Secagem solar

A energia solar apresenta-se como alternativa de grande interesse pelas suas qualidades e características de grande potencial, largamente disponível em todo Brasil e principalmente no Nordeste.

Os secadores solares podem ser classificados de dois tipos: secador de exposição direta ou indireta, sob convecção natural ou forçada. O secador de exposição direta é assim

chamado em virtude do produto receber diretamente a radiação solar e o secador de exposição indireta é, normalmente, um coletor solar adicionado a uma câmara de secagem com bandejas, onde o produto será distribuído, e ainda se pode ter uma chaminé para que haja uma melhor circulação na câmara e consequentemente no produto (JUAMILY et al., 2007). O secador pode ser construído de diversos materiais como: chapas metálicas, madeira, alvenaria, perfil de alumínio e muitos outros materiais reciclados. A placa ou chapa para absorção da irradiação incidente pode, simplesmente, ser uma folha metálica de zinco pintada de preto fosco ou usar um material mais seletivo para aumentar a temperatura da placa. A escolha do material passa a ser função da eficiência do secador, da qualidade do produto final, dos custos e tempo de vida útil do mesmo. O sistema é isolado termicamente por um material de baixa condutividade térmica para evitar perdas de calor e na cobertura pode-se usar tanto vidro quanto plástico transparente com espessura definida no projeto (PLOTTER et al., 2006).

Segundo Nijmeh et al. (2006), dentre as tecnologias existentes para o aproveitamento de energia solar, destaca-se o secador solar multiuso para produtos naturais (frutos, grãos, sementes, castanhas e ervas medicinais, entre outros), desenvolvido e testado pelo Instituto Nacional de Pesquisa da Amazônia. No processo de secagem é importante observar a posição que permite uma máxima insolação, ou seja, radiação aproximadamente perpendicular durante todo o ano (NIJMEH et al., 2006). Segundo Nunes et al. (2015), no caso de Campina Grande a melhor inclinação deve ser de 17º, podendo variar de 15º a 22º em direção do Norte geográfico.

Segundo Fioreze (2004), a propagação da radiação solar é do tipo eletromagnética e a Terra recebe essa radiação em pequenos comprimentos de onda e emite com comprimento de onda do tipo grande (infra vermelho). Quando a radiação solar incidente atinge a cobertura do secador, parte é absorvida e causa uma elevação da temperatura no interior do secador, consequentemente provoca a elevação da energia térmica, resultando em uma radiação com um grande comprimento de onda de baixa frequência. Essa radiação é retida no interior do secador, provocando o efeito estufa (Figura 2.3).

Segundo Gomes (2007), quando a superfície absorvedora do secador é pintada de preto fosco, favorece o efeito estufa no interior do coletor solar.

Na Figura 2.4, é apresentado um clássico secador solar de exposição direta, onde o produto a ser seco é colocado no interior do secador constituído de uma caixa, uma superfície

translúcida que pode ser de vidro ou policarbonato, uma entrada de ar com temperatura ambiente e uma saída de ar aquecido, onde o ar que circula da entrada para saída pode ser movido por convecção natural ou forçada.

Figura 2.3. Efeito estufa no secador solar.

De acordo com Nunes (2016), é necessário o fornecimento de energia na forma de calor para a retirada da umidade do produto e um agente de transporte para remover o vapor de água formado na superfície do produto a ser seco. A circulação de ar, na câmara de secagem, tem como finalidade transportar a umidade removida do produto para o ambiente. A retirada da umidade do produto pode ser obtida por convecção natural ou com a utilização de sistemas de exaustão ou ventilação com soprador aumentando a velocidade de circulação do ar no interior do secador, promovendo desta forma à convecção forçada. A Figura 2.4 apresenta um esquema de um secador solar com convecção natural. Na Figura 2.5, mostra-se um outro esquema de secagem solar sob convecção forçada com radiação incidente com exposição direta do material (GOMES, 2007).

Figura 2.4. Esquema de secador solar de exposição direta com convecção natural (GOMES, 2007).

Refletida Absorvida Transmitida Radiação Solar Incidente Enclausuramento da Radiação Aumento da Temperatura EFEITO ESTUFA

Figura 2.5. Esquema de secador solar de exposição direta com convecção forçada (GOMES, 2007).

Smitabhindu et al. (2008) desenvolveram um modelo matemático para um sistema otimizado que melhora a secagem de banana, assistido por energia solar. A literatura apresenta vários resultados positivos decorrentes da utilização da convenção forçada nos sistemas de secagem solar; entretanto poucos trabalhos têm utilizado essa estratégia, na otimização dos sistemas de secagem alimentados por energia solar para frutas tropicais.

Segundo Grilo (2013) a principal fonte de energia no nosso planeta é o sol: diretamente pela luz e pelo calor; indiretamente porque é a energia solar que alimenta parte da vida na Terra, ela é responsável pela chuva, pelo vento e até pela formação dos combustíveis fósseis que são energia solar transformada em energia química. Neste século XXI, a utilização combinada dos vários tipos e fontes de energia, com ênfase nas energias renováveis é o caminho para construção de uma sociedade equilibrada que utiliza de forma eficiente os recursos energéticos proporcionando qualidade de vida elevada e promovendo o desenvolvimento sustentável.

O Brasil é uma potência energética. A natureza forneceu fartos territórios com elevada incidência do recurso solar, terras agriculturáveis para produção de biomassa energética, recursos hídricos com elevado potencial energético e agora, com as recentes descobertas do pré-sal, colocou o Brasil definitivamente como líder mundial na área dos recursos energéticos. Precisamos estar atentos e preparados para fazer as escolhas corretas e desenvolver as tecnologias mais eficientes para consolidar nossa liderança e ser exemplo para o mundo. A grande importância da energia solar vem despertando o interesse de muitos pesquisadores (GRILO, 2007; PRAKASH e KUMAR, 2013; SAVICKI, 2007).

O Nordeste tem uma grande incidência de irradiação solar e praticamente toda essa energia é desperdiçada, energia limpa e gratuita. Em busca de uma solução e também de expandir a matriz energética brasileira, o governo está investindo cerca de R$ 228,63 por MWh, o que resulta na contratação de 122 MW de energia solar com a construção de 6 parques de geração de energia solar, a maioria no interior do estado de Pernambuco, o que demandará um investimento de 597 milhões de Reais (GRILO, 2007).

Segundo Savicki (2007), pesquisadores de várias universidades brasileiras, utilizam a energia solar em diversas aplicações como: processos de secagem de frutas e grãos, aquecimento de água, calefação de ambiente, refrigeração por ciclo de absorção e adsorção, destiladores solares por efeito térmico, entre outras.

A energia solar em si não custa nada e é imune às flutuações nos preços das outras formas de energia. Com o avanço da tecnologia, ela pode ser convertida e usada de várias formas diferentes: fornecimento de eletricidade, calefação, resfriamento, transporte iluminação e potência mecânica; sem contar que a maioria dos métodos usados gera poucos problemas ambientais. A desvantagem da energia solar está no fato de não ser de fluxo contínuo, embora seja possível coletar e armazenar. Trata-se de uma energia intermitente, com fluxo interrompido pelas noites e pelos dias nevoentos; podendo ser supridos com outros investimentos (PENEIRO et al., 2010).

A eficiência do sistema de secagem com energia solar é afetada pelas propriedades dos materiais de secagem, por exemplo, teor de água, tamanho, forma e geometria, bem como as condições ambientais, radiação solar, temperatura, umidade relativa, velocidade e pressão atmosférica do ar ambiente. Testando 12 secadores diferentes, a eficiência térmica máxima encontrada foi 22,1% para o secador de gabinete, 21,4% para o secador de rack e 21,7% para o secador de túnel (JOSHI et al., 2005).