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Análise do uso de carvão ativado na produtividade de um dessalinizador solar
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-12-15) Santiago, Beatriz Pinheiro; Moriyama, André Luis Lopes; Leite, Wildson Ursulino; Moriyama, André Luis Lopes
A dessalinização solar é uma alternativa vantajosa para obtenção de água potável em regiões ricas de radiação solar. É também uma tecnologia com baixo custo de implantação e manutenção, o que permite a sua disseminação em regiões precárias. A destilação solar acontece em um destilador com água salinizada em seu interior, exposto ao sol, que contém uma tampa transparente a qual permite a passagem da radiação solar. Com isso, a água e o recipiente absorvem calor e aquecem até que chegam a uma temperatura maior que a da cobertura, e inicia-se o processo de evaporação. Em seguida, o vapor de água é condensado no interior da tampa e essa água destilada é coletada. Entretanto, esse ainda é um processo com baixa produção de água diária. Por esse motivo, muitos pesquisadores estudam materiais que possam auxiliar na melhoria desse processo. Diante disso, o presente trabalho teve como objetivo analisar o uso do carvão ativado granulado em um destilador solar do tipo bandeja e entender se ele pode contribuir para o aumento da eficiência de produção do destilador. Os resultados obtidos nos ensaios realizados foram usados para analisar e entender a influência de fatores que alteram a produtividade. A partir dos resultados observou-se que os parâmetros ambientais, como temperatura ambiente, velocidade do vento e acumulado de irradiação são os mais significativos para a produção de destilado já a presença do carvão ativado não causou efeitos relevantes na produtividade do dessalinizador.
Desenvolvimento de programa computacional para dimensionamento de cristalizador ideal
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2020-12-16) Gois, Maria Beatriz de Mendonça; Moriyama, André Luís Lopes; Menezes, Marcia Fernanda Teixeira de; Leite, Wildson Ursulino
A cristalização de um sistema ocorre quando a nucleação e crescimento de cristais são favorecidos a partir do grau de supersaturação da suspensão. Para isso, o estudo da termodinâmica e cinética de cristalização são imprescindíveis para o dimensionamento de um cristalizador. Todavia, a compreensão desses dois processos varia segundo o sistema que será utilizado e, por causa disso, softwares tradicionais de simulação ora possuem sistemas que são comumente utilizados ora não tem nenhum modelo de cristalizador previamente implementado. Portanto, o presente trabalho demonstra como utilizar o Excel, em especial a programação intrínseca a plataforma denominada Visual Basic For Applications (VBA), para a simulação e design de equipamentos de forma versátil, efetiva e acessível para Engenheiros Químicos. Para este propósito, foi utilizado o relatório sob a autoria de Favier et al. (2016), onde seus resultados serviram de comparação para as informações obtidas com o programa desenvolvido; e o processo de design do cristalizador seguiu as etapas definidas por Lewis et al. (2015), sendo elas: (i) especificações iniciais do design, (ii) design do produto cristalino, (iii) projeto físico-químico da cristalização, (iv) flowsheet do processo e (v) design do cristalizador. O código implementado em VBA automatizou a execução das fases (iv) e (v). Com isso, foi possível testar diferentes vazões e características de design para atingir determinadas condições e demandas, obtendo um erro inferior a 0,5% ao ser comparado com o relatório emitido por Favier et al. (2016).
Destilação solar para fins de dessalinização: aplicação de materiais alternativos e tecnológicos para a produção mais eficiente de água potável
(2019-02-15) Leite, Wildson Ursulino; Moriyama, André Luis Lopes; ; ; Souza, Carlson Pereira de; ; Barbosa, Cleonilson Mafra; ; Medeiros, Indira Aritana Fernandes de; ; Sousa, Magna Angelica dos Santos Bezerra; ; Gomes, Yara Feliciano;
A crescente crise hídrica global e o fenômeno da seca que afeta o semiárido brasileiro, evidenciam a real necessidade de se investigar sistemas e processos de dessalinização mais eficientes e baratos. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho é investigar a utilização de materiais alternativos e tecnológicos na absorção de radiação solar, com o propósito de aumentar a produtividade de destiladores solares de desenho simples. A aplicabilidade dos materiais selecionados, tais como: ferrite de cobalto, quitosana/Grafite, cinza residual, monazita/alanita e tinta comercial preta, passaram a ser investigadas pelo estudo da cinética de evaporação, conduzida em ambiente fotoassistido e sob irradiação solar real. Para isto, um evaporador fotoassistido foi projetado e construído, seguido pelo desenvolvimento de metodologias para a aquisição da cinética de evaporação nos dois ambientes investigados. Ensaios fotoassistidos com ferritas de cobalto nanoestruturadas promoveram incrementos máximos de 14,8% na taxa de evaporação em comparação ao sistema de referência, com reprodutibilidade superior a 99%, evidenciando que tanto o evaporador quanto a metodologia para a aquisição dos dados cinéticos neste ambiente, são confiáveis. Estudos Fotoassistidos com cinza residual da indústria sucroalcooleira, resultou em aumento de 24,3% na taxa de evaporação, comparado ao sistema de referência. Experimentos de evaporação em ambiente real, fomentaram produtividade melhorada em até 60,7% com a utilização de tinta comercial preta de aspecto fosco, sugerindo acumulado de 4,0 kg/m² de destilado em apenas 3,5 h de exposição solar.
Efeitos do uso de argila expandida e fibra de sisal em sistema de dessalinização solar
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-01-17) Oliveira, Danielle Turíbio Álvares de; Moriyama, André Luís Lopes; Leite, Wildson Ursulino; http://lattes.cnpq.br/9758747023052656; https://orcid.org/0000-0001-7611-2074; http://lattes.cnpq.br/5552878900145656; http://lattes.cnpq.br/6109815773674561; Sousa, Magna Angélica dos Santos Bezerra; http://lattes.cnpq.br/0425277527484841
A água é um bem precioso para a manutenção da vida na Terra. No entanto, é limitada. Cada vez mais o planeta caminha para uma crise hídrica insustentável, no qual bilhões de pessoas serão atingidas pela escassez desse recurso. No Brasil, a má distribuição de água já é realidade e afeta milhões de brasileiros, principalmente nordestinos que vivem no semiárido, local com longos períodos de seca e população extensa. Porém, ao mesmo tempo, essa região tem a vantagem de ser localizada em uma posição de alto fornecimento de energia solar. Pensando nisso, uma alternativa para produção de água potável é com o uso de sistemas de dessalinização pela técnica de destilação solar: opção com equipamento de baixo custo, fácil instalação, operação e manutenção. Este trabalho tem como objetivo estudar os efeitos do uso de esferas de argila expandida e fibra vegetal de sisal como recheio poroso do destilador solar, utilizando salmoura como solução a ser purificada, com o intuito de explorar as propriedades naturais desses materiais como forma de valorização do solo e flora nordestina. A argila expandida apresentou melhor desempenho, com uma produção de 395,0651 g de água limpa, em ensaio de quatro horas de duração, enquanto que o sisal mostrou um rendimento um pouco inferior com 352,1774 g de água pura. Por fim, espera-se que este trabalho sirva como fomento para mais estudos envolvendo a dessalinização solar como forma de solucionar problemas ambientais, aliando engenharia e sustentabilidade.
Energia solar térmica para fins de dessalinização: pesquisa e desenvolvimento de destiladores solares aplicáveis ao semiárido brasileiro
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-05-20) Leite, Wildson Ursulino; Moriyama, André Luís Lopes; https://orcid.org/0000-0001-7611-2074; http://lattes.cnpq.br/5552878900145656; http://lattes.cnpq.br/9758747023052656; Pereira, André Anderson Costa; Araújo, Camila Pacelly Brandão de; Sousa, Magna Angélica dos Santos Bezerra; Gomes, Mayara Feliciano; Melo, Raffael Andrade Costa de
Neste estudo, foi desenvolvido e testado um modelo de destilador solar para atender à demanda de água dessalinizada para consumo humano no semiárido brasileiro. O projeto incluiu a análise de modelos matemáticos de incidência solar no ambiente real e a otimização do desenho dos destiladores para aumentar a captação de radiação. Foi realizado um estudo computacional preliminar para determinar a geometria mais adequada às condições locais de teste. Com o objetivo de tornar o dessalinizador solar uma tecnologia viável para comunidades descentralizadas no semiárido, o projeto priorizou a simplicidade do sistema e a seleção cuidadosa de materiais de construção acessíveis economicamente, seguros quimicamente e ambientalmente responsáveis. A metodologia construtiva proposta visa a escalabilidade dos destiladores, utilizando uma plataforma modular com peças pré-moldadas de concreto leve de poliestireno expandido para proporcionar resistência e isolamento térmico adequados. Os testes realizados usando tinta preta como elemento fotocoletor demonstraram uma produção acumulada de destilado de 4,38 kg/m²/dia, superando em 72,1% a produção do sistema de referência. Com apenas 4% de carvão ativado comercial como elemento fotocoletor, a produção alcançou 3,35 kg/m²/dia, o que representa um aumento de 74,4% em relação ao sistema de referência. A remoção média de sais foi de aproximadamente 99,4%. Outra característica vantajosa do dessalinizador desenvolvido é a capacidade de operação semibatelada sem afetar a produção de destilado, o que contribui significativamente para reduzir os custos com sistemas de controle de processo. Devido às suas características únicas, o dessalinizador solar modular demonstra potencial para se tornar uma alternativa socialmente relevante, eficaz na mitigação dos impactos da seca no semiárido brasileiro.
Estudo de viabilidade da implantação de um biodigestor sertanejo no assentamento Trangola em Currais Novos (RN)
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019-06-13) Silva, Ian Macedo; Moriyama, André Luis Lopes; Souza, Carlson Pereira de; Leite, Wildson Ursulino
Na região nordeste, principalmente no sertão nordestino, existem muitas comunidades que se localizam afastadas das cidades, e por isso, têm condições de vida um pouco mais complicadas. Muitas vezes essas comunidades se sustentam através da agropecuária familiar, sem nenhuma renda fixa, o que pode gerar muitas dificuldades. No entanto existem diversas tecnologias sociais que buscam mitigar algumas das dificuldades pelas quais essas pessoas passam. O exemplo mais conhecido de uma tecnologia para esse fim é a cisterna, que acumula a água das chuvas para que essas famílias possam passar pela época de seca. O biodigestor sertanejo é uma tecnologia social que utilizando os conhecimentos da engenharia desenvolvidos, traz uma forma que é possível gerar gás inflamável, que pode ser utilizado para atividades como cocção, iluminação, ou até mesmo geração energética, através de um motor gerador. Para que ocorra a instalação do equipamento, é sempre desejável analisar a viabilidade do empreendimento, tanto técnica quanto financeira, verificando se as características geográficas do local onde a instalação é prevista estão de acordo com o esperado para o funcionamento sem problemas do equipamento e se o que será produzido é viável para se recuperar tudo o que foi investido para que o equipamento fosse construído e entrasse em funcionamento em um tempo que esteja de acordo com o período pelo qual o equipamento vai funcionar. Com a análise dessas informações é então possível, antes mesmo da instalação do equipamento, saber qual é o melhor uso para o biogás e para o biofertilizante produzido, de acordo com as caraterísticas do local, da produção agrícola e criação de animais, das principais necessidades das famílias e dos custos de vida da família.
Estudo do equilíbrio de fase sólido-líquido para o sistema de mistura ternário KCl, MnCl2.4H2O e H2O
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-04-23) Rocha, Gabriel Augusto Machado; Moriyama, André Luis Lopes; Melo. Raffael Andrade Costa de; Leite, Wildson Ursulino
As pilhas e baterias se tornaram itens essenciais ao longo dos anos, especialmente com a revolução tecnológica e o uso cada vez mais comum de celulares, notebooks e tablets. Contudo, o uso cada vez mais comum desses itens desencadeou um problema ambiental devido ao descarte desses produtos assim que a vida útil deles acaba. Essas pilhas e baterias podem conter em sua constituição zinco e manganês, metais pesados e que em contato com o solo ou as águas são extremamente tóxicos aos seres vivos. O objetivo geral desta pesquisa é estudar o equilíbrio de fase sólido-líquido para o sistema de mistura ternário formado por cloreto de potássio (KCl), cloreto de manganês tetra hidratado (MnCl2.4H2O) e água (H2O) em temperatura ambiente (25 °C) e pressão atmosférica (1 atm) utilizando a técnica da termometria quasi-isotérmica. Descobrindo assim, possíveis maneiras de recuperar esses metais e atenuar os efeitos danosos desses metais no meio ambiente.
Proposta para processamento de placas de circuito impresso de computadores desktop obsoletos da UFRN
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2018-12) Batista, Leoanne Cristina; Souza, Carlson Pereira de; Melo, Raffael Andrade Costa de; Moriyama, André Luis Lopes; Leite, Wildson Ursulino
O avanço tecnológico de Equipamentos Eletroeletrônicos (EEE) e o consumismo frenético da população favorecem constantemente a compra e troca desses equipamentos. O contínuo descarte se torna um problema ambiental devido seu acúmulo em céu aberto além da própria depreciação do equipamento com o tempo. Dentre os EEE, em especial as placas de circuito impresso de computadores obsoletos da UFRN, após se tornarem não funcional são descartados, acumulados e alienados pelo Departamento de Material e Patrimônio (DMP). Essa alienação é realizada de forma única por um valor de lote fixo estabelecido o que acaba desvalorizando os equipamentos individualmente. Uma rota para valorização de tais equipamentos é reciclar seus componentes através de um estudo já realizado experimentalmente, tratando as PCI pelo processo de lixiviação, utilizando pouca matéria prima e produzindo novos recursos secundários metálicos, poliméricos e cerâmicos. Dentro desse trabalho, realizou-se um estudo em escala piloto para atender a demanda de resíduos de placas de circuito gerados pela UFRN, analisando os equipamentos essenciais para realizar as operações unitárias estabelecidas, assim como a quantificação de PCI a ser tratada e a matéria prima necessária para tal reação. Estudou-se a análise econômica do processo com uma comparação simples entre o processo de alienação já realizado e em como o projeto contribui para diminuir os impactos gerados de modo mais sustentável.

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