Automação de Controle de Direcionamento de um Destilador Solar

Automação de Controle de Direcionamento de um Destilador Solar

Salomão de Freitas, Ricardo Santos Nascimento e Márcia Lissandra Machado Prado

Departamento de Tecnologia

Universidade Estadual de Feira de Santana, UEFS

Feira de Santana, Bahia, Brasil

{salomaoat, engenheirocall, marcia.lissandra}@gmail.com

Abstract— This study aimed at planning, building and running an automatic solar distiller, whose function is to direct the mirror still in the position that there is a maximum brightness of the capture of the sun The distiller was designed in the style of a cylindrical parabolic solar concentrator developed sheet steel, coated mirrors, modeled on a parabolic structure, with a focus along the copper tube functioning as absorber. In the parameters for the automation of the project were considered the elements of machinery, power electronics and industrial instrumentation. To allow all elements of automation equipment, has installed a 0.5 HP engine, followed by some gears on the ends of the distiller, light sensors, programmable logic controller, relays, sensors and limit switches. The results for the automation of the solar still, satisfied the proposed project, as it was possible to obtain the data necessary to perform the mapping and displacement of the distiller in the direction of sunlight.

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1.  Introdução

Dentre os recursos naturais que o homem mais necessita para a sua sobrevivência a ingestão de água potável é uma das principais. Entretanto, em muitas partes do planeta a única água disponível é salobra [1]. Assim, para que essa água (salobra, salgada e mesmo contaminada) se torne adequada ao consumo humano, é necessário remover o seu conteúdo impróprio para o consumo [1].  

O projeto de um destilador solar visa entre outros pontos criar um sistema para realizar o processo da purificação de água, por meio de evaporação, condensação e precipitação.

Segundo [2], o uso do destilador solar, apresenta-se como uma solução para viabilizar a dessalinização da água, visando o consumo humano. A "destilação solar” pode ser realizada usando um sistema de Concentrador Cilíndrico Parabólico (CCP), que funciona da seguinte forma: um painel, cilíndrico, espelhado reflete a luz do sol concentrando os raios de luz em um tubo de cobre localizado no centro da parábola; a água que atravessa internamente o tubo de cobre sofre evaporação ao entrar em contato com a superfície aquecida; o vapor resultante da evaporação é posteriormente condensado, gerando a água destilada.  

Utilizando o sistema do CCP foi concebido um projeto de automação do sistema, com o objetivo de direcionar o espelho do destilador na posição em que haja a máxima captura de luminosidade do sol.

Tal sistema de destilação, cujo funcionamento seja autônomo, poderá ser útil em inúmeras aplicações, tanto para o meio acadêmico na produção de soluções destiladas, como para o meio externo, na geração de energia elétrica ou na produção de água destilada para uso em várias comunidades em regiões do nordeste, em que o sistema de abastecimento público de água potável não se faz presente e a única alternativa é o uso de uma água com alta concentração de sais, como a água salobra encontrada nos aqüíferos subterrâneos.

Para o desenvolvimento do projeto em questão, o CCP escolhido é do tipo que apresenta movimento de acompanhamento em apenas um eixo, já que esse tipo de equipamento permite realizar seu movimento de acordo com a trajetória do sol, de maneira que os raios incidentes estejam perpendiculares com a superfície do equipamento, trabalhando em uma faixa entre 60o e 400°C [3], [4], [5].

 Para a realização desse trabalho foi utilizado um CCP cuja estrutura é composta por espelhos moldados em estrutura parabólica com um tubo ao centro como absorvedor, construído utilizando-se materiais leves para não inviabilizar seu movimento [5],[6].

A partir das considerações abordadas, o objetivo deste trabalho é automatizar um coletor do tipo CCP, de forma que o mesmo capture a luminosidade do sol e consiga realizar o controle do equipamento para permitir destilar qualquer tipo de fluido. Este projeto possui vários elementos de automação industrial imprescindíveis para o seu desenvolvimento, tais como, sensores de luminosidade para detecção da luz e Controlador Lógico Programável para o controle de todo o equipamento.

Este trabalho está organizado da seguinte maneira: o item II apresenta a metodologia utilizada no projeto. O item III finaliza os dados recolhidos através dos resultados observados.  Nos itens IV e V, respectivamente, tem-se a apresentação das considerações finais e as referências que foram usadas na construção do equipamento e de todo o projeto.

1. Metodologia

Esta parte do texto se destina a analisar todas as ferramentas e todos os métodos aplicados na construção do Destilador Solar automático. A estrutura do aquecedor solar cilíndrico parabólico provém como resultado do projeto de monografia - Construção e estudo de um aquecedor solar cilíndrico parabólico [3], realizado no Laboratório de Energia Solar da Universidade Estadual de Feira de Santana – UEFS, desenvolvido pelo aluno Manassés Almeida Gomes e orientado pelo Professor Dr. Germano Pinto Guedes.

Partindo dessa etapa, o respectivo equipamento sofreu alterações no laboratório de Engenharia Bioquímica/UEFS, sob a orientação do Professor Ricardo Nascimento, com o objetivo de realizar os movimentos de forma automática de acordo com os movimentos do sol.

1. Etapas da Automação do Equipamento

O desenvolvimento da automação do equipamento foi realizado seguindo algumas etapas, dentre elas estão: identificação dos limites e requisitos do sistema, desenvolvimento dos sistemas de sensores e atuadores, elaboração da lógica de programação e construção do sistema mecânico necessário para a automação.