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Tipo do documento: Dissertação
Título: Aplicação de carbeto de silício como material fototérmico em sistemas de dessalinização solar
Título(s) alternativo(s): Application of silicon carbide as a photothermal material in solar desalination systems
Autor: Dantas, Mayra Correia Martins 
Primeiro orientador: Medeiros, Keila Machado de
Primeiro coorientador: Lima, Carlos Antônio Pereira de
Primeiro membro da banca: Cunha, Carlos Thiago Candido
Segundo membro da banca: Freitas, Normanda Lino de
Terceiro membro da banca: Cavalcante, Geralda Gilvania
Resumo: No semiárido brasileiro, durante os períodos de seca, a disponibilidade de água diminui consideravelmente, o que torna essencial o uso de abastecimento por carros-pipa e poços, que frequentemente apresentam com altos níveis de salinidade, o que dificulta seu uso em diversas atividades. Nesse cenário, a dessalinização surge como uma alternativa promissora. Para aprimorar a eficiência dos dessalinizadores, materiais fototérmicos têm sido amplamente empregados para otimizar a transferência de calor. Esta pesquisa investigou o desempenho térmico de dessalinizadores solares do tipo pirâmide assimétrica, com a adição de carbeto de silício (SiC) como material fototérmico, visando aumentar a produtividade de água. Três dessalinizadores foram analisados simultaneamente, utilizando água salobra de um poço artesiano localizado na zona rural de Alagoa Grande/PB. Inicialmente, o SiC foi utilizado em suspensão, e posteriormente misturado à tinta preta nas concentrações de 10% e 20%. Diferentes lâminas de água (1 cm, 2 cm e 3 cm) foram testadas, e os experimentos foram repetidos em dia com condições climáticas distintas. Para observar a influência da espessura da lâmina de água nas mesmas condições climáticas, também foram realizados experimentos variando a lâmina no mesmo dia (1 cm, 2 cm e 3 cm), levando em conta a área da bandeja do dessalinizador. A água foi caracterizada por meio de análises físico-químicas realizadas antes e após o processo de dessalinização. Além disso, foi realizada uma análise térmica para avaliar as temperaturas durante o processo e sua influência na eficiência e produtividade dos dessalinizadores. O material fototérmico foi caracterizado utilizando as técnicas de Fluorescência de Raios-X (FRX), Difração de Raios-X (DRX), Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR), Distribuição Granulométrica (DG) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). A análise por FRX permitiu identificar a composição elementar do SiC, com destaque para um percentual de silício superior a 68%. A técnica de DRX revelou que o SiC possui uma estrutura cristalina predominantemente de uma única fase. O FTIR evidenciou as bandas características do SiC, enquanto a análise de DG indicou um diâmetro médio das partículas de aproximadamente 1,38 μm. O MEV foi essencial para a análise da microestrutura do SiC. Por fim, a análise térmica foi complementada por imagens da câmera termográfica, que possibilitaram a comparação das temperaturas na cobertura dos dessalinizadores.
Abstract: In the Brazilian semi-arid region, during dry periods, water availability decreases considerably, which makes it essential to use water from tanker trucks and wells, which often have high levels of salinity, making it difficult to use them in various activities. In this scenario, desalination emerges as a promising alternative. To improve the efficiency of desalination plants, photothermal materials have been widely used to optimize heat transfer. This research investigated the thermal performance of asymmetric pyramid solar desalination plants, with the addition of silicon carbide (SiC) as a photothermal material, aiming to increase water productivity. Three desalination plants were analyzed simultaneously, using brackish water from an artesian well located in the rural area of Alagoa Grande/PB. Initially, SiC was used in suspension, and later mixed with black paint at concentrations of 10% and 20%. Different water depths (1 cm, 2 cm and 3 cm) were tested, and the experiments were repeated on days with different weather conditions. To observe the influence of the water layer thickness under the same climatic conditions, experiments were also carried out varying the layer thickness on the same day (1 cm, 2 cm and 3 cm), taking into account the area of the desalination tray. The water was characterized by means of physical-chemical analyses performed before and after the desalination process. In addition, a thermal analysis was performed to evaluate the temperatures during the process and their influence on the efficiency and productivity of the desalination plants. The photothermal material was characterized using the techniques of X-ray Fluorescence (XRF), X-ray Diffraction (XRD), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), Particle Size Distribution (PGD) and Scanning Electron Microscopy (SEM). The XRF analysis allowed the identification of the elemental composition of SiC, with emphasis on a percentage of silicon greater than 68%. The XRD technique revealed that SiC has a predominantly single-phase crystalline structure. FTIR demonstrated the characteristic bands of SiC, while DG analysis indicated an average particle diameter of approximately 1.38 μm. SEM was essential for the analysis of the SiC microstructure. Finally, the thermal analysis was complemented by thermographic camera images, which enabled the comparison of temperatures on the surface of the solar desalinizers.
Palavras-chave: Material fototérmico
Carbeto de silício
Dessalinização de água
Energia solar
Área(s) do CNPq: ENGENHARIA SANITARIA::TRATAMENTO DE AGUAS DE ABASTECIMENTO E RESIDUARIAS
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Universidade Estadual da Paraíba
Sigla da instituição: UEPB
Departamento: Pró-Reitoria de Pós-Graduação e Pesquisa - PRPGP
Programa: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental - PPGCTA
Citação: DANTAS, Mayra Correia Martins. Aplicação de carbeto de silício como material fototérmico em sistemas de dessalinização solar. 2025. 117 p. Dissertação (Programa de Pós-Graduação em Ciência e Tecnologia Ambiental - PPGCTA) - Universidade Estadual da Paraíba, Campina Grande, 2025.
Tipo de acesso: Acesso Embargado
URI: http://tede.bc.uepb.edu.br/jspui/handle/tede/5306
Data de defesa: 19-Mai-2025
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