set. 2016. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0196890416306069. Acesso em: 25 maio 2021.

SHARSHIR, S. W. et al. Augmentation of a pyramid solar still performance using evacuated tubes and nanofluid: Experimental approach. Applied Thermal Engineering, [s.l.], v. 160, p. 113997, set. 2019. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1359431119308658. Acesso em: 25 maio 2021.

SOARES, C. Tratamento de água unifamiliar através da destilação solar natural utilizando água salgada, salobra e doce contaminada. 2004. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental) - Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2004. Disponível em: https://repositorio.ufsc.br/xmlui/bitstream/handle/123456789/87556/208790.pdf?sequence=1&isAllowed=y. Acesso em: 25 maio 2021.

TAAMNEH, Y.; TAAMNEH, M. M. Performance of pyramid-shaped solar still: Experimental study. Desalination, [s.l.], v. 291, p. 65–68, abr. 2012. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0011916412000744?via%3Dihub. Acesso em: 25 maio 2021.

VELMURUGAN, V. et al. Desalination of effluent using fin type solar still. Energy, [s.l.], v. 33, n. 11, p. 1719–1727, nov. 2008. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0360544208001643. Acesso em: 25 maio 2021.

WASSOUF, P. et al. Novel and low cost designs of portable solar stills. Desalination, [s.l.], v. 276, n. 1–3, p. 294–302, ago. 2011. Disponível em: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0011916411002876?via%3Dihub. Acesso em: 25 maio 2021.

Downloads

Publicado

16-02-2022

Como Citar

Carmo, C. G. S. do, & Soares, M. B. D. (2022). Avaliação preliminar do desempenho de um destilador solar piramidal para produção de água para consumo humano. Revista Brasileira De Climatologia, 30(18), 291–312. https://doi.org/10.55761/abclima.v30i18.14769

Edição

v. 30 (2022)

Seção

Artigos

Licença

A aprovação dos artigos implica a aceitação imediata e sem ônus de que a Revista Brasileira de Climatologia terá exclusividade na primeira publicação do artigo. Os autores continuarão, não obstante, a deter os direitos autorais. Os autores autorizam também que seus artigos sejam disponibilizados em todos os indexadores aos quais a revista está vinculada.

Os autores mantém seus direitos de publicação sem restrições

A Comissão Editorial não se responsabiliza pelos conceitos ou afirmações expressos nos trabalhos publicados, que são de inteira responsabilidade dos autores.

A Revista Brasileira de Climatologia oferece acesso livre imediato ao seu conteúdo, seguindo o entendimento de que disponibilizar gratuitamente o conhecimento científico ao público proporciona maior democratização do conhecimento e tende a produzir maior impacto dos artigos publicados. Os artigos publicados na revista são disponibilizados segundo a Licença Creative Commons CC-BY-NC 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/). Segundo essa licença é permitido acessar, distribuir e reutilizar os artigos para fins não comerciais desde que citados os autores e a fonte. Ao submeter artigos à Revista Brasileira de Climatologia, os autores concordam em tornar seus textos legalmente disponíveis segundo essa licença