UNIVERSIDADE FEDERAL DA PARAÍBA CENTRO DE ENERGIAS ALTERNATIVAS E RENOVÁVEIS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA DE ENERGIAS RENOVÁVEIS

CHAMADA UNIVERSAL – MCTI/CNPq Nº 14/2013 Faixa B - até R$ 60.000,00

Desenvolvimento de Tecnologias para uso de Energia Solar em Sistemas de Refrigeração.

Entidade proponente:

Universidade Federal da Paraíba – UFPB

Entidades parceiras:

Universidade Federal do Ceará- UFC Universidade Regional do Cariri - URCA

Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia da Paraíba- IFPB

Coordenador da Proposta:

José Maurício Alves de Matos Gurgel – DEER/CEAR/UFPB

PQ-II/CNPq

João pessoa – PB, maio de 2013

RESUMO

A proposta é fortemente caracterizada por desenvolvimento de tecnologia com

inovações em área de ponta de refrigeração por adsorção e energias renováveis. Visa

dar continuidade a projetos que vêm sendo financiados neste tema desde 2002 em

trabalhos teóricos com simulações numéricas e sobretudo em vários trabalhos

experimentais realizados com a construção de protótipos de sistemas de climatização e

refrigeração por adsorção. A experiência e tecnologia adquirida, permite apontar a

direção de deixar tais sistemas mais eficientes e atrativos para o engajamento de

empresas para comercialização futura. Serão introduzidas modificações inovadoras

em sistema dessecante para climatização e em geladeira adsortiva. Ambos os sistemas

operam com água como fluido de trabalho, portanto são 100 % ecológicos e sem

agressão ao meio ambiente além do uso de energia solar ou com aporte de gás natural.

Palavras chave: energia solar, economia da energia, dessecante, climatização, adsorção

1 IDENTIFICAÇÃO DA PROPOSTA

Esta pesquisa científica será desenvolvida no Departamento de Engenharia de

Energias Renováveis (DEER), do Centro de Energias Alternativas e Renováveis

(CEAR), da Universidade Federal da Paraíba (UFPB), com colaboração de

pesquisadores Universidade Federal do Ceará- UFC, Universidade Regional do Cariri -

URCA e Instituto Federal de Educação Ciência e Tecnologia da Paraíba- IFPB.

A proposta é uma pesquisa de desenvolvimento tecnológico para o DEER que

converge com a missão do CEAR de contribuir para o desenvolvimento e utilização de

energias renováveis e apontar e examinar o crescimento e o desenvolvimento da

alocação dos recursos energéticos utilizados no Brasil e suas emissões de CO2, com o

foco na inserção das energias renováveis.

Em 2011, a Resolução 27/2011 CONSUNI/UFPB criou no Campus I da UFPB o

Centro de Energias Alternativas Renováveis (CEAR), o Departamento de Engenharia de

Energia Renováveis (DEER) e autorizou a criação do Curso de Graduação em

Engenharia de Energias Renováveis. Também houve a migração para este novo Centro

do Laboratório de Energia Solar (LES), Departamento de Engenharia Elétrica, Curso de

Graduação em Engenharia Elétrica e Programa de Pós-Graduação em Engenharia

Elétrica. O quadro docente do DEER é composto por 26 professores (24 doutores e 2

doutorandos), dos quais 20 foram contratados (7 removidos) em 2012, para atender o

amplo espectro de áreas do conhecimento que abrangem as fontes renováveis de energia

(solar, eólica, biomassa, etc.), vetores energéticos e tecnologias limpas. O DEER

organizou e submeteu à CAPES, proposta de criação de Programa de Pós-Graduação

em Energias Renováveis. O CEAR além das instalações já existentes do LES, tem um

bloco com 5000 m2 de área útil, em fase final de construção e aquisição de

equipamentos gerais para oficina mecânica, laboratórios didáticos para graduação e pós-

graduação.

A pesquisa dará suporte ao potencial científico e tecnológico do CEAR (com

parcerias com outros Departamentos da UFPB e de outras Instituições), que aspira

assumir o protagonismo da pesquisa em energias renováveis, desenvolvendo

dispositivos de aproveitamento desses recursos energéticos e formando especialistas e

profissionais para atender o crescimento das demandas por este pessoal pelo mercado de

trabalho.

2 QUALIFICAÇÃO DO PRINCIPAL PROBLEMA A SER ABORDADO

2.1- Motivação

Os problemas ambientais e energéticos levam cada vez mais a conscientização

da utilização de fontes renováveis de energia e não se admite que o Brasil possuindo

uma excelente incidência de energia solar, este potencial energético ainda não seja bem

aproveitado. Enquanto países como a Alemanha geram o equivalente a duas

hidrelétricas Itaipu por ano, o Brasil não consegue explorar o potencial solar e afastar o

risco de racionamento cada vez que o nível dos principais reservatórios baixa com a

escassez de chuva. A refrigeração e climatização são responsáveis por grande consumo

de energia em atividades industriais, comerciais e residenciais. Também são importantes

em regiões rurais para estocagem de remédios e vacinas e para agregar valor a certos

produtos agrícolas. O uso de energia solar térmica e fotovoltaica (ou como participante

em sistemas híbridos) no setor de refrigeração e ar condicionado, poderá contribuir com

uma maior participação da energia solar na matriz energética além de possibilitar levar

os benefícios do “frio” a regiões desprovidas de eletrificação.

A presente proposta tem como objetivo dar continuidade às pesquisas

relacionadas com o desenvolvimento de tecnologias na área de refrigeração e

desumidificação por adsorção, através de rotores dessecantes com regeneração por

Energia Solar e ou Gás Natural.

2.2 – Experiência anterior necessária para prosseguimento das pesquisas.

A tecnologia desenvolvida até o presente momento pela equipe [1-19] capacita e

incentiva a continuidade dos trabalhos com a incorporação de inovações nesta proposta

de desenvolvimento de tecnologia nacional a ser repassada a uma empresa para futura

industrialização.

Principais atividades:

- Construção em 1985 de um bebedouro de água por adsorção e usando energia solar

para reativação da sílica gel. Trabalho que foi a continuidade da primeira geladeira solar

do mundo por adorção usando sílica gel que foi desenvolvida em 1984 no Laboratório

de Energia Solar da UFPB.

-Realização de Doutorado na Universidade Paris VI/ LIMSI (Laboratório de Informática

para Engenharia e Laboratório de Termodinâmica dos Fluidos) entre 1986 e 1989 sob a

orientação do Professor Francis Meunier que nesta época era o laboratório mas

conceituado do mundo no desenvolvimento de refrigeração por adsorção.

- Determinação de propriedades Termofísicas (condutividade e difusividade térmica) da

sílica gel granular e zeolitas em presença atmosfera de vapor de água.

- Estudo teórico e experimental da intensificação da condutividade térmica de meios

porosos adsorventes.

- Estudo da convecção natural em cavidades porosas fechadas.

- Estudo experimental da desumidificação de ar em colunas com sílica gel

- Modelagem matemática com simulação computacional da transferência de calor e

massa em colunas com dessecante e em rotores dessecantes.

- Modelagem matemática com simulação computacional de sistemas de refrigeração por

adsorção.

- Modelagem matemática com simulação computacional da carga de água em reatores

adsorventes.

- Testes de rotores dessecantes em bancada experimental.

- Testes de dois sistemas dessecantes de climatização com uso de rotores dessecantes.

- Trabalho experimental de escoamento de vapor de água em colunas de adsorvente

(silica-gel) com testes em divesas geometrias visando a caracterização da difusão de

massa e de calor no meior poroso.

- Trabalho sobre avaliação do uso de rotores dessentes (tipo entálpico) que ganhou

prêmio ANPRAC-MERCOFRIO de Incentivo à Tecnologia e Pesquisa na área de Ar

Condicionado (MERCOFRIO 2006, Porto Alegre), Associação Nacional de

Profissionais de Refrigeração. Ar Condicionado, Ventilação e Aquecimento.

- Prêmio CNPq/PIBIC/UFPB pela orientação do melhor trabalho de Iniciação Científica

na área de Engenharias da UFPB em 2003.

2.3- Diferença entre adsorção e absorção.

-Absorção é a fixação de um gás por um sólido ou um líquido, ou a fixação de

um líquido por um sólido podendo formar uma nova molécula. Adsorção é a adesão de

moléculas de um fluido (o adsorvido) a uma superfície sólida (o adsorvente).

Vantagens da adsorção frente a absorção em sistemas de refrigeração:

- Utilização de fluidos completamentes inofensivos ao meio ambiente como, por

exemplo, a água.

- Possibilidade de menores temperaturas para regeneração o que viabiliza o uso de

energia solar através de tecnologias mias simples e eficientes como coletores planos.

- Grande capacidade de reter água por unidade de volume.

- Baixo custo e durabilidade dos adsorventes.

2.4- Descrição resumida dos Sistemas de Refrigeração Solar que estão sendo

estudados

A Proposta é relativa aos sistemas de refrigeração solar por adsorção que vem sendo

desenvolvidos pelo Coordenador do Projeto desde o início de sua vida acadêmica. O

objetivo geral é o de aproveitar toda a experiência adquirida na área de refrigeração por

adsorção que o habilita a passar para uma fase em que o amadurecimento tecnológico

permite se chegar a construção de protótipos com forma final de utilização comercial e

onde serão introduzidas as inovações tecnológicas propostas. A seguir são explicados

de forma resumida o funcionamento dos sistemas que se pretende dar continuidade.

2.4.1 – Sistema de climatização dessecante (ciclo aberto)

Ar condicionado dessecante atualmente vêm sendo desenvolvido por diversos

pesquisadores no mundo [20-32] devido a sua relativa simplicidade e por ser

completamente inócuo a camada de ozônio e ao efeito estufa além de poder usar

fontes de energia renováveis como a energia solar, gás natural e/ou em cogeração. O

funcionamento do ar condicionado dessecante (figura 2) consiste basicamente no

insuflamento de ar previamente seco, em um resfriador evaporativo. O ar é

desumidificado através de sua passagem por uma roda dessecante (reator adsortivo) que

retém vapor de água. Tratando-se de um processo exotérmico, o ar em seguida é

resfriado através de um trocador de calor rotativo. A reativação do rotor dessecante é

então feita através do insuflamento de ar quente. Resfriadores evaporativos e

desumidificadores tipo roda dessecante, são individualmente tecnologicamente bem

desenvolvidos e bastantes difundidas em suas diversas aplicações. Acoplando-se, estes

dois equipamentos através de trocadores de calor, forma-se a base de um sistema de ar

condicionado adsortivo. Atualmente continuam em testes no CEAR/UFPB um

protótipo com capacidade de refrigeração de 3.5 Tr. baseado na configuração

tradicional (figura 2.1) em que há a necessidade de se obter uma umidade absoluta

bastante baixa no ponto 3 (figura 2.1) de forma que se possa obter resfriamento

evaporativo dentro da região de conforto térmico. Esta condição se torna difícil quando

há uma maior umidade do ar ambiente (acima de 18g/kg), o que força a se usar uma

configuração com dois estágios de desumificação. Opção torna o sistema caro e menos

eficiente haja visto há necessidade de se regenerar dois rotors dessecantes. Um esquema

do protótipo que foi estudado no CEAR/UFPB com a configuração com dois rotores

dessecantes se encontra na figura 3. Detalhamento se encontra na Tese de Doutorado

desenvolvida no CEAR/UFPB ( 6) onde mostra-se a dificuldade de se obter condições

de desumidificação necessárias para resfriamento evaporativo em condições de se

atingir zona de conforto térmico. Este problema deverá ser resolvido com as

modificações que serão apresentadas mais adiantes como proposta de um novo

protótipo. Na grande maior parte de sistemas dessecantes em estudo e em teste pelo

mundo (Alemanha , Japão, Coréia, Suécia, Dinamarca, França) , este problema não

existe pois os climas apresentados em seus estudos apresentam baixa umidade

comparada com o nosso clima litorâneo em que se destina o desenvolvimento do

sistema de climatização.

Figura 2.1 – Esquema básico de um sistema de climatização dessecante

Figura 2.2 – Esquema em perspectiva de um sistema de climatização dessecante

Figura 3- Esquema de protótipo com uso de dois rotores dessecantes.

2.3.2 - Refrigeração por adsorção (ciclo fechado).

Refrigeração por adsorção em ciclo fechado intermitente vem tendo um aumento

significativo de trabalhos (33-37) tendo tido os primeiros trabalhos dedicados a

refrigeração iniciados no fim da década de 1970 com os trabalhos em que foram

construídos protótipos usando o par zeólita/água.

O par sílica- gel/água foi em seguida testado pela UFPB/LES/CEAR com a

construção de dois protótipos: uma geladeira e um resfriador de água potável. Foram

as primeiras geladeiras adsortivas usando sílica-gel construídos no mundo e a grande

vantagem em relação a zeólita é a menor temperatura de regeneração que possibilita o

uso de energia solar com tecnologia mais simples. Tais sistemas são simples, sem

peças móveis e resumidamente são formados basicamente por três trocadores de

calor interligados (coletor/reator adsortivo, condensador e evaporador) conforme

esquema da figura 4. O funcionamento destas máquinas é baseado na reação química

entre dois compostos, que se apresentam um na forma sólida (sílica-gel) e outro na

forma líquida ou vapor (água). O efeito frigorífico é obtido à noite (válvula aberta)

durante o processo de adsorção no reator (conseqüência de seu resfriamento) que

provoca a evaporação da água do evaporador. A regeneração do reator é

realizada durante o dia com a incidência de energia solar que aquece o Leito poroso

provocando a dessorção e o acumulo do condensado. Um válvula permite o retorno do

condensado para o evaporador no final do período de dessorção (final da tarde).

Figura 4- Esquema de um sistema de refrigeração por adsorção.

A atual tecnologia destes sistemas mostra há necessidade de se melhorar tanto a sua

eficiência térmica como também a operacionalidade. Há necessidade de se melhorar a

dinâmica de aquecimento e resfriamento do coletor/reator e da automação da válvula de

controle de condensando que é atualmente manual. Apesar destes problemas já são

comercializadas por empresas chinesas algumas unidades o que demonstra o grande

potencial destes sistemas em que a maior vantagem é o de se poder operar apenas com

energia solar com tecnologia simples de coletor plano.

2.4- Problemas a serem abordados

O principal objetivo desta proposta é o de inovação tecnológica com o estudo teórico e

experimental de sistemas de climatização híbridos com a inserção de um rotor entálpico

(dessecante e regenerador) e também do acoplamento de um sistema de refrigeração por

compressão. O rotor entálpico permite a recuperação de parte da energia sensível e

latente que seria desperdiçada durante a renovação de ar de um ambiente climatizado.

Um trabalho (18) sobre o uso de rotores entálpicos realizado pelo autor desta proposta,

ganhou o primeiro prêmio ANPRAC-MERCOFRIO de Incentivo à Tecnologia e

Pesquisa na área de Ar Condicionado em 2006 durante Congresso do MERCOFRIO

realizado em Porto Alegre). O uso no sistema dessecante do rotor entálpico permitirá

uma melhor eficiência enegética e possibilitará maior desumidificação do ar. O uso de

um sistema de climatização convencional por compressão em série com o sistema

dessecante permite aproveitar as vantagens destas duas tecnologias sobretudo em climas

úmidos (litoral do Brasil) em que o sistema dessecante consegue de forma eficiente

desumidificar o ar externo e o sistema de refrigeração por compressão resfriá-lo para

condições de conforto térmico humano além de se utilizar a energia dissipada pelo

condensador para a reativação do rotor dessecante. Desta forma é possível uma boa

racionalização energética com economia de 20 a 50 % em relação a sistemas

convencionais de climatização. Esquema proposto está na figura 5.

Esta configuração inédita e com as inovações propostas e com uso de controle

inteligente oferece uma grande versatilidade de funcionamento conforme a umidade

ambiental local e objetivos do sistema:

-Para climas com umidade absoluta menor que 17 g/kg, usa-se a configuração proposta

na figura 5 sem acionar o sistema de refrigeração por compressão e então usando-se

apenas energia solar e ou com suporte de gás natural.

- Para climas com umidade absoluta maior que 17 g/kg, usa-se a configuração proposta

na figura 5 com o acionamento do sistema auxilia de refrigeração por compressão.

- Para objetivos de apenas desumidificação de ambientes com grande umidade, usa-se a

configuração da figura 5 sem a acionamento da unidade de resfriamento evaporativo 1.

- Para apenas recuperar energia sensível e latente, aproveitando-se da exaustão de ar

climatizado, usa-se apenas o rotor entálpico e desliga-se do sistema os resfriadores

evaporativos, sistema de refrigeração por compressão e aquecedor.

Conforme os objetivos e condições ambientais e com uso de programação com controle

(lógica fuzzy) o sistema acionará seus componentes e se obterá climatização e ou

desumidificação com máxima eficiência energética. A energia usada quando o sistema

de refrigeração por compressão for acionado pode ser obtida de painéis fotovoltaicos

para que todo o sistema utilize energia renovável.

Com as inovações propostas o sistema deve tornar-se de 20 a 40 % energeticamente

mais eficientes em relação a sistema tradicionais que usam apenas sistema de

compressão o que torna bastante animador o prosseguimento dos trabalhos.

Figura 5- Esquema proposto para sistema dessecante com uso de rotor entalpico e

acoplado a sistema de refrigeração por compressão .

Na mesma direção o projeto tem também objetivo de dar suporte financeiro para

continuidade de outro trabalho complementar na área de refrigeração solar que vêm

sendo desenvolvido pela equipe em projetos coordenados pelo autor desta proposta e

que houve apoio financeiro até 2011 por parte do CNPq, FINEP e Petrobras. O trabalho

refere-se ao desenvolvimento teórico e experimental de um protótipo de geladeira solar

por adsorção que vem sendo exaustivamente estudado com modelagena

matemáticas/simulação numpérica de seus diversos componenetes e sobretudo aos

vários trabalhos experimentais realizados visando a obtenção de boa difusão de massa e

de calor no interior do reatos adsorvente.

Estes sistemas tem atualmente alguns problemas que podem ser melhorados para tornar

a geladeira adsortiva mais atrativa tanto do ponto de vista de eficiência energética como

também a forma de manuseá-la. Nesta direção as inovações que são propostas são:

-Substituição da válvula manual por uma válvula solenoide que será automatizada para

ser acionada nos intantes adequados evitando além do incomodo de acionamento

manual a possível evapoaração da água fora do evaporador o que diminui o efeito

frigorífico.

- Colocação de basculhantes nas laterias do coletor solar de forma que possam ser

abertos através de servo mecanismos durante o período necssário para provocar um

melhor resfriamento do coletror/reator durante o processo de adsorção. Quanto melhor

a dinâmica de resfriamento e também a menor temperatura que se possa chegar em

relação a temperatura ambiente maior será a capacidade de adsorção do reator e

consequentemente maior quantidade de água evaporada provocando maior efeito

frogorífico. Esta inovação também permite o uso da instalação de refletores

(concetradores de radiação tipo V) no coletor solar que terá dupla função: Concentrar

radiação solar sobre o coletor durante parte do período diurno e sombreá-lo antes do

final da tarde quando o reator já atingiu sua temperatura máxima (final de dessorção) e a

incidencia de radiação não é mais util.

Desta forma aumenta-se o período de resfriamento do reator com o sombreamento e

acionamento da abertura dos basculhantes. A caracterização teórica das vantagens do

uso dos refletores foi estudada anteriormente no CEAR/UFPB ( 25 ) onde através de

simulação numérica do funcionamento do sistema com estes refletores mostrou-se a

viabiliadde da inovação proposta.

Finalmente com a possibilidade de se resfriar o coletor com abertura das laterias, pode-

se então ser usada uma superfície seletiva para a sua cobertura que com baixa emissão

no infra-vermelho contribuirá também para uma melhor eficiência do sistema. As

inovaçãões pretendidas são mostradas no esquema da figura 6. A atuação de servos

mecanismos serão acionados pela energia elétrica fornecida por um pequeno painel

fotovoltaico cujo custo se torna desprezível diante da possibilidade de automação do

sistema.

Figura 6- Esquema de um sistema de refrigeração por adsorção com as inovações propostas.

3 OBJETIVOS E METAS A SEREM ALCANÇADOS

3.1 De forma geral

Permitir prosseguimento de trabalhos com inovação tecnológica na área de

refrigeração e climatização usando energia solar ou gás natural como fonte de

energia contribuindo com sistemas com melhor eficiência energética e inócuos ao

meio ambiente.

3.2 De forma específica (metas)

a) Dar continuidade aos estudos teóricos e experimentais com modificações a

serem adequadas ao sistema de climatização dessecante com inovação de

acoplamento de rotor entálpico e de sistema de refrigeração por compressão de

forma que possam quando necessário, operarem de forma hibrida e com maior

eficiência energética.

b) Contribuir com inovação tecnológica em sistema de refrigeração solar por

adsorção com a construção de um protótipo de geladeira mais eficiente e

automatizada de forma a torná-la mais atrativa para melhor viabilizar seu uso em

setores em que há uma carência deste tipo de equipamento.

4 Metodologia

Os métodos básicos utilizados neste Projeto são o aproveitamento de tecnologia

absorvida pela equipe em vários trabalhos que vêm sendo desenvolvidos

especificamente na área de modelagem matemática com simulação numérica de

sistemas de refrigeração por adsorção, determinação de propriedades termofísicas e da

dinâmica de sorção em leitos porosos adsortivos e nos resultados já obtidos com os

primeiros protótipos já construídos e testados. Os trabalhos propostos terão

naturalmente a participação ativa dos pesquisadores e alunos envolvidos e que têm

formação em engenharia mecânica e engenharia elétrica necessárias para dar

prosseguimento às pesquisas em andamento.

4.1 Revisão bibliográfica e da tecnologia absorvida pela equipe na área dos

trabalhos propostos.

O estado da arte relativo ao desenvolvimento tecnológico de sistemas de

refrigeração por adsorção como também da tecnologia absorvida pela equipe do projeto

será debatida em seminários para melhor dirigir a viabilidade das inovações que se

deseja introduzir.

4.2 Continuidade de modelagens matemáticas com simulação numérica dos

sistemas propostos.

Os modelos matemáticos com os respectivos códigos computacionais relativos

aos processos de transferência de calor e massa continuarão a serem alimentados com

resultados experimentais comparando-se sempre os resultados obtidos com as

simulações numéricas melhorando-se os modelos tornando-os mais confiáveis e úteis

para a caracterização, dimensionamento e otimização dos sistemas em

desenvolvimento.

4.3 Desenvolvimento do sistema dessecante modificado.

Após as simulações numéricas do sistema proposto, será construído e instrumentado o

protótipo com as modificações e inovações propostas.

4.4 Testes com o protótipo de ar condicionado dessecante.

O sistema será testado e resultados experimentais serão confrontados com a modelagem

matemática desenvolvida. Baterias de testes verificarão separadamente todas as

inovações propostas verificando a viabilidade técnica e econômica.

4.5 Montagem da geladeira adsortiva com as inovações propostas.

A Geladeira por adorção será montada com a colocação dos refletores e dos basculantes

servo comandados no coletor e da instalação da válvula solenóide para controle de

fluxo de condensado.

4.6 Teste com a geladeira solar adsortiva.

O protótipo será testado e resultados experimentais serão confrontados com a

modelagem matemática já desenvolvida. Baterias de testes verificarão separadamente

todas as inovações propostas verificando a viabilidade técnica e econômica.

4.7 Relatórios finais

Apreciação dos resultados gerais obtidos, pedidos de patente relacionados com as

inovações propostas testadas e atrair setor industrial para prosseguir com trabalhos

firmando parcerias.

5 PRINCIPAIS CONTRIBUIÇÕES CIENTÍFICAS OU TECNOLÓGICAS DA

PROPOSTA;

O proponente tem bastante experiência em trabalhos de simulação numérica e

principalmente experimental para dar continuidade ao que se propõe neste Projeto.

Publicou diversos trabalhos em periódicos importantes e em eventos nacionais e

internacionais. Tem atualmente 66 citações no “web of science” o que demonstra a

qualidade das publicações. Vem sendo bolsista de Produtividade CNPq desde 1991 e

orientou 17 dissertações e 12 Teses em assuntos relacionados com esta Proposta.

Desenvolveram inúmeras bancadas experimentais e protótipos e tem 6 registros de

pedido de patente junto ao INPI.

As principais contribuições tecnológicas esperadas nesta proposta são:

a)Contribuição com desenvolvimento de tecnológica nacional quando se propõe

inovações tecnológicas baseada na experiência obtida em inúmeros trabalhos teóricos

e sobretudo experimentais realizados em que os problemas encontrados mostraram a

direção em se dar continuidade ao sistema de climatização dessecante com a introdução

de reator entálpico e acoplamento de sistema de refrigerarão por compressão.

b)- Inovações a serem introduzidas na geladeira solar adsortiva deverão

aumentar significamente sua eficiência energética além da automação proposta para

controlar a abertura do coletor e da válvula controladora do condensado. Também a

utilização de superfície seletiva na cobertura do coletor solar e dos refletores

concentradores permitirão uma maior temperatura do reator adsortivo aumentando

assim a capacidade de regeneração e conseqüentemente uma maior capacidade de

obtenção de efeito frigorífico.

c)- Contribuição tecnológica com inovação na área de refrigeração alternativa

com sistema totalmente ecológico que usa como fluido de trabalho a água e fonte de

energia solar.

d)-Contribuições na área de modelagem matemática e simulação computacional

com comparação com resultados experimentais em problemas de transferência de calor

e massa em processos de adsorção aplicados ao desenvolvimento de tecnologia para ar

condicionado dessecante e desumidificação de ar.

e)- Formação acadêmica de diversos alunos envolvidos e capacitação técnica na

área de refrigeração por adsorção.

f)-Contribuição no desenvolvimento de tecnologia nacional no setor que é

importante para viabilizar economicamente propostas e evitar dependência externa.

g)- Consolidação da equipe multidisciplinar da UFPB envolvida no projeto com

colaboração de pesquisadores da UFC, ISPB e UEC-Crato.

6 ORÇAMENTO DETALHADO;

Os recursos financeiros solicitados são de R$ 59.900,00 destinados ao

financiamento de itens de custeio e de capital, conforme detalhados na Tabela 1. O orçamento é voltado sobretudo para a construção e modificação dos

protótipos existentes. Haverá necessidade de se contratar serviços especiais de oficina mecânica especializada e de equipamentos necessários para adaptação e melhoramentos das bancadas existentes e construção de novos protótipos. Pede-se material de consumo geral, livros e viagens e diárias para reuniões técnicas e participação em eventos importantes.

CAPITAL:

Item Valor aproximado

Sistema de aquisição de dados Field Point 5200,00

Bombas e ventiladores 2600,00

Rotor dessecante 4000,00

Computadores e periféricos 5000,00

Medidores de vazão 4000,00

Sistema de refrigeração 1800,00

Termovisor 6800,00

Painéis fotovoltaicos e acessórios 2500,00

Programas computacionais e livros 4700,00

TOTAL CAPITAL R$ 31.400,00

CUSTEIO

ITEM Custo aproximado

Material de consumo geral: Dessecantes, silica gel, gases, chapas, tarugos, eletrônico, elétrico,

Produtos químicos, componentes de informática, válvulas, conexões, tubulaões, mangueiras, isolante térmico,

13000,00

Serviços especializados de oficina , Pessoa Jurídica, Pessoa física, frete. 9000,00

Passagens aéreas e diárias 6500,00

TOTAL CUSTEIO R$ 28.500,00

Custo Total do Projeto: R$ 59.900,00

7 CRONOGRAMA FÍSICO-FINANCEIRO

Etapas:

1- Revisão bibliográfica e da tecnologia absorvida pela equipe na área dos trabalhos propostos;

2- Continuidade de modelagens matemáticas com simulação numérica dos sistemas propostos;

3- Desenvolvimento do sistema dessecante modificado; 4- Testes com o protótipo de ar condicionado dessecante; 5- Montagem da geladeira adsortiva com as inovações propostas; 6- Testes com a geladeira solar adsortiva; 7- Relatórios finais.

Cronograma das etapas de trabalho conforme metodologia a ser empregada:

TRIMESTRES

Etapa 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1 X X X X X X X X X X X X

2 X X X

3 X X X X

4 X X X X X X X X

5 X X X X

6 X X X X X X

7 X X X

Cronograma Financeiro

TRIMESTRES

Etapa 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

R$ ( %) total

30

30

5

5

5

5

5

5

5

5

8 IDENTIFICAÇÃO DOS DEMAIS PARTICIPANTES DO PROJETO

EQUIPE:

A equipe será coordenada pelo Prof. José Maurício Alves de Matos (bolsista de

produtividade CNPq) e já vem trabalhando juntos em diversos projetos de pesquisa,

sobretudo em aplicações usando gás natural e energia solar. É composta por docentes

da UFPB, UFC, IFPB e UEC-Crato. Envolve pesquisadores da área de fenômenos de

transporte (sobretudo em refrigeração por adsorção e escoamento em meios porosos),

métodos numéricos e automação/controle. Três dos pesquisadores foram Doutorandos

formados pelo coordenador e dão continuidade aos seus trabalhos em outras instituições

procurando trabalhar em equipe. Também participam alunos de graduação em trabalhos

de término de curso e estágios, bolsistas de IC (Pibic e CNPq) e alunos de pós-

graduação (mestrado e doutorado).

NOME TITULAÇÃO,

Inst., País, Ano

ÁREA DE

ESPECIALIZAÇÃO

INSTITUIÇÃO

José Maurício Alves de Matos Gurgel

Doutor, Paris VI-LIMSI, França, 1989

Bolsa CNPq- ID

Refrigeração por Adsorção

UFPB

Antonio Pralon Leite

Doutor, Nice, 1990

Bolsa DT-1D

Engenharia Mecânica (Refrigreção por adorção)

Francisco Marcondes

Doutor, UFSC, 1996.

Bolsa CNPq- II

Métodos Numéricos

UFC

Marcio Gomes da Silva

Doutor, UFPB, 2011

Engenharia Térmica IFPB/PB

Isaac Freitas Doutor, UFCG, 2008

Bolsa PQ-II

Engenharia Elétrica UFPB

Cicero da Rocha Souto

Doutor, UFPB, 2010

Engenharia Mecànica UFPB

Simplício Arnaud da Silva

Doutor, UFPB, 1998

Engenharia Mecânica.

(Controle e automação)

UFPB

Cícero Herbert Teixeira Andrade

Doutorando, UFPB, 2014 -Bolsista CNPq

Engenharia Térmica UFPB

Herbert Melo Vieira 025.811.124-09

Doutor, UFPB, 2013

Engenharia Térmica (refrigeração por adorção)

UFPB

Jailson Charles dos Santos

Doutor, UFPB, 2005.

Engenharia Mecânica

(sistemas adsortivos)

UEC-Crato

Nayana Lôbo Maia

Doutoranda, UFPB, 2017–

Engenharia Térmica UFPB

Jesus Medeiros Doutor, UFPB, 2008

Engenharia Mecânica

(rotores dessecantes)

IFPB/PB/Cabedelo

Luiz Francisco da Cruz

20 Grau/ Bolsista CNPq

Técnico em Eletrônica UFPB

Ana Lyvia Tabosa da Silva

Aluna IC-PIBIC

Engenharia Mecânica

UFPB

Walquiria Galdino Farias

Aluna IC-PIBIC

Engenharia Mecânica

UFPB

Jesus Medeiros

Doutor, UFPB, 2008

Engenharia Mecânica

(rotores dessecantes)

IFPB/PB/Cabedelo

9 GRAU DE INTERESSE E COMPROMETIMENTO DE EMPRESAS COM

O ESCOPO DA PROPOSTA, QUANDO FOR O CASO;

-Empresa: Ravindra Tailor Indústria e Comércio de Ar Condicionado . Ltda.

Rua Agostinho Joaquim de Souza,191

Bairro Santa Clara

35500-072 Divinópolis – MG

Empresa de fabricação e consultoria na área de refrigeração com experiência em rotores dessecantes e que mantemos colaboração tecnológica e vem demonstrando interesse na construção do protótipo visando a comercialização da tecnologia desenvolvida.

-Solar Tech

Av. Mons. Almeida, 274

59015-090 - João Pessoa - PB|

Empresa que atua na área de energia solar e desenvolvimento de equipamentos com uso de energia alternativa e demonstra o interesse em colaborar com o projeto sobretudo no desenvolvimento de coletores solares específicos para o protótipo.

10 INDICAÇÃO DE COLABORAÇÕES OU PARCERIAS JÁ

ESTABELECIDAS COM OUTROS CENTROS DE PESQUISA NA ÁREA;

- Universidade Federal do Ceará

- Universidade Estadual do Ceará–

- Universidade Tecnológica da Paraíba

- Universidade Federal do Rio de Janeiro – COPPE

- Instituto do Frio Francês – Paris – França

- Universidade de Perpignan

11 DISPONIBILIDADE EFETIVA DE INFRA-ESTRUTURA E DE APOIO

TÉCNICO PARA O DESENVOLVIMENTO DO PROJETO;

A UFPB possui o Laboratório de Energia Solar vinculado ao Centro de Energias

Alternativas e Renováveis que servirá de sede deste projeto. Neste lugar existe toda

infra estrutura necessária como oficina mecânica, oficina de eletrônica e equipamentos

e instrumentação de projetos anteriores.

A instituição executora e a colaboradora disponibilizam os profissionais

integrantes no projeto e, além disso, há outros pesquisadores e técnicos que podem ser

demandados em suas áreas específicas do conhecimento.

12 ESTIMATIVA DOS RECURSOS FINANCEIROS DE OUTRAS FONTES

QUE SERÃO APORTADOS PELOS EVENTUAIS AGENTES PÚBLICOS E

PRIVADOS PARCEIROS.

As instituições participantes no projeto são públicas e aportarão todos os

recursos financeiros relacionados às despesas de contrapartida, como espaço físico,

computadores, energia, alguns materiais de consumo, entre outros.

Serão usados também recursos do PROAP e se procurará ajuda financeira das

fundações de apóio a pesquisa do estado da Paraíba.

13 Bibliografia.

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