Tecnologia Científica

'Harpa de nevoeiro' colhe águamesmo no nevoeiro mais leve
O que vocêganha quando cruza uma nova abordagem para a coleta de águacom um leve nevoeiro? A resposta: muito mais águado que vocêesperava.
Por Alex Parrish - 18/04/2020


Jonathan Boreyko e Brook Kennedy inspecionam uma harpa de neblina na Fazenda
Kentland. Crédito: Peter Means da Virginia Tech.

O desenvolvimento da harpa de nevoeiro, um emparelhamento interdisciplinar de engenharia da Virginia Tech com o projeto biomimanãtico, foi relatado pela primeira vez em 2018. A esperana§a por trás do desenvolvimento da harpa de nevoeiro era simples: em áreas do mundo onde a águaéescassa, mas a nanãvoa estãopresente, o que pode ser usado a águado nevoeiro pode se tornar uma opção sustenta¡vel. Enquanto as redes de neblina já estãoem uso, a eficiência superior da harpa de neblina pode aumentar drasticamente o número de regiaµes em todo o mundo onde a colheita de neblina évia¡vel. A diferença estãona estranha capacidade da harpa de nevoeiro de derivar águade um nevoeiro menos denso do que seus antecessores.

A abordagem em parceria tem sido uma combinação de novo design com a ciência existente. A ciência iniciou com o professor assistente Jonathan Boreyko, do Departamento de Engenharia Meca¢nica da Faculdade de Engenharia. Seu grupo colocou a hipa³tese da abordagem da harpa e caracterizou o desempenho dos prota³tipos da harpa. O desenvolvimento do design foi liderado pelo professor associado Brook Kennedy, do Departamento de Design Industrial da Faculdade de Arquitetura e Estudos Urbanos. O desenvolvimento de produtos e o conhecimento de materiais de Kennedy levaram o projeto a um ponto em que poderia ser prototipado e testado em ambientes do mundo real. O financiamento inicial veio do Instituto de Criatividade, Artes e Tecnologia.

"Bilhaµes de pessoas enfrentam escassez de águaem todo o mundo", disse Kennedy. "Consideramos que a harpa de neblina éum a³timo exemplo de uma invenção relativamente simples e de baixa tecnologia que aproveita a percepção da natureza para ajudar as comunidades a atender a s suas necessidades mais ba¡sicas".

O projeto "harpa" usa fios paralelos para coletar águaambiente do nevoeiro, enquanto a tecnologia atual em uso em todo o mundo depende principalmente de uma malha de tela. A teoria comprovada em laboratório para o novo dispositivo era que os fios paralelos são mais eficientes na coleta de a¡gua, evitando entupimentos e melhorando a drenagem no coletor. Os testes iniciais de pequena escala dos pesquisadores mostraram que, em condições de alto nevoeiro, suas harpas ultrapassavam aquelas com malhas por um fator de dois para um.

Os testes foram literalmente movidos para o campo. Nos campos abertos da Kentland Farm, da Virginia Tech, Brandon Hart, então graduado, construiu estruturas cobertas para impedir que as chuvas causassem impactos. Sob essas coberturas, as harpas de nevoeiro foram colocadas lado a lado com três colhedoras de malha diferentes: uma com dia¢metros de arame equivalentes a  harpa, uma com um tamanho de arame mais ideal para a colheita e uma usando malha Raschel - uma malha feita de fitas do painel em matrizes em forma de V entre suportes horizontais. Atualmente, essa malha em forma de V éa mais popular entre os locais de colheita de neblina em todo o mundo.

"Mas perceber em nossos testes de campo que podemos obter até20 vezes mais a¡gua, em média, em um nevoeiro moderado, nos da¡ esperana§a de que possamos melhorar drasticamente a amplitude das regiaµes onde a colheita de nevoeiro éuma ferramenta via¡vel para obter águafresca e descentralizada".

 Jonathan Boreyko

Enquanto as condições de neblina pesada foram usadas no laboratório, as condições reais de neblina em torno da Virginia Tech são geralmente muito mais leves. Quando os testes de campo comea§aram, Boreyko e Kennedy estavam canãticos de que o nevoeiro dispona­vel forneceria o feedback necessa¡rio para realizar testes adequados. Eles foram agradavelmente surpreendidos.

Quando a neblina começou a rolar sobre as colinas do New River Valley, as harpas de neblina sempre mostravam resultados. Sob neblina fina, os tubos de coleta dos coletores de malha eram completamente desprovidos de gotejamentos. Mesmo quando a densidade do nevoeiro aumentava, as harpas continuavam superando seus companheiros. Dependendo da densidade do nevoeiro, isso variava de duas vezes mais a quase 20 vezes.

Reunindo estudos de laboratório e dados de campo, os pesquisadores determinaram que o potencial de coleta éo resultado de vários fatores. O maior deles éo tamanho das gotas de águacoleciona¡veis ​​entre a malha e a harpa. Para ser colhida nos dois casos, a águadeve ser capturada na malha ou harpa a  medida que o ar passa, viajando para baixo nos pontos de coleta por gravidade. As harpas de nevoeiro usam apenas fios verticais, criando um caminho desimpedido para quedas ma³veis. Os coletores de malha, por outro lado, tem construção horizontal e vertical, e as gotas de águadevem ser significativamente maiores para cruzar as pea§as horizontais. Em testes de campo, os coletores de malha exigiam rotineiramente gota­culas que atingiam um tamanho aproximadamente 100 vezes maior do que as das harpas antes de descer. A águaque nunca cai simplesmente evapora e não pode ser coletada.

"Na³s já saba­amos que, sob forte neblina, podemos obter pelo menos duas vezes mais a¡gua", disse Boreyko. "Mas perceber em nossos testes de campo que podemos obter até20 vezes mais a¡gua, em média, em um nevoeiro moderado, nos da¡ esperana§a de que possamos melhorar drasticamente a amplitude das regiaµes onde a colheita de nevoeiro éuma ferramenta via¡vel para obter águafresca e descentralizada".

 

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