Estudo via CFD de um sistema de condensação de vapor do ar atmosférico por efeito Peltier

Abstract

Uma grande área no nordeste do Brasil, conhecida como Sertão, é considerada uma região semiárida com escassez de recursos hídricos, o que causa impactos negativos em seu desenvolvimento social e econômico. Diversas alternativas à falta de água, como lagos artificiais, transposição de rios ou métodos alternativos para a coleta de águas pluviais, mesmo quando apoiadas pelo governo local por meio de programas sociais, ainda não solucionaram definitivamente o problema. Neste trabalho foi desenvolvida uma metodologia de análise de um pequeno sistema, baseado no efeito Peltier, capaz de condensar o vapor de água do ar atmosférico, objetivando suavizar a escassez hídrica. Esta metodologia envolve estudo da condensação através de simulações numéricas, considerando diversas condições climáticas, utilizando o software ANSYS CFX para calcular a vazão condensado e a taxa de transferência de calor através de uma superfície resfriada por pastilhas Peltier. Os resultados das simulações numéricas foram inseridos em um algoritmo desenvolvido para calcular a potência elétrica consumida pelo sistema. operando nas condições específicas do sistema e determinar sua eficiência. A cidade de Arcoverde, localizada no Sertão, foi selecionada como referência para obtenção de dados do clima, considerando as mudanças sazonais. De acordo com os resultados das simulações numéricas, caso o condensador operasse na cidade selecionada, a vazão de condensado de até 3,89 L/dia, a depender das condições climáticas do momento. A eficiência do sistema, de acordo om os resultados obtidos, alcançou o valor máximo de 2,81 kg/kWh sob as condições climáticas consideradas. Estes números indicam que o sistema analisado é comparável a desumidificadores comerciais, que comumente apresentam eficiência da ordem de 3 a 4 kg/kWh. Assim, o potencial do sistema para uso como ferramenta residencial contra a falta de água se mostrou promissor. O uso de células fotovoltaicas para suprimento elétrico do sistema é uma solução apropriada para comunidades isoladas em regiões de radiação solar razoável.