Resumo
Os recursos hídricos são escassos e o problema da falta de água verifica-se em diversas regiões do globo. As tecnologias de dessalinização já possuem décadas de desenvolvimento e implementação, em instalações sucessivamente maiores. A capacidade de produção atual ronda os 85 milhões de metros cúbicos por dia. Estas instalações exigem um uso intensivo de energia de fonte fóssil. Por questões de sustentabilidade dos recursos e preocupações ambientais, o papel das fontes renováveis de energia deve assumir maior relevância. No entanto, a utilização de fontes renováveis, em particular, a energia proveniente do Sol tradicionalmente utilizada em sistemas simples de dessalinização, tem pequeno impacto no mercado.
A presente dissertação teve o objetivo de analisar a integração de uma tecnologia de dessalinização por compressão térmica de vapor de pequena dimensão num subsistema de aproveitamento solar térmico. O trabalho envolve o estudo da influência das condições operativas, no estabelecimento de condições de funcionamento para dimensionamento do sistema de dessalinização, e a procura da simplificação da configuração do sistema de dessalinização utilizando um modelo matemático, para que este seja mais simples de implementar tentando não degradar o desempenho.
O modelo matemático do sistema de dessalinização solar em regime permanente elaborado com base num algoritmo existente no software EES (F-Chart USA), usando equações que descrevem os balanços térmicos e mássicos. No modelo foram considerados dois sistemas, o sistema de dessalinização por compressão térmica de vapor, com um a três efeitos, e o subsistema solar com base na curva de eficiência dos coletores solares do tipo CPC. O modelo existente foi melhorado e modificado, investigando a transferência de calor nos equipamentos. Foi desenvolvida uma metodologia para identificar as condições operativas mais adequadas para o seu dimensionamento.
Introdução
O acesso a água potável é um dos pilares fundamentais da sociedade. A necessidade de água está sempre presente na vida humana, seja, no seu quotidiano, ou nas atividades que desenvolve na sociedade: agricultura e indústria. A degradação dos recursos hídricos constitui um problema social grave, particularmente crítico quanto afeta países pobres. Atualmente cerca de 25% da população mundial tem dificuldade no acesso a água, quer na qualidade, quer na quantidade [1]. Uma previsão para 2050 estima que as necessidades de água cresçam mais de 55%, justificando com o aumento do PIB, aumento da população e alterações climáticas. Como consequência, cerca de 40% da população mundial estará no nível abaixo de escassez de água [2].
A água cobre cerca de 75% da superfície terrestre, todavia, apenas 3% água do planeta é doce; a restante é água salgada. Da água doce 70% encontra-se na forma de gelo, retida em glaciares, em regiões permanentemente cobertas por neve e gelo. Água doce na fase líquida encontra-se, sobretudo, em reservas aquíferas profundas de difícil alcance; os lagos e rios, passíveis de exploração, representam apenas cerca de 0,25% de toda a água doce [3].
A influência humana tem afetado negativamente este recurso, o aumento populacional, acentuado pelo desperdício e a poluição da água tem levado os recursos hídricos tradicionais a escassearem ou a perderem qualidade [4]. Desde os anos 50 do século passado, que as necessidades de água triplicaram, acompanhada pela diminuição dos recursos hídricos de fácil acesso [5]. Adicionalmente, acrescenta-se a distribuição desigual do recurso face à população; o Canadá tem cerca de 10 % da água doce de superfície do planeta e menos de 1% da população mundial. [3]. A água subterrânea, que abastece cerca 1/3 da população mundial, é explorada a um ritmo superior ao que a natureza consegue reabilitar [5]. Cerca de metade dos rios e lagos do planeta estão poluídos. Grandes rios como o rio Amarelo na China, o Ganges na Índia, o Colorado nos Estados Unidos, não “correm” para o mar durante boa parte do ano resultante da sobre-exploração [5]. A falta de água é alarmante em especial na costa sul do mar mediterrâneo e os países do sul da Europa estão a ser afetados pela falta de água [1].
