O Refrigerador Solar do LES - UFPB (maio de 2004)

O Laboratório de Energia  Solar da Universidade Federal da Paraíba (LES-UFPB) em João Pessoa,  Desenvolveu uma máquina de refrigeração  que funciona com energia térmica solar podendo produzir até 10 Kg de gelo por dia. O protótipo foi instalado junto ao Laboratório e está em fase de testes.

Em avaliações feitas em setembro de 2003 sua produção alcançou  6Kg de gelo por dia a uma temperatura de -3 º C. O trabalho, coordenado pelo Prof. Dr. Antônio Pralon Ferreira Leite,  vem sendo desenvolvido há quatro anos com o apoio financeiro do CNPq e do Banco do Nordeste e conta com a parceria científica de uma Universidade Francesa. Estivemos na Capital paraibana para saber do  empreendimento e conhecer mais sobre este refrigerador solar que é inédito no Brasil.

PIONEIRISMO NO BRASIL

Segundo o Prof. Pralon, apesar de já ter havido no Brasil experiências anteriores, inclusive no próprio LES,  com refrigeração utilizando energia solar, esta máquina é a primeira concebida para produzir gelo. Seu funcionamento se dá por ciclo de adsorção (Interação de um sólido com o fluido, sem reação química). Os grandes diferenciais desse tipo de refrigeração é requerer apenas energia térmica e não necessitar de partes móveis.  Pralon vê como grande beneficiário potencial as comunidades agrícolas e pesqueiras, principalmente as que não dispõem de energia elétrica e ou dependem do diesel para conservação de alimentos. A simplicidade de operação e manutenção são outros  fatores positivos. Ele   também não vê dificuldades para uma futura produção em série no Brasil, afirmando que quase todo o material utilizado no protótipo é facilmente encontrado no mercado nacional. Acrescentou ainda que uma nova fase da pesquisa será destinada a oferecer a industria a possibilidade de fabricar todos componentes da máquina. Quanto ao custo para produção não há projeção, "Ainda estamos numa etapa anterior, mas temos estudos publicados por nossos parceiros franceses que indicam, para máquinas industriais, usando o mesmo princípio do protótipo do LES, custos da ordem de 10 a 20% a menos que as convencionais"  disse ele.

NOVAS PESQUISAS AMPLIAM A APLICABILIDADE

Pralon também esclareceu que o modelo atual é mais próprio para região de semi-árido ou regiões onde a predominância de sol é ampla durante o ano todo ou, pelo menos, no período de produção dos alimentos a serem conservados. Duas características do protótipo podem ser fatores limitadores do seu uso em outras condições, principalmente quando se necessitar de uma produção estável ou programada. Ambas estão ligadas ao fato da fonte térmica ser a radiação solar:

• A produção intermitente - a máquina só produz gelo durante a noite.
• A variação da produção com as condições climáticas - em dias nublados por exemplo, a produção cai sensivelmente.

Para contornar tais limitações e ampliar o potencial de aplicação, o LES já conta com um novo projeto que será financiado pela Petrobrás e gerenciado  pelo CNPq para introdução do gás natural como apoio. Um novo equipamento será desenvolvido e acoplado ao protótipo, formando um sistema híbrido.

A nova configuração garantirá estabilidade e flexibilidade  à produção de gelo,  sendo o  gás natural o responsável por essa garantia, enquanto que a energia solar continuará sendo utilizada como fator de economia.  Importante salientar que a versão híbrida não invalida a atual, exclusivamente solar, tratando-se de uma opção  complementar para casos onde sejam evidenciadas suas restrições.

O QUE FICAMOS SABENDO SOBRE REFRIGERAÇÃO POR ADSORÇÃO

A refrigeração por adsorção utiliza um ciclo térmico que se vale da capacidade de alguns sólidos adsorverem (fixarem moléculas de outras substâncias em sua superfície) vapores de um dado refrigerante em determinadas condições de temperatura e pressão. Nos sistemas de refrigeração por adsorção, este sólido é denominado adsorvente. O fluído refrigerante que deverá trabalhar alternadamente nos estados de vapor e líquido é denominado adsorvato ou simplesmente refrigerante.

O refrigerador por adsorção mais simples possui três partes básicas:  reator, condensador e evaporador que são interligados por tubos. O adsorvente é disposto no reator. Inicialmente são dadas as condições para que haja a adsorção até próximo ao ponto de concentração máxima. Em seqüência, através do fornecimento de calor ao reator,  se consegue a dessorção (liberação das moléculas ) pelo aumento da temperatura. O vapor liberado, através da própria expansão, é transferido pela tubulação  para o condensador. A temperatura mais baixa no condensador e a  pressão elevada, pelo aquecimento no reator, provocam a liquefação de boa parte do refrigerante contido nesse recipiente. Nesse estado ele é transferido para o evaporador por gravidade. A pressão do sistema é mantida num patamar alto enquanto houver fornecimento de calor no reator.

Uma nova fase se inicia com o corte no fornecimento de calor ao reator e seu consequente resfriamento. A diminuição de temperatura no reator provoca a queda de pressão de todo o sistema, já que as câmaras são interligadas. Com a diminuição de pressão do sistema, o líquido depositado no evaporador passa a evaporar roubando calor e provocando o efeito frigorífico. A massa de vapor produzida no evaporador transfere-se para o reator onde é adsorvida. O processo é mantido enquanto houver potencial de  adsorção no reator suficiente para manter a pressão do sistema abaixo do valor da "pressão de vapor" do refrigerante.

  

Em comparação com a refrigeração por ciclo de compressão, o de adsorção tem um rendimento térmico menor. Mas, por sua capacidade de funcionar exclusivamente com uma fonte térmica, pode se tornar bastante vantajoso em algumas aplicações tais como a solar, ou onde o calor seja resíduo térmico de outros processos, ou ainda, onde não houver rede pública de eletricidade.

CARACTERÍSTICAS DA MÁQUINA DE GELO DO LES-UFPB

Fonte Térmica: Coletor térmico  solar plano de 1 m² com concentrador auxiliar focado na face inferior
Adsorvente: Carvão ativado
Adsorvato (refrigerante): Metanol
Produção nominal: 10 Kg / dia

EQUIPE TÉCNICA

Prof. Antônio Pralon Ferreira Leite - Coordenador
Prof. Francisco Antônio Belo - Pesquisador
Marcelo Bezerra Grilo  - Aluno de pós-graduação
Rodrigo Ronelli Duarte de Andrade - Aluno de pós-graduação
Jorge Luís F. Peixoto de Moura - Aluno bolsista de iniciação científica
João de Deus  Nunes - Técnico
Luiz Francisco da Cruz - Técnico