Preliminary performance evaluation of a pyramidal solar still for the production of water for human consumption
DOI:
https://doi.org/10.55761/abclima.v30i18.14769Keywords:
Destilador solar piramidal. Tratamento de água. Situações emergenciais.Abstract
For different circumstances and times of the year, access to water by a surface or underground catchment system may be ceased, subjecting the local population to resort to non-viable sources to overcome temporary water shortages. This study, which was conducted from October/2019 to March/2020, aims to evaluate the possibility of using a pyramidal solar distiller to produce water and its quality for human consumption in emergencies. The pyramidal solar distiller was built with a glass covering an area of 0.25 m² and operated based on recommendations already known to maximize its productivity using solar energy. The meteorological variables solar radiation, ambient temperature, wind speed, and relative humidity were monitored to evaluate the potential production efficiency for local characteristics. 67 samples of distilled water production were collected to show that the current solar still was capable of producing an average of 3,22 L/m².day and with 31% efficiency. Also, 7 batches of analysis of the quality of raw and distilled water were performed, and within the parameters analyzed, the distilled water was always considered proper for human consumption.
Downloads
References
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
Published
How to Cite
Issue
Section
License
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
