História do LES e sua inserção na pesquisa em energia solar

no Brasil

Prof. Dr. Rogério Klüppel

Prof. Dr. Marco A. W. Cavalcanti

LES/DEER/CEAR/UFPB

A CRIAÇÃO DO LES

• Laboratório da Escola de Engenharia

O Laboratório de Energia Solar da UFPB originou-se de uma proposta dos professores do Departamento de Águas e Energia da Escola de Engenharia,

Cleantho da Câmara Torres, e

Antonio Maria Amazonas MacDowell,

juntamente com o Prof. Júlio Goldfarb

da Faculdade de Filosofia.

A CRIAÇÃO DO LES

• Ano de 1972

Os idealizadores do LES trabalharam a ideia,

definindo linhas de pesquisa e

fazendo contatos com as fontes financiadoras iniciais dos trabalhos:

Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Superintendência do Desenvolvimento do Nordeste.

A CRIAÇÃO DO LES

• 28 de fevereiro de 1973

Assinatura da Portaria 16/73 criando o LES/UFPB1.

Vice-reitor no exercício da reitoria

Prof. José Rolderick da Rocha Leão

Reitor da UFPB

Prof. Humberto Carneiro da Cunha Nóbrega.

A CRIAÇÃO DO LES

• Trio de fundadores com habilidades que se complementavam perfeitamente:

o Ímpeto e dinamismo de Cleantho

o Base de Ciências Térmicas e capacidade de planejamento estratégico de MacDowell

o Entusiasmo, paixão pelo tema e contatos internacionais de Julio Goldfarb

A CRIAÇÃO DO LES

• Supervisor (direção administrativa) – Cleantho

• Coordenador Científico (chefia dos trabalhos de pesquisa) – MacDowell

A CRIAÇÃO DO LES

• Primeira crise do petróleo, desencadeada pelo cartel da OPEP – petrodólares – incipiente aquecimento global (pouca preocupação) – busca de fontes alternativas de energia – investimento na prospecção de jazidas nacionais – criação do Proálcool em 1975 – investimento na formação e fortalecimento de

equipes de pesquisa em energia solar, eólica e biomassa

A CRIAÇÃO DO LES

• UFPB acompanhou o esforço nacional – Laboratório de Energia Solar, na Escola de

Engenharia em João Pessoa;

– Laboratório de Eólica, na Escola Politécnica em Campina Grande;

– Equipe de Biogás, na Escola de Agronomia em Areia.

A CRIAÇÃO DO LES

• Incorporações à equipe inicial – Prof. Paulo Martins de Abreu (Meteorologia -

Escola de Agronomia);

– Emerson Freitas Jaguaribe e Rogério Pinheiro Klüppel (récem contratados - EEUFPB);

– Antônio Souto Coutinho e Arnaldo Moura Bezerra (EEUFPB);

– Zenonas Stasevskas (Instituto de Física).

A CRIAÇÃO DO LES

• Aspecto econômico da “crise energética” e as questões ambientais – Aspecto econômico da “crise energética” -

principal motivação para a criação do LES; – Questões ambientais – preocupação já presente

na equipe inicial e que sempre inspirou os trabalhos do LES e serviu de referência na formação profissional de todos que aqui estudaram;

A CRIAÇÃO DO LES

• Palavras atualíssimas (clarividência da equipe)

“Consumindo de maneira irresponsável recursos energéticos exauríveis e atacando o meio ambiente, o homem se transformou num espantoso animal predatório e só agora se dá conta que sua própria sobrevivência se acha ameaçada.”

Cleantho Torres2 na abertura do 2º Congresso Latino Americano de Energia Solar em 13 de fevereiro de 1978

AÇÕES DO LES

• II Simpósio Brasileiro de Energia Solar – 1 a 5 de setembro de 1973; – 197 participantes3 (de diversos estados e alguns do

exterior); – 3 conferências; – 22 trabalhos (3 de autores estrangeiros e 6 de autoria do

pessoal do LES); – 10 trabalhos sobre radiação solar e suas medições; – Principais resultados obtidos - despertar a comunidade

nacional para o tema e primeiros contatos com equipes de outros países da América Latina.

AÇÕES DO LES

• Solarimetria a tarefa inicial

– objetivo inicial do LES: estudo da energia solar e desenvolvimento de equipamento para aproveitá-la alavancando o desenvolvimento do semi-árido nordestino;

– necessidade: levantamento do potencial energético existente;

– ação: implantação de Rede Solarimétrica do Estado da Paraíba;

AÇÕES DO LES

• Rede Solarimétrica do Estado da Paraíba

– Financiamento: Departamento de Recursos Naturais da SUDENE;

– Equipamentos: heliógrafo de Campbell Stokes e actinógrafo de Robitzch-Fuess para o registro diário da insolação e da radiação global;

– Abrangência: 16 cidades (16 diferentes micro-regiões geo-climáticas do Estado);

AÇÕES DO LES

AÇÕES DO LES

• Rede Solarimétrica do Estado da Paraíba

– Ideia: usar a rede paraibana como modelo e ampliar para atingir todo o Nordeste;

– Descontinuação: transferência do controle da rede solarimétrica para o Departamento de Meteorologia do CCT (Reitorado do Prof. Lynaldo C. de Albuquerque, 1976-1980);

– LES: estação solarimétrica e estação meteorológica de superfície (dados coletados serviram aos trabalhos de pesquisa do LES e de outros órgãos da UFPB);

AÇÕES DO LES

• Alta Concentração

– Forno solar de eixo horizontal: componentes doados pela equipe do ITA (S. José dos Campos);

– Equipe: chefiada pelo Prof. Goldfarb modificou e montou;

– Experimentação: metalurgia solar de scheelita e molibdenita;

– Importância: uma das primeiras linhas de trabalho do LES.

Forno solar de eixo horizontal

Inauguração do Forno Solar do LES em outubro de 1974, vendo-se no primeiro plano, da esquerda para a direita os professores: Cleantho Torres, Antônio MacDowell, o Reitor Humberto Nóbrega, João Chrisóstomo Paiva, Eurípedes Nóbrega e Júlio Goldfarb

Forno solar de eixo horizontal

Forno solar de eixo vertical

AÇÕES DO LES

• Secagem de frutas (1974)

– Base do projeto: artigo de um Boletim da Academia de Ciências da URSS, de 1957, foi laboriosamente traduzido pelo Prof. Goldfarb;

– Inspiração: desenhos de secadores solares desenvolvidos no Cazaquistão, inspiraram os primeiros secadores solares de exposição direta projetados e testados no LES;

– Experimentação: secagem solar de bananas, abacaxis, cajus e mangas (empolgação do Prof. Paulo Abreu, Eng. Agrônomo);

AÇÕES DO LES

• Secagem de frutas (1974)

– Incorporação à equipe:

oProf. Nivalson Fernandes de Miranda, e

oProf. Laércio de Carvalho;

do Departamento de Farmácia;

–Atuação: controle biológico e nutricional dos produtos secos6;

Secagem de frutas

Primeiro secador solar de exposição direta construído no LES em 1973.

AÇÕES DO LES

• Secagem de grãos (1980)

–Durante os anos 80 os trabalhos com secagem passaram a enfocar o processamento de grãos em silos secadores e depois a atividade foi encerrada;

Secadores acoplados a silos com convecção natural e convecção forçada

AÇÕES DO LES

• Destilação Solar

– Chefe da Equipe: Prof. Cleantho;

–Motivação: preocupações com a escassez hídrica da região nordestina;

–Objetivo principal: estudar e otimizar o desenho construtivo de destiladores solares de efeito simples;

AÇÕES DO LES

• Destilação Solar

– Contribuição externa: Visita do Prof. Everett Howe da Universidade da Califórnia (permitiu queimar etapas e fixar o desenho dos destiladores usando material disponível localmente para construir protótipos em escala real);

Destilação Solar

O Prof. Everett Howe (d) se diverte ensinando a construção dos destiladores solares aos jovens engenheiros do LES.

Dessalinizador de água

AÇÕES DO LES

• Coletores para Aquecimento de Água – Importância: estudo de coletores é fundamental

para a conversão térmica da energia solar. – Destaque: primeiros trabalhos publicados no

Brasil foram realizados no LES; – Experimentação inicial: comparação de um

coletor hemisférico com um coletor plano, mostrando a vantagem do último7;

– Resultados relevantes: impacto na indústria nacional de aquecedores solares;

Coletores para Aquecimento de Água

Teste de um coletor solar com absorvedor hemisférico comparado a um outro de placa plana, na Escola de Engenharia durante maio de 1973. Tanque de 500 litros e coletor com 2,0m de diâmetro.

Coletores planos para aquecimento de água

AÇÕES DO LES

• Coletores para Aquecimento de Água – Dificuldades iniciais: precariedade instrumental dos primeiros

tempos. – Cooperação: Acordo de Cooperação Bilateral com o KFA (Centro

de Pesquisas Nucleares) de Jülich na Alemanha Federal, mantido com apoio do CNPq e do DAAD;

– Objeto: equipamento de medição para testar coletores planos; – Resultados relevantes: instrumentação adequada para medição de

temperatura e radiação solar; – A experiência obtida com teste de coletores embasou a

participação de dois pesquisadores do LES na elaboração da proposta que resultou na Norma NBR 10184 da ABNT em 1988.

Coletores planos para aquecimento de fluido para ciclo Rankine

AÇÕES DO LES

• Refrigeração Solar –Objetivo: “Produzir frio” usando o calor do

Sol. – Trabalhos pioneiros: Prof. Antônio Coutinho8

a partir de 1974; – Trabalhos posteriores: Prof. Rogério Klüppel; – Contribuição externa: Prof. Rudolf Sizmann

(Universidade Ludwig Maximilans de Munique, 1983);

AÇÕES DO LES

• Refrigeração Solar – Direcionamento dos estudos: refrigeração por

adsorção sólida. – Contribuição interna: Paulo Vodianitskaia

(mestrando) ajudou a construir e testou no LES a primeira geladeira do mundo usando o par sílica-gel/água9;

– Ampliação dos estudos : climatização ambiental – Outras contribuições internas: Antônio Pralon e

José Maurício Gurgel;

Geladeira solar por adsorção (silica-gel/água e silica/gel/etanol)

Klüppel-Vodianitskaya-Gurgel 2004/2006

LES/CEAR/UFPB Gurgel- 2012

Geladeira fotovoltaica

CEAR/LES/UFPB

AÇÕES DO LES

• Fogões solares

–Entusiasta: Prof. Arnaldo Moura Bezerra;

–Motivação: preocupação com o uso da lenha como combustível para cozimento;

–Dificuldades: alta nebulosidade do litoral nordestino;

Fogões solares

AÇÕES DO LES

• Algumas outras ações

– concepção ou adaptação de bombas hidráulicas para irrigação;

– purificação de água; – elementos passivos na climatização de ambientes

(arquitetura bioclimática); – piscina solar (armazenamento de energia térmica); – Instrumentação; – desenvolvimento de superfícies seletivas; ...

Sistema fotovoltaico para bombeamento de água

AÇÕES DO LES

• Pós-Graduação em Engenharia Mecânica

– O trabalho de pesquisa evidenciou: carências na formação da equipe; necessidade de aprofundamento teórico; pessoal capacitado para o mercado de trabalho nacional; – Ação: criação do Curso de Pós-Graduação em Engenharia

Mecânica (Mestrado), CPGEM, 2º semestre de 1975; – Destaque: primeiro curso de pós-graduação do CT; – Base: docentes da área térmica do DTM;

AÇÕES DO LES

• Pós-Graduação em Engenharia Mecânica

– Ação seguinte: ampliação do Curso de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica (mestrado) com outras áreas de concentração;

– Ação posterior: criação do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, PPGEM, 1995/1996, incluindo o Doutorado;

– Destaque: primeiro Doutorado em Engenharia Mecânica do Norte-Nordeste;

AÇÕES DO LES

• Pós-Graduação em Engenharia Mecânica

– Legado: até 2010 a área Térmica/Termofluidos do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica (mestrado e doutorado) formou:

109 Mestres (de 219); 39 Doutores (de 80); Entre 2008 e 2010: 32 publicações em

Periódicos qualificados.

CRIAÇÃO DO CEAR

LES

M

PPGEM

D

+ DEE

CEAR

CGEE PPGEE DEE DEER PPGEE CGEER

LES

• Obrigado pela atenção!