III SEMINÁRIO DE PESQUISA

Campus Uberlândia – MG

PROTÓTIPO DE UM DESTILADOR SUSTENTÁVEL PARA O LABORATÓRIO

DE QUÍMICA DA UNIUBE, CAMPUS UBERLÂNDIA

BORGES1, K.; JUNIOR

2, W.P.D ;GODOI

3, G.H.; FRARE

3, C.T; BARROS

3, K.R;

TURINI3, C.

1Aluno apresentador.*,

2Aluno autor,

3 Professor Orientador

Instituto de Tecnologia (Engenharia Ambiental e Elétrica) Universidade de Uberaba/UNIUBE,

Uberlândia – MG

e-mail: cristiane.tumang@uniube.br

kety.barros@uniube.br

claudio.turini@uniube.br

RESUMO–O consumo de embalagens descartáveis tem aumentado gradativamente, devido

o conforto e facilidade que estes nos proporcionam no nosso cotidiano. Porém este tipo de

material demora cerca de décadas para decompor no meio ambiente. Com esta preocupação,

juntamente com a necessidade de aumentar a quantidade de água destilada consumida no

laboratório de química da UNIUBE, Campus Uberlândia, o qual requer um consumo de

energia elevada. Este trabalho propõe o desenvolvimento de um destilador sustentável, após

levantamento do consumo de água destilada ao longo do semestre para a execução das aulas

práticas do laboratório de Química da UNIUBE, Campus Uberlândia fabricado a partir da

reutilização de materiais descartáveis. Após o levantamento do consumo de água destilada,

cálculos teóricos utilizando a equação de Q = MCp(td – ta) quanto a temperatura obtida na

saída do fluxo de água do protótipo foram realizados, bem como valores de referência como

latitude da cidade de Uberlândia, ângulo do coletor solar e o coeficiente térmico da garrafa pet

foram também levados em consideração. O desenvolvimento do protótipo demonstrou a

viabilidade de futura aplicação do mesmo no laboratório de Química da UNIUBE, Campus

Uberlândia em susbstituição ao destilador convencional, minimizando o consumo de energia

elétrica e água. Além do baixo custo para confecção do coletor solar de 1m2

em torno de R$

80,00.

Palavras Chaves: Água destilada, minimização consumo de energia, reutilização de

embalagens descartáveis

INTRODUÇÃO

A energia solar pode ser utilizada

devarias maneiras. Segundo Bezerra, 2005,

no Brasil, dentre os sistemas térmicos que

têm como fonte energética a energia solar,

os sistemas de aquecimento de água com

coletores de placa plana são os mais

difundidos.

O nosso clima permite utilizar, na

maior parte das localidades, instalações

com circulação natural, onde a redução da

densidade da água aquecida produz o

movimento necessário à circulação da

mesma entre os coletores e o reservatório.

Conforme o mesmo autor, o

aquecimento da água para ser aproveitada

nas residências é feito com uma caixa

semelhante a uma estufa, coberta com

2

vidro. A radiação solar incide na parte

transparente do coletor. Parte dessa

radiação atinge a chapa de alumínio

pintada de preto no interior da caixa. A

pintura preta aumenta a absorção da

energia incidente.

A destilação convencional tem sido

criticada pelo alto consumo de água e gas-

to em energia elétrica para aquecimento. A

utilização do destilador de água nos labora-

tório é primordial na obtenção de água de

pureza no preparo das soluções minimi-

zando interferêntes em potencial, em con-

trapartida é um drama clássico dentro dos

laboratórios de análises químicas. Isso

porque o processo de purificação envolve

alto consumo de água e de eletricidade, já

que opera com ininterruptas sessões de

aquecimento e resfriamento, levando ralo

abaixo uma infinidade de litros de água.

Para que se obtenha 1 litro de água com

índice satisfatório de pureza, os destilado-

res convencionais chegam a consumir até

48 litros. Alternativas quanto a aplicação

de osmose reversa nos laboratórios tem si-

do utilizadas, porém apresentam alto custo

de manutenção. Portanto, o impasse ambi-

ental referente a essa demanda é algo pre-

mente tanto em escala industrial quanto

acadêmica. Segundo Kamogawa, estudos

realizados envolvendo radiação solar e ul-

travioleta propiciaram a idéia de utilizar o

aquecimento para promover a purificação

exigida pelas análises químicas, permitin-

do a variação necessária de temperatura

para excluir substâncias poluidoras. O ob-

jetivo do sistema é alinhar baixo custo de

produção e ambientalmente correto Nos

sistemas convencionais, para a produção

de 1 m3 de água destilada o custo estimado

é de R$ 280,00 (energia elétrica e água).

Com a proposta do equipamento estima-se

que esse custo possa ser até 20 vezes mais

baixo.

O objetivo do trabalho é propor o de-

senvolvimento do protótipo de um destila-

dor sustentável empregando radiação solar

e materiais descartavéis que será utilizado

no laboratório de Química da UNIUBE.

METODOLOGIA

Levantamento consumo água destilada

Para a construção do destilador sus-

tentável, foi realizado um inventário prévio

do dos roteiros de aulas praticas realizada

semestralmente na instituição, no Labora-

tório de Química, Campus Uberlândia con-

forme Tabela 01.

Tabela 01 – Relação de consumo de agua

destilada.

A partir deste levantamento, obser-

vou-se que o destilador sustentável, terá

que atender a capacidade de produzir 30

L/semestre de água destilada visando aten-

der a demanda do laboratório de química

somente para a execução dos roteiros de

aulas práticas. Totalizando os 54,2 L, a

água destilada excedente foi estimada em

24 L /semestre representa limpeza de vi-

draria e outras finalidades de manutenção e

operação do laboratório de Química da

UNIUBE.

Desenvolvimento do protótipo do

destilador sustentável

O equipamento, que foi montado

em laboratório, é um protótipo construído

com peças de aquecedor solar conforme

orientações de Alano (2006) visando o

posterior adequação para o destilador sus-

tentável conforme apresentado na Figura

01. Para a fabricação do destilador susten-

tável, utilizou-se os materiais 50 caixinhas

de leite longa vida de 1L, 60 garrafas pets

de coca cola 2L, 1 reservatório com capa-

cidade de 300L, 11 metros de cano PVC e

outros acessórios de para a tubulação (joe-

lhos, conexo em T, conexões em L).

Disciplina

Quantidade de

aulas práticas

Quantidade de

Água (L)

Bioquímica 4 6,5

Química Analítica 3 8,5

Química Inorgânica 6 20,6

Química Orgânica 4 9,5

Química Tecnológica 3 3,1

Outras finalidades 6

Total 20 54,2

3

Cálculos teóricos quanto ao dimen-

sionamento do protótipo e a temperatura

obtida na saída para armazenamento foram

realizados. Bem como valores de referen-

cia como latitude da cidade de Uberlândia

e coeficiente térmico da garrafa pet foram

considerados.

Figura 01- Esquematização da circulação da

água no sistema solar

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Inicialmente, lavou-se todo o mate-

rial descartável, garrafas pets e caixinhas

de leite, retirando resíduos de leite e refri-

gerantes. Após secagem do material des-

cartáve, as caixinhas de leite foram pinta-

das com tinta preta fosca com o intuito de

aumentar a absorção de radiação solar con-

forme Figura 1 e dobradas para inserção na

garrafa pet.

Figura 1. Caixinha de leite pintada com

tinta preta fosca e dobradura específica.

Em seguida seguimos as orienta-

ções de Alano (2006), adotamos um único

tamanho para as garrafas pets de Coca Co-

la, ou seja com 22,5cm de comprimento e

com01 corte de 7cm na parte de baixo da

caixa, que servirá de encaixe do gargalo da

próxima garrafa conforme Figura 2.

Figura 2. Encaixe da caixinha de leite com

dobradura específica na garrafa pet.

Dobras específicas nas extremida-

des das caixinhas, aproveitando os vincos

das laterais da mesma, e com mais duas

dobras em diagonal na parte de cima para

que se amolde à curvatura superiorinterna

da garrafa, dando também sustentação à

caixa, mantendo-a reta conforme apresen-

tado na Figura 2. Em seguida, acoplaram-

se as garrafas pets encostada notubo de

PVC, e segindo recomentações de Alano

(2006), iniciamos a confecção do coletor

solar, cada barramento, superior ou inferi-

or, será composto c/ 10 conexões “T”e 10

distanciadores de 08 cm conforme Figura

3.

ÁGUA QUENTE

ÁGUA FRIA

4

Figura 3. Montagem do protótipo do cole-

tor solar.

Cálculos teóricos para o consumo

semestral de água destilada 30 L do labora-

tório de química utilizando a equação Q =

MCp(td – ta) quanto ao coletor solar foram

realizados considerando a radiação solar de

potência média de 0, 86 cal/cm2.min e a

condutividade térmica da garrafa pet de

0,16 w/mK, latitude da cidade de Uberlân-

dia de 18º55´23´´ e ângulo de posiciona-

mento de 30º em exposição a radiação so-

lar. Na verdade a consideração do ângulo

de inclinação no cálculo da área do coletor

supõe que a radiação solar chegue ao cole-

tor perpendicularmente ao plano deste, o

que em última análise permite uma redu-

ção da área do coletor em relação ao cálcu-

lo, considerando o coletor posicionado na

horizontal. Uma temperatura de saída de

água de aproximadamente 56 oC para uma

área de 1m2 (Bejan, 1996).

CONCLUSÕES

O desenvolvimento do protótipo

demonstrou a viabilidade de futura aplica-

ção do mesmo no laboratório de Química

em susbstituição ao destilador convencio-

nal, minimizando o consumo de energia

elétrica e água. Além do baixo custo para

confecção do coletor solar de 1m2

em tor-

no de R$ 80,00. Cálculos teóricos demons-

traram uma saída de tempreratura da água

de 70oC. Experimentos posteriores devem

ser complementados visando avaliar o con-

trole de qualidade da água obtida quanto

aos parâmetros físico-químicos. E compa-

rá-los ao destilador converncional. O traba-

lho proposto visa suprir também o empre-

go dos destiladores que utilizam radiação

solar que são quase inexistentes no Brasil.

Além do desafio para uma aceitação de

larga escala pela sociedade. Bem como

pesquisa e desenvolvimento de novos ma-

teriais e novas tecnologias, para que os

destiladores solares sejam mais eficientes e

acessíveis economicamente, se possível

com a utilização de materiais localmente

disponíveis. Além de incentivar a pesquisa

em institutos e universidades, por meio da

provisão de fundos adequados, conside-

rando que essa tecnologia aumenta a quali-

dade de vida da população assim como

melhora as condições ambientais, pois não

utiliza produtos químicos, combustíveis

fósseis nem eletricidade.

REFERÊNCIAS

AlANO, J.A., Manual aquecedor solar,

2006. Disponível

http://josealcinoalano.vilabol.uol.com.br/m

anual.htm.

BEJAN, A. 1996. Transferência de

Calor. Edgar Bluchen Ltda. São Paulo.

KAMOGAWA Marcos Y.. Destilador usa

energia solar. Revista Cyan. Notícia site

disponível http://www.esalq.usp.br/noticia

BEZERRA, A. M Pesquisador da Univer-

sidade Federal da Paraíba que tem diver-

sos trabalhos sobre destiladores sola-

res.Disponível http://www.les.ufpb.br/, em

05 jan. 2005.