BRPI0902102A2 - sistema de dessalinização de águas salinas com captação solar contendo préaquecedor evaporativo e concentrador parabólico de raios com possibilidade de geração de energia elétrica fotovoltaico - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE DESSALINIZAçãO DE áGUAS SALINAS COM CAPTAçãO SOLAR CONTENDO PREAQUECEDOR EVAPORATIVO E CONCENTRADOR PARABóLICO DE RAIOS COM POSSIBILIDADE DE GERAçãO DE ENERGIA ELETRICA FOTOVOLTAICO, onde o sistema de captação de energia solar em forma de concentrador de raios solares pode obter temperaturas maiores que 1000C acoplado a um evaporador - pré aquecedor que possui a função de evaporar a água salobra e recuperar o calor latente e também parte do calor sensível. Na figura em fluxograma, é revelado um exemplo do concentrador de raios parabólicos acoplado ao sistema evaporativo e de pré-aquecimento onde é visto um sistema parabólico de captação de energia solar transformada para calor através de uma caldeira.

Description

SISTEMA DE DESSALINIZAÇÃO DE ÁGUAS SALINAS COMCAPTAÇÃO SOLAR CONTENDO PRÉAQUECEDOR EVAPORATIVOE CONCENTRADOR PARABÓLICO DE RAIOS COMPOSSIBILIDADE DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICAFOTOVOLTAICO.

CAMPO DA INVENÇÃO

Refere-se a presente invenção a um sistema dedessalinizaçâo de águas com captação de energia solar contendo pré-aquecedor para aumento de eficiência calorífica com a possibilidadede geração de calor para processos agroindustriais e geração deenergia elétrica com concentrador de raios solares para caldeira deaquecimento recoberto resistentes a temperatura.

CONHECIMENTO DA TÉCNICA

Hoje com o crescimento das atividades humanas, industriaise agrícolas, existe crescente demanda por água doce e os mananciaisrapidamente se esgotam. Por outro lado, a energia necessária para seefetuar a dessalinizaçâo da água é grande e de alto custo.

Em regiões desérticas, próximo a fontes de águas salinascomo a água do mar ou lagoas salinas, muito abundantes no nordestebrasileiro, a viabilização da utilização destes mananciais para asatividades humanas é de suma importância.

Para se dessalinizar a água marina ou salobra, não porprocessos de osmose reversa ou troca iônica, é necessário se elevara temperatura da água acima da temperatura de evaporação e a fontemais barata de energia para este caso é o sol, que comconcentradores parabólicos tornam estas temperaturas possíveis.

Quando se efetua um concentrado de raios solares com umsistema de posicionamento automático, se obtêm a máxima eficiênciade captação para aquecimento nestas condições.Quando se aquece algum fluido para temperaturas deevaporação é necessário adicionar calor até que o fluido chegue atemperatura de evaporação, chamado de calor sensível e para atransformação de estado é necessário adicionar calor chamado calorlatente, que é a energia necessária para a transformação de fase.

Em processos de dessalinização normalmente o calorsensível é perdido para o meio ambiente, não recuperado.

Um dos processos mais conhecidos de dessalinização é aosmose reversa, no qual o sal resultante sai do equipamento na formade solução super saturada de sal, e quando o processo esta' próximoao mar, ele é descartado. Porém, no caso de águas salobras delagoas ou poços, esta solução não pode ser descartada por causar asalinização do solo, gerando assim problemas ambientais.

No processo de dessalinização evaporativo o sal é obtido naforma sólida. Os custos de transporte do mesmo são extremamentebaixos para descarte no mar, inviabilizando esse descarte econseqüentemente a utilização deste processo.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Visando sanar os problemas que os processos atualmenteutilizados causam nas situações de uso em lagoas ou poços, oRequerente desta patente desenvolveu um sistema de captação deenergia solar em forma de concentrador de raios solares, onde sepode obter temperaturas maiores que 100°C acoplado a umevaporador - pré aquecedor que possui a função de evaporar a águasalobra e recuperar o calor latente e também parte do calor sensível.Assim, a partir do modelo de um condensador dessalinizadorevaporativo com pré-aquecedor, o qual será melhor compreendidopelas referências e ilustrações representadas em fluxograma nasFiguras 1 e 2 anexas, que revelam um exemplo do concentrador deraios parabólicos acoplado ao sistema evaporativo e de pré-aquecimento onde é visto um sistema parabólico de captação deenergia solar transformada para calor através de uma caldeira, onde ocaptador ajusta a posição do concentrador através de um motor esensor elétrico, concentrando os raios para a caldeira negra para atransformação da energia dos raios solares em calor distribuídos naseguinte ordem:

A - Concentrador solar com caldeira de aquecimento ao centro, composicionador automático acompanhando a luz solar.

B- Evaporador acoplado com reliquefator de água, onde a soluçãoesta supersaturada de sais e este se precipitam no fundo, queposteriormente pode ser removido ou drenado.

C - Recipiente de coleta de água dessalinizada e ao mesmo tempoliberador de calor para o pré- aquecedor que esta acima do mesmo.

D - Pré-Aquecedor da água salobra que recebe o calor do sistema dereliquefação e aquece á água salobra antes da mesma ser enviadapara a caldeira solar

Neste sistema, a água salobra entra por gravidade oubombeamento no pré-aquecedor -D- pelo local próprio assinaladoem (1) e no qual recebe calor da reliquefação da água após oprocesso evaporativo, que sai com uma temperatura média de 50° a90°C, que por sua vez vai para a caldeira solar do concentrador -A-que recebe calor adicional para que parte da água se transforme emvapor.

O vapor saturado com parte de água líquida é enviado para oevaporador -B- onde a maior parte da água se transforma em vaporque atinge a superfície fria da superfície de troca térmica, que setransforma em gotículas de água reliquefeitas, que escorre pelo tetodo mesmo até ser coletado na fase de água dessalinizada -C- pelolocal apropriado (2).

No recipiente de água dessalinizada o calor sensível tambémé cedido para o pré aquecimento da água salobra.

Desta forma se obtém a máxima eficiência noaproveitamento do calor solar no sentido da evaporação edessalinização.

No recipiente evaporativo a concentração de sais vaiaumentando até iniciar a precipitação dos sais no fundo do mesmo,que pode periodicamente ser retirado ou drenado pelo local próprio(3). Os vapores de água sobem e batem no condensador - E - e asgotas de água agora dessalinizadas escorrem para o coletor de águadessalinizada (2). Neste percurso, a parede do condensador -E-também funciona como trocador de calor para transferir o calor para opré aquecedor -D- que aquece a água salina que irá para a caldeira - A.

Este sistema chamado de dessalinizador condensadorevaporativo acoplado ao pré aquecedor para a recuperação do calorsensível e latente pode ser usado não somente com o sistema deaquecimento solar, mas também utilizando qualquer calordesperdiçado em processos industriais e agroindustriais.

Em uma segunda alternativa desta invenção é adicionarplacas de energia fotovoltaicas à caldeira solar, onde parte da energialuminosa é transformada em energia elétrica conforme revelado no Pl0802511-8, relativo a Sistema de Captação e de aquecimento defluidos com concentrador de raios solares para caldeira deaquecimento, também de titularidade do ora Requerente, onde acaldeira dupla de geração de calor e energia elétrica é adaptada paraeste atual sistema com o dessalinizador condensador evaporativoacoplado ao pré aquecedor para a recuperação do calor sensível elatente para maximizar em eficiência o calor solar para adessalinização.

Assim, o requerente desta patente propõe a presenteinvenção, cujo sistema de captação de energia solar paradessalinização e de aquecimento de água com sistema evaporativoacoplado a um pré-aquecedor visa:

1 - Solução técnica para o suprimento de água dessalinizada pararegiões da terra com presença de águas do mar ou salobra emabundância, falta de energia elétrica e ou terras desérticas.

2 - Diminuir consumo de energia na dessalinização de grande portecom a concentração dos raios solares.

3 - Obter um processo competitivo para aplicações em regiões dedifícil acesso com água apropriada para o ser humano e criação deanimais e agricultura por gotejamento.

4 - Aumentando a eficiência absorvendo a parte da energiadesperdiçada em outros processos de dessalinização evaporativaatravés de um pré-aquecedor;

5 - Obter um processo de dessalinização sem a geração de soluçãode alta salinidade como o caso da osmose reversa que não poderiaser lançado no meio ambiente causando salinização do solo.

6 - Sistema de captação de energia solar na forma de calor para adessalinização com concentrador de raios com posicionadorautomático controlado por PLC1 para se obter o máximo da eficiênciade captação dos raios solares.

Desta forma, esta técnica pode ser usada então em umamúltipla forma de concentradores de raios solares como osparabólicos, os de placas fixadas no solo e com ajuste automático dosraios durante o dia, caldeira central de torre, etc.

Claims (5)

1. SISTEMA DE DESSALINIZAÇÃO DE ÁGUAS SALINASCOM CAPTAÇÃO SOLAR CONTENDO PRÉAQUECEDOREVAPORATIVO E CONCENTRADOR PARABÓLICO DE RAIOS COMPOSSIBILIDADE DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICAFOTOVOLTAICO, para dessalinização de águas salobras ou do mar,caracterizado pelo fato de utilizar-se de dessalinizador condensadorevaporativo acoplado ao pré aquecedor para a recuperação do calorsensível e latente onde o calor cedido pela condensação do vapor deágua é aproveitado para pré aquecer a água salina antes desta ir parao sistema de aquecimento na fonte de calor;

2. SISTEMA DE DESSALINIZAÇÃO DE ÁGUAS, de acordocom a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do concentrador deraios solares ser utilizado para dessalinização de águas salobras oudo mar com a obtenção de temperatura muito acima da temperaturade evaporação.

3. SISTEMA DE DESSALINIZAÇÃO DE ÁGUAS, de acordocom a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do sistema derecuperação de calor latente e sensível proveniente de processo decondensação de água salgada para elevar a eficiência do processo dedessalinização.

4. SISTEMA DE DESSALINIZAÇÃO DE ÁGUAS, de acordocom a reivindicação 1, caracterizado pelo fato do sistema dedessalinização solar que retira os sais na fase sólida, por trabalhar emconcentrações acima da saturação.

5. SISTEMA DE DESSALINIZAÇÃO DE ÁGUAS, em umasegunda alternativa ser caracterizado pelo fato de que paradessalinização de águas salobras ou do mar com dupla função dedessalinizar e também gerar energia elétrica quando adaptadascélulas fotovoltaicas.