O projeto iniciou-se com o estudo dos elementos que faziam parte da nossa proposta fundamental, ou seja, equipamentos, materiais e instrumentos que seriam utilizados na nossa bancada de adsorção: células peltier, P.C.M. (phase change material), balança digital e vaso de pressão cilíndrico.

Durante os primeiros meses esses elementos foram avaliados por cada componente e foi realizado um encontro onde todos puderam explanar sobre cada pesquisa. Minha contribuição foi relacionada ao uso de células peltier (princípios físicos que explicam o fenômeno, composição, modo de operação, aplicações e cotações de valores).

Num segundo momento do projeto nos deparamos com alguns equipamentos vindos do L.E.S. (laboratório de energia solar) da UFPB: um trocador de calor aletado com placas paralelas feito de aço inoxidável, uma espécie de vaso de pressão prismático na forma de um paralepípedo com menos de 3 mm de espessura, onde podia ser inserido o trocador, e uma tampa para tal prisma, de forma que todo o conjunto fosse selado e operasse sob vácuo.

Avaliamos todo aparato recebido e percebemos o que deveria ser feito para montar o sistema e iniciar os testes. Traçamos tarefase objetivosindividuais e começamos a selecionar outros elementos necessários e a montá-los aos poucos formando um conjunto único, fato tal que trouxe a tona vários problemas como necessidade da instalação de um flange num das faces do prisma, dificuldade na vedação, nivelamento da bomba de vácuo ao vaso de pressão, falta de rigidez da estrutura desse último e montagem de um conector para o sensor de pressão.

Ao discutirmos sobre todos os empecilhos, fomos convergindo para certas soluções, das quais participei ajudando na montagem de um conector elétrico que interligasse o sensor de pressão a um multímetro, usinando uma borracha nitrílica no formato da borda do vaso de pressão de modo que tivéssemos apenas um único pedaço, e participando de vários processos de cotações de preços de bens e serviços para o projeto.

Concluídos os estudos e intervenções necessárias partimos para o real teste do sistema, acoplando a bomba de vácuo através de conexões ao vaso de pressão e selando este com a solução prática que havíamos pensado (borracha nitrílica e “grampos sargento”). Após os primeiros testes chegamos à conclusão que a forte deflexão de todas as paredes do “caixão” atrapalhava e muito no processo de manutenção da vedação, além de deformar muito, elasticamente, os trechos que continham soldas.

Como paliativo instalamos alguns trechos de madeira, utilizada para sustentação de telhados, de forma que estas evitassem a deformação lateral do vaso de pressão, por conseguinte reduzindo a deformação nas bordas do mesmo e evitando a perda da vedação. O resultado desse processo foi catastrófico, após poucos minutos de operação as ferramentas que utilizamos para auxiliar na resistência a deformação acabaram deslizando nas paredes internas do vaso, fazendo com que a carga voltasse a ser aplicada em sua totalidade ao corpo do “caixão” acarretando numa deformação brusca e plástica nas zonas próximas as soldas como mostram as figuras 2,3 e 4.

Após a falha, percebemos que a fabricação e/ou dimensionamento feito na época de elaboração do vaso foi errôneo, logo construímos uma estrutura mais robusta, ainda de madeira. Em paralelo outro colega de projeto, Wesley, dimensionava um sistema de reforço feito com barras de aço inox, pois a madeira além de conter muita umidade, o que é um empecilho para alcançarmos a condição de vácuo, exige um grande volume de material para suportar a carga necessária o qual não dispomos quando o trocador de calor for inserido no “caixão”.

Após a reestruturação do “caixão” com a contratação de serviços de funilaria pudemos continuar os testes utilizando a nova estrutura interna de madeira. Nesse ponto percebemos que mesmo sem a deformação excessiva do vaso, problemas de vazamento de ar estavam acontecendo, logo decidimos criar uma espécie de flange “externo” a borda do sistema composto por duas peças simétricas, aplicando uma carga mais distribuída e imposta por parafusos, ao invés dos “grampos sargento” (C-clamps).

Realizamos um brainstorm e selecionamos a melhor idéia, dimensionei juntamente com outro colega de projeto, Leonardo, toda estrutura citada anteriormente levando em consideração a necessidade de uma boa distribuição de carga, aliada a uma massa reduzida, utilização de parafusos para aplicação de carga e facilidade de instalação, o resultado dessa etapa pode ser visto na figura 5.

Após a elaboração do projeto e dos desenhos de construção foi fabricada tal estrutura, por uma empresa contratada, e montada sobre nosso sistema, se mostrando satisfatória à função a qual se propunha.

As diversas cargas aplicadas às bordas do vaso de pressão levaram a borracha nitrílica a se deformar plasticamente, tornando-se inviável seu uso, devido ao aumento de duas de suas dimensões, logo tivemos que cortá-las, retirar parte do material e utilizar uma técnica conhecida como “rabo de andorinha” nas junções necessárias para que fosse possível a realização de novos testes.

Em paraleloa estesproblemas e soluções, fiquei com a atribuição de realizar um teste de estanqueidade no trocador de calor (figura 6), para tal tive de procurar conexões a serem instaladas nos tubos de aço inox que compunham a entrada e saída de fluido do equipamento. Dificultoso foi o processo de encontrá-las fabricadas no mesmo material que o tubo, pois todos os elementos encontrados eram compostos apenas por bronze (utilizados geralmente em aplicações de refrigeração e automotivas). As conexões corretas foram obtidas através da cessão de outros colaboradores externos ao projeto e instaladas permanentemente nas extremidades do tubo.

Foram realizados dois testes, no primeiro utilizou-se ar comprimido, pressurizando os tubos e analisando-se o decréscimo do valor de pressão e o segundo, configurou-se pela imersão desse trocador pressurizado dentro do vaso de pressão cheio d’água, no qual se constatou a boa estanqueidade do trocador e a falha numa solda da face lateral do “caixão” onde houve passagem de água.

O problema de vedação do vaso prismático foi encarado de duas formas: a solda pode ter sido feita de tal forma que resultou em poros que possibilitassem a passagem de líquidos ou o processo de recondicionamento do corpo do vaso após a falha ocorrida pode ter afetado essa porção do mesmo ocasionando vazamento. O próximo passo será a convocação de uma empresa especialista em metalurgia da soldagem, para que possa ser avaliada tanto a falha presente como os outros pontos que exibem soldas. A solda poderá ser refeita por completo ou recoberta em partes a depender dos resultados das análises metalográficas.

Em paralelo a todos esses eventos vem sendo dimensionado pelos colegas de projeto, Wesley e Leonardo, um vaso de pressão cilíndrico que utilizaremos num próximo momento conjuntamente às células Peltier e ao material PCM.