BR112019009923A2

BR112019009923A2 - sistema digital de aquecimento de fluido

Info

Publication number: BR112019009923A2
Application number: BR112019009923A
Authority: BR
Inventors: Gikling Andrew; Plourde Brian; Plourde Douglas; Abraham John; Pakonen Richard
Original assignee: Wts L L C
Priority date: 2016-11-18
Filing date: 2017-11-20
Publication date: 2019-09-17
Also published as: EP4080134A1; CO2019006027A2; CN110177981B; US20220003428A1; WO2018094330A1; US11920801B2; EP3542107A1; EP3542107B1; US20180142905A1; US10989420B2; WO2018094330A9; PE20191072A1; CN110177981A

Abstract

um sistema digital de aquecimento de fluido pode incluir um sistema de coleta solar configurado para focar a luz solar em um eixo focal, um elemento de fluxo alongado disposto e configurado para transportar fluido ao longo do sistema de coleta solar no eixo focal, um conjunto de controle de fluxo que compreende uma válvula controlada digitalmente configurada para controlar o fluxo do fluido no elemento de fluxo alongado, de modo que os patógenos presentes no fluido sejam substancialmente inativados antes do fluido sair do sistema de aquecimento de fluido e em uma vazão maximizada sob as condições de fornecimento de energia dadas. o sistema também pode incluir um ou mais sistemas de controle digital e comunicação para controle remoto e/ou automático.

Description

SISTEMA DIGITAL DE AQUECIMENTO DE FLUIDO

Referência cruzada com pedidos relacionados [001] O presente pedido reivindica anterioridade para o Pedido de Patente Provisória U.S. n- 62/423.814 depositado em 18 de novembro de 2017, intitulado Sistema de Aquecimento Solar, cujo conteúdo é incorporado aqui por referência em sua totalidade.

[002] O presente pedido está relacionado com o Pedido de Patente Provisória US 62/085,699 depositado em 1 de dezembro de 2014, intitulado Modelo Matemático para a Inativação de Contaminantes Biológicos com a Utilização de Aquecimento Solar, e com o Pedido de Patente Provisória US 62/259,748 depositado em 25 de novembro de 2015, intitulado Sistema de Aquecimento Fluido, cujos conteúdos são incorporados aqui por referência em sua totalidade. Além disso, o presente pedido está relacionado com o Pedido de Patente não Provisória US 14/954,091, depositado em 30 de novembro de 2015, intitulado Dispositivo de Rastreamento de Eixo Duplo, com o Pedido de Patente não Provisória US n- 14/954,292 depositado em 30 de novembro de 2015, intitulado Sistema de Aquecimento Fluido, com o Pedido de Patente não Provisória US 14/954,318, depositado em 30 de novembro de 2015, intitulado Conjunto de Válvulas de Controle para Sistema de Aquecimento de Fluido, e com o Pedido de Patente não Provisória US 14/954,383 depositado em 30 de novembro de 2015, intitulado Método para o Cálculo da Inativação de Agentes Patogênicos para um Sistema de Aquecimento de Fluido, cujos conteúdos são incorporados aqui por referência em sua totalidade.

Campo da Invenção [003] O presente pedido se refere a um sistema de aquecimento de fluido e a mecanismos e dispositivos associados. Mais particularmente, o presente pedido se refere a um sistema de aquecimento de fluido solar para uso em aquecimento, pasteurização térmica ou tratamento de água ou outro fluido. Ainda mais particularmente, o presente pedido se refere a um rastreamento solar passivo ou substancialmente passivo e um sistema de aquecimento de fluido para uso em aquecimento, pasteurização térmica ou tratamento de água ou outro fluido. Vários dos mecanismos e dispositivos associados têm aplicabilidade fora do contexto de aquecimento de fluido ou aquecimento de fluido solar. Assim, enquanto vários sistemas e dispositivos são descritos no contexto da coleta solar e aquecimento de fluidos, deve ser entendido que a aplicabilidade em outras situações e para outros fins se aplica.

Histórico [004] A pasteurização térmica pode se referir a elevar a temperatura da água ou de outro fluido para tornar a água ou o fluido seguro. No caso da água, a água pode ser segura para beber, por exemplo, depois de ser pasteurizada. A pasteurização pode não resultar na morte ou inativação de todos os patógenos, mas pode reduzir o nível do patógeno a um nível adequado e/ou seguro para o consumo humano. Assim, a pasteurização pode não ser o mesmo que a esterilização. Além disso, a pasteurização pode não remover partículas ou turbidez da água. No entanto, em comparação com outros processos de pasteurização como filtros de areia lentos/rápidos, tratamentos químicos ou uso de luz ultravioleta, a pasteurização térmica não é afetada negativamente pela turbidez. Esse recurso torna a pasteurização térmica particularmente vantajosa para água ou fluido que pode ser menos que claro.

[005] A pasteurização térmica foi pensada como um processo por lotes ou por fluxo. Em um processo em lotes, recipientes de água ou fluido podem ser aquecidos pela queima de combustíveis ou pela exposição à luz solar. Para um processo de fluxo, a água ou o fluido podem ser aquecidos enquanto passam através de um tubo ou duto e emergem como pasteurizados. Os processos em lote podem ter fabricação mais barata, mas

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2/58 podem ter operação mais cara devido à necessidade de levar o sistema a uma temperatura adequada cada vez que um novo lote é iniciado.

[006] A inativação e as taxas de inativação de vários patógenos variam com base no tipo de patógeno e, embora seja comum ferver água para garantir a inativação dos patógenos, a maioria dos patógenos pode ser inativada em temperaturas abaixo da fervura. No entanto, as taxas de inativação continuam a aumentar rapidamente à medida que as temperaturas aumentam.

Breve Resumo da Invenção [007] A seguir é apresentado um resumo simplificado de uma ou mais realizações da presente revelação, de modo a prover um entendimento básico das ditas realizações. Este resumo não é uma visão geral abrangente de todas as realizações contempladas, e não pretende identificar elementos chave ou críticos de todas as realizações, nem delinear o escopo de qualquer ou todas as realizações.

[008] Em uma ou mais realizações, um sistema digital de aquecimento de fluido pode incluir um sistema de coleta solar configurado para focar a luz solar em um eixo focal. O sistema também pode incluir um elemento de fluxo alongado disposto e configurado para transportar fluido ao longo do sistema de coleta solar no eixo focal. O sistema também pode incluir um conjunto de controle de fluxo que compreende uma válvula controlada digitalmente configurada para controlar o fluxo do fluido no elemento de fluxo alongado, de modo que os patógenos presentes no fluido sejam substancialmente inativados antes do fluido sair do sistema de aquecimento de fluido e em uma vazão maximizada sob as condições de fornecimento de energia.

[009] Em uma ou mais realizações, pode ser provido um método de operação de um sistema de aquecimento de fluido em que o sistema de aquecimento de fluido inclui um coletor solar parabólico e uma estrutura de suporte. O método pode incluir a disposição do sistema de aquecimento de fluido ao longo de um eixo Norte/Sul na superfície da Terra e o direcionamento do coletor solar parabólico para um sol com base em uma localização de GPS, uma data e uma hora. O método também pode incluir a calibração manual do coletor solar com a utilização de inspeção visual e posicionamento.

[010] Em uma ou mais realizações, um Serviço digital pode incluir um sistema de coleta solar configurado para focalizar a luz solar em um eixo focal para tratar água, um sistema de coleta solar configurado para bombear água, um sistema de coleta solar configurado para gerar energia elétrica, e uma série de sensores ligados em rede para a distribuição de água não tratada, água tratada e energia elétrica. O Serviço também pode incluir uma placa-mãe e uma rede sem fio que permitem que os usuários solicitem um Serviço e produtos eletrônicos para prover o Serviço remotamente.

[011] Embora sejam reveladas múltiplas realizações, ainda outras realizações da presente revelação ficam claras para os técnicos no assunto a partir da descrição detalhada a seguir que mostra e descreve realizações ilustrativas da invenção. Como será percebido, as várias realizações da presente revelação são capazes de sofrer modificações em vários aspectos óbvios, tudo sem se afastar do espírito e do escopo da presente revelação. Assim, os desenhos e a descrição detalhada devem ser considerados como ilustrativos e não restritivos.

Breve Descrição dos Desenhos [012] Embora a especificação conclua com reivindicações que apontem especificamente e reivindiquem distintamente a matéria que é considerada como formando as várias realizações da presente revelação, acredita-se que a invenção será melhor compreendida a partir da descrição a seguir tomada em conjunção com as Figuras que a acompanham, em que:

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3/58 [013] A FIG. 1 é uma vista em perspectiva de um sistema de aquecimento de fluido de acordo com uma ou mais realizações.

[014] A FIG. 2 é uma vista em perspectiva de uma porção de sistema de coleta solar de um sistema de aquecimento de fluido de acordo com uma ou mais realizações.

[015] A FIG. 3 é uma vista lateral e posterior de acordo com uma ou mais realizações.

[016] A FIG. 4 é uma vista em perspectiva de uma porção de quadro do sistema de coleta solar de acordo com uma ou mais realizações.

[017] A FIG. 5 é uma vista em perspectiva de uma nervura da porção de quadro de acordo com uma ou mais realizações.

[018] A FIG. 6 é uma vista em perspectiva de uma conexão de uma nervura e de um carril longitudinal de acordo com uma ou mais realizações.

[019] A FIG. 7 é uma vista em perspectiva de um elemento reflexivo do sistema de coleta solar de acordo com uma ou mais realizações.

[020] A FIG. 8 é uma vista em perspectiva de um elemento de suporte de porção de fluido do sistema de coleta solar de acordo com uma ou mais realizações.

[021] A FIG. 9 é uma vista em perspectiva de um sistema de controle de fluido do sistema de aquecimento de fluido de acordo com uma ou mais realizações.

[022] A FIG. 10 é uma vista em perspectiva fechada de porções do sistema de controle de fluido de acordo com uma ou mais realizações.

[023] A FIG. 11 é uma vista em perspectiva de um elemento de aquecimento do sistema de controle de fluido de acordo com uma ou mais realizações.

[024] A FIG. 12 é uma vista em perspectiva do elemento de aquecimento de fluido de acordo com uma ou mais realizações.

[025] FIG. 13A é uma vista em perspectiva de um detalhe de engate do elemento de fluxo alongado e da linha de retorno de acordo com uma ou mais realizações.

[026] A FIG. 13B é uma vista transversal de acordo com uma ou mais realizações.

[027] A FIG. 14 é um diagrama esquemático de um conjunto de controle de fluxo de acordo com uma ou mais realizações.

[028] A FIG. 15 é uma vista expandida de um conjunto de controle de fluxo de acordo com uma ou mais realizações.

[029] A FIG. 16 é uma vista transversal de acordo com uma ou mais realizações.

[030] A FIG. 17 é um diagrama de corpo livre de uma ligação de uma válvula de desgaseificação de acordo com uma ou mais realizações.

[031] A FIG. 18A é uma vista em perspectiva de uma válvula de desgaseificação de acordo com uma ou mais realizações.

[032] A FIG. 18B é uma vista expandida dela de acordo com uma ou mais realizações.

[033] A FIG. 18C é uma vista transversal de acordo com uma ou mais realizações.

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4/58 [034] A FIG. 19A é uma vista em perspectiva de um trocador de calor de acordo com uma ou mais realizações.

[035] A FIG. 19B é uma vista expandida dela de acordo com uma ou mais realizações.

[036] A FIG. 19C é uma vista em perspectiva de um sistema de aquecimento de fluido com um gerador termoelétrico de acordo com uma ou mais realizações.

[037] A FIG. 19D é uma vista expandida do gerador termelétrico de acordo com uma ou mais realizações.

[038] A FIG. 19E é um diagrama esquemático da funcionalidade do gerador termoelétrico de acordo com uma ou mais realizações.

[039] A FIG. 19F é uma vista de um sistema de aquecimento de fluido em conjunção com um reservatório de recolha de entrada e um reservatório de água tratada com capacidades de detecção e comunicação de acordo com uma ou mais realizações.

[040] A FIG. 19G é uma vista de um sistema de aquecimento de fluido em conjunção com um reservatório de coleta de entrada com capacidades de detecção e comunicação de acordo com uma ou mais realizações.

[041] A FIG. 19H é uma vista de uma série de sistemas de aquecimento de fluido em conjunto com um painel fotovoltaico auxiliar, um reservatório de coleta de entrada centralizado e uma câmara de armazenamento de fluido aquecido de acordo com uma ou mais realizações.

[042] A FIG. 191 é uma vista de um kit de utilidade que inclui tanques, um sistema de aquecimento de fluido, um painel fotovoltaico, uma utilidade.

[043] A FIG. 19J é uma vista do kit da FIG. 191 que provê água não tratada.

[044] A FIG. 19K é uma vista do kit da FIG. 191 que provê água tratada.

[045] A FIG. 19L é uma vista do kit da FIG. 191 que provê água eletricidade.

[046] A FIG. 20 é uma vista em perspectiva de um dispositivo de rastreamento e carga útil de acordo com uma ou mais realizações.

[046] A FIG. 21 é uma vista em perspectiva do dispositivo de rastreamento da FIG. 20 de acordo com uma ou mais realizações.

[048] A FIG. 22A é uma vista detalhada de um primeiro conjunto de atuação de acordo com uma ou mais realizações.

[049] A FIG. 22B é uma vista detalhada de um segundo conjunto de atuação de acordo com uma ou mais realizações.

[050] A FIG. 23 é um diagrama de fluxo que descreve um método de rastreamento de um objeto em movimento e direcionamento de uma carga útil em direção ao objeto de acordo com uma ou mais realizações.

[051] A FIG. 24A é uma representação gráfica de um azimute e altitude de um objeto em relação a um dispositivo de rastreamento de acordo com uma ou mais realizações.

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5/58 [052] A FIG. 24B é uma representação gráfica de uma primeira e uma segunda vias de movimento de um dispositivo de rastreamento com base no azimute e na altitude da FIG. 24A de acordo com uma ou mais realizações.

[053] A FIG. 25 é uma representação gráfica do cálculo da primeira via de movimento e da segunda via de movimento de acordo com uma ou mais realizações.

[054] A FIG. 26A é uma representação gráfica do cálculo do primeiro movimento linear de acordo com uma ou mais realizações.

[055] FIG. 26B é uma ilustração da localização das variáveis utilizadas para calcular o primeiro movimento linear em relação ao primeiro conjunto de atuação de acordo com uma ou mais realizações.

[056] A FIG. 27A é uma representação gráfica do cálculo do segundo movimento linear de acordo com uma ou mais realizações.

[057] FIG. 27B é uma ilustração da localização das variáveis utilizadas para calcular o segundo movimento linear em relação ao segundo conjunto de atuação de acordo com uma ou mais realizações.

[058] A FIG. 28 é um diagrama de blocos que descreve aspectos de um módulo de controle de acordo com uma ou mais realizações.

[059] A FIG. 29 é um diagrama de fluxo que representa um método de preencher uma tabela de pesquisa de correção de erros de acordo com algumas realizações.

[060] A FIG. 30 é um diagrama de fluxo que descreve um método de rastreamento de um objeto em movimento e direcionamento de uma carga útil em direção ao objeto de acordo com uma ou mais realizações.

[061] FIG. 31 é uma representação gráfica da temperatura do fluido no sistema de aquecimento de fluido em locais particulares ao longo do tempo de acordo com uma ou mais realizações.

[062] A FIG. 32 é um diagrama esquemático das localizações de temperatura da FIG. 20 de acordo com uma ou mais realizações.

[063] A FIG. 33 é uma tabela que mostra dados de parâmetros para o cálculo da temperatura do fluido no sistema de aquecimento de fluido de acordo com uma ou mais realizações.

[064] A FIG. 34 é uma representação gráfica que mostra a correspondência entre as temperaturas calculadas e as temperaturas experimentais.

[065] FIG. 35 é uma representação gráfica da temperatura do fluido no sistema de aquecimento de fluido em locais particulares ao longo do tempo de acordo com uma ou mais realizações.

[066] FIG. 36 é uma representação gráfica da temperatura do fluido no sistema de aquecimento de fluido em locais particulares ao longo do tempo de acordo com uma ou mais realizações.

[067] FIG. 37 é uma representação gráfica da temperatura do fluido no sistema de aquecimento de fluido em locais particulares ao longo do tempo de acordo com uma ou mais realizações.

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6/58 [068] A FIG. 38 é uma representação gráfica das taxas de sobrevivência de patógenos ao longo do tempo conforme passam através do sistema de aquecimento de fluido.

[069] A FIG. 39 é uma representação gráfica de taxas de fluxo variável com base em uma relação de tempo e temperatura de acordo com uma ou mais realizações.

[070] A FIG. 40 é um diagrama de fluxo que mostra um processo de otimização para alcançar taxas de fluxo máximas durante a execução da pasteurização de acordo com uma ou mais realizações.

Descrição Detalhada [071] A presente revelação, em algumas realizações, se refere a um sistema de aquecimento de fluido para aquecimento e/ou pasteurização térmica da água. Em particular, o sistema de aquecimento de fluido pode incluir um espelho parabólico alongado para focalizar a luz solar em um ponto focal ou eixo focal. Um tubo de aquecimento de fluido pode estar disposto ao longo do espelho e ao longo do eixo focal do espelho. A água pode ser controlada através do tubo de aquecimento em uma taxa calibrada, dependendo do tempo e da temperatura, para inativar os patógenos e criar água potável. O fluxo de fluido pode ser controlado por uma válvula acionada termicamente particularmente adaptada para controlar o fluxo pulsante e evitar que a água contaminada passe através da válvula. Além disso, o sistema pode incluir um sistema de rastreamento solar único que permite o rastreamento do sol ou outros processos de rastreamento com baixíssimo consumo de energia e alta precisão.

[072] Os sistemas, dispositivos e mecanismos descritos aqui podem permitir o aquecimento térmico e/ou a pasteurização térmica da água em áreas remotas do mundo ou em condições de perda de energia, eventos catastróficos, guerra ou outras situações. O sistema pode fazer isso de forma substancialmente automática, com pouca ou nenhuma interação humana e pouca ou nenhuma dependência de serviços públicos, redes ou outras infraestruturas elétricas, informações ou outros. Por outro lado, o sistema pode estar equipado com um computador de bordo que permite a comunicação e a interação do usuário conforme necessário e/ou conforme desejado. Por exemplo, o sistema pode ser configurado para conexão com ou sem fio ao smartphone ou computador de um usuário com a utilização de conexões sem fio e que permitem a interação do usuário com o sistema. A conexão sem fio permite acesso, monitoramento, calibração dos algoritmos de controle e gerenciamento do sistema remotamente. Consequentemente, o funcionamento e o gerenciamento do sistema têm custos reduzidos em comparação com outros sistemas que exigem interação regular no site com os usuários. O método de calibração manipula a orientação do sistema solar em direção ao sol. Além disso, os dados são coletados de sensores de temperatura, sensores solares de radiação solar, e sensores dentro de tanques de abastecimento ou armazenamento para atualizar a operação do sistema. Em alguns cenários, quando o sistema não estiver funcionando corretamente, quando houver fornecimento de fluido ou capacidade de armazenamento insuficientes, ocorrerá um estado de hibernação de baixa potência.

[073] O sistema pode incluir sua própria fonte de energia que pode ser capaz de sustentar a operação do sistema por longos períodos de tempo e sem conexão com fontes de energia externas. O sistema de rastreamento fornecido no sistema pode ser usado para rastreamento solar, como para o presente dispositivo, ou pode ser usado para rastrear outros itens como satélites, planetas ou outros objetos que tenham posições conhecidas ou identificáveis em relação à posição do dispositivo. Várias finalidades podem existir para o rastreamento desses ou de outros dispositivos ou objetos. Ainda outras implementações do presente sistema ou um ou mais de seus dispositivos ou mecanismos podem ser providos.

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7/58 [074] Com referência à FIG. 1, é mostrada uma vista em perspectiva de um sistema de aquecimento de fluido 100. Em um nível de sistema, o sistema de aquecimento de fluido 100 pode incluir um sistema de coleta solar 102, um sistema de controle de fluido 104, uma estrutura de suporte 106 e um sistema de rastreamento 108. O sistema de coleta solar 102 pode ser configurado para coletar e focalizar a energia solar em um ponto focal ou um eixo focal 103. O sistema de controle de fluido 104 pode ser configurado para armazenar fluido para ser tratado, tratando o fluido por transporte do fluido ao longo do eixo focal 103 e armazenamento do fluido tratado. A estrutura de suporte 106 pode ser configurada para suportar operacionalmente o sistema de coleta solar e uma ou mais porções do sistema de controle de fluido. O sistema de rastreamento 108 pode ser configurado para manipular a estrutura de suporte 106, ou partes deles, ajustando assim a posição e a orientação do sistema de coleta solar 102 e uma ou mais porções do sistema de controle de fluido 104 de uma maneira que permita a coleta eficiente de energia solar e o aquecimento eficiente do fluido.

Sistema de Coleta Solar [075] Com referência às FIGS. 2 e 3, o sistema de coleta solar 102 pode incluir uma estrutura 110, um elemento refletor 112 e um ou mais elementos de suporte de controle de fluido vertical 114. A estrutura 110 pode ser configurada para definir o tamanho e a forma do sistema de coleta solar 102 e para prover uma estrutura para o elemento refletor 112. O elemento refletor 112 pode ser configurado para receber luz solar ou outra radiação e refletir essa luz solar ou outra radiação na direção de um ponto focal ou eixo comum 103. Os elementos de suporte de controle de fluido vertical 114 podem ser configurados para suportar o elemento de aquecimento de fluido do sistema de controle de fluido 104 em uma posição substancialmente rígida em relação ao elemento refletor 112 e, em particular, no ponto focal ou ao longo do eixo focal 103. Cada um dos elementos particulares do sistema de coleta solar 102 pode ser descrito em mais detalhe abaixo.

[076] Com referência agora à FIG. 4, a estrutura 110 pode incluir uma pluralidade de nervuras que se estendem lateralmente 116 e um par de trilhos que se estendem longitudinalmente 118. As nervuras 116 podem ser configuradas para definir uma forma parabólica ou outra forma e prover um suporte espaçado do elemento refletor 112 ao longo de seu comprimento. Os trilhos 118 podem ser configurados para prover suporte e resistência de atuação interna ao longo das bordas do elemento refletor 112.

[077] Com referência à FIG. 5, as nervuras 116 podem estar na forma de uma barra, placa, ângulo, tubo, cano ou outro elemento substancialmente alongado com uma forma ou superfície curvada para a definição da forma do elemento refletor. Em uma realização, as nervuras podem incluir uma superfície de topo 120 com uma forma parabólica ou outra forma curvada. Em algumas realizações, a superfície de topo 120 pode ser devido à nervura que é formada. Em outras realizações, a superfície de topo 120 pode ser criada com o corte da forma na nervura. Em algumas realizações particulares, as nervuras 116 podem ser elementos de placa configurados para estarem dispostos na borda, e a superfície superior 120 e a superfície inferior 122 podem ser definidas por curvas substancialmente paralelas deslocadas entre si para definir uma profundidade de nervura 124. As nervuras 116 podem ter uma espessura 126 de aproximadamente 1/16 de polegada a aproximadamente 1/4 de polegada, ou aproximadamente 1/8 de polegada a aproximadamente 3/16 de polegada. Outras espessuras ainda podem ser providas. As nervuras 116 podem ter uma profundidade 124 de aproximadamente 1/4 de polegada a aproximadamente 4 polegadas, ou aproximadamente 1/2 de polegada a aproximadamente 2 polegadas, ou aproximadamente 3/4 de polegada a aproximadamente 1 polegada. As nervuras 116 podem ter um comprimento 128 dependente do tamanho do sistema de coleta solar 102 e podem variar de aproximadamente 6 polegadas de comprimento a aproximadamente 10 pés de comprimento, ou de aproximadamente 1 pé a aproximadamente 6 pés, ou de aproximadamente 2 pés a aproximadamente 4 pés.

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8/58 [078] A curvatura da superfície superior 120 ou da porção de engata no lado traseiro do elemento refletor 112 pode ser parabólica. Em algumas realizações, a curvatura pode ter base em uma função tal como f(x) = x². Em outras realizações, a curvatura pode ter base em uma função tal como f(x) = x² - mx. O eixo focal 103 do elemento refletor 112 pode ter base na curvatura das nervuras 116 e pode variar de aproximadamente 6 polegadas a aproximadamente 8 pés, ou de aproximadamente 1 pé a aproximadamente 4 pés, ou de aproximadamente 2 pés a aproximadamente 3 pés, ou de aproximadamente 24 polegadas a aproximadamente 26 polegadas acima do vértice 130 das nervuras, por exemplo.

[079] Com referência às FIGS. 3 e 4, as nervuras 116 podem estar dispostas ao longo do lado traseiro do elemento refletor 112, podem engatar e ser suportadas pela estrutura de suporte 106, e podem suportar o elemento refletor 112 em uma relação espaçada. Em particular, as nervuras 116 podem estar espaçadas ao longo e fixas ao elemento da coluna da estrutura de suporte 106 com um suporte, aba ou outro elemento de conexão adequado para o aparafusamento das nervuras 116 à coluna, ou uma conexão soldada pode ser utilizada.

[080] Com referência à FIG. 6, assim como as nervuras 116, os trilhos que se estendem longitudinalmente 118 podem ter a forma de uma barra, placa, ângulo, tubo, cano ou outro elemento substancialmente alongado. Contudo, em contraste com as nervuras 116, os trilhos 118 podem ter uma forma substancialmente reta para se estender ao longo do lado do elemento refletor 112 para dar resistência ao movimento lateral e para fora do elemento refletor 112 e para proteger a borda do elemento refletor 112. Em algumas realizações particulares, os trilhos 118 podem ser elementos angulares com uma seção transversal em forma de ângulo. O ângulo pode estar disposto com uma perna do ângulo direcionada para dentro em direção ao elemento refletor 112 e a outra perna do ângulo direcionada para baixo ao longo da borda do elemento refletor 112. Ou seja, por exemplo, a perna que se estende para dentro pode ser colocada ao longo da borda do elemento refletor 112 e na superfície superior do elemento refletor 112, e a perna que se estende para baixo pode se estender para baixo além do elemento refletor 112. Como o trilho 118 se estende ao longo do elemento refletor 112 e passa pelas extremidades das nervuras 116 espaçadas ao longo da estrutura, os trilhos 118 podem estar presos às nervuras 116. Assim, qualquer força externa do elemento refletor 112 de forma abrangente pode ser resistida pelo encosto com a perna que se estende para baixo do trilho 118 e a sua fixação às nervuras 116.

[081] As pernas do trilho em forma de ângulo podem ter uma espessura de aproximadamente 1/16 de polegada a aproximadamente 1/4 de polegada, ou aproximadamente 1/8 de polegada a aproximadamente 3/16 de polegada. Outras espessuras ainda podem ser providas. As pernas do ângulo podem variar de aproximadamente 1/2 de polegada a aproximadamente 8 polegadas, ou de aproximadamente 3/4 de polegada a aproximadamente 2 polegadas, ou de aproximadamente 1 polegada a aproximadamente 1 1/2 polegada. Ainda outros tamanhos de ângulo podem ser providos, e as pernas do ângulo podem ser iguais ou diferentes.

[082] Com referência agora à FIG. 7, o elemento refletor 112, que pode ser substancialmente plano em uma condição não montada, pode ser colocado, posicionado ou disposto na parte superior da estrutura 110 e pode ser pressionado para baixo na estrutura em forma de calha 110. Ao longo das extremidades do elemento refletor 112, as tiras de manutenção podem ser colocadas na parte superior do elemento refletor 112. Os fixadores podem se estender através das tiras de manutenção e em uma ou mais nervuras 116 dispostas abaixo da extremidade do elemento refletor 112. Estas tiras de manutenção, juntamente com o adesivo entre a parte traseira do elemento refletor 112 e as nervuras 116, e a resistência dos trilhos 118 podem todos funcionar em conjunto para fixar o elemento refletor 112 em posição na estrutura 110.

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9/58 [083] O elemento reflexivo 112 pode incluir uma membrana, película, folha ou outro elemento relativamente plano com uma superfície superior e uma superfície inferior em que a superfície superior relativamente, substancialmente ou altamente refletora. Em algumas realizações, o elemento refletor 112 pode incluir uma série de folhas ou camadas aderidas em conjunto para formar o elemento refletor. Em algumas realizações, o elemento refletor pode ser um elemento geralmente plano em uma condição não montada, e o elemento relativamente plano pode ser mantido em uma forma substancialmente curvada e/ou parabólica pela porção da estrutura 110. Em outras realizações, o elemento refletor 112 pode ser fabricado para ter uma forma curvada e/ou parabólica sozinha, sem a porção de estrutura.

[084] Em algumas realizações, o elemento refletor pode incluir uma pluralidade de camadas. Em algumas realizações, uma camada pode ser uma película ou camada refletora como uma película solar 3M ou outra película de espelho totalmente polimérica ou película de espelho parcialmente polimérica. Em algumas realizações, a película pode ser seletiva por comprimento de onda. Em realizações, a película pode ser uma película do tipo de alta refletividade sem dispersão. Ainda outras películas refletoras podem ser usadas.

[085] A película pode ser laminada em um material de apoio para prover um maior nível de rigidez e/ou uniformidade e para prover resistência a arranhões e outras proteções durante o transporte. Ou seja, o material da película refletora pode ser relativamente fino e flexível, e pode ser semelhante a um papel, película de plástico ou outro material relativamente flexível e dobrável. Em contraste, embora permanecendo moldável, o material de apoio é um material mais rígido e flexível. Em algumas realizações, o material de apoio pode incluir um material de calibre relativamente fino, tal como um plástico, metal, tal como alumínio, aço, aço inoxidável ou outro metal, ou pode ser provido outro material de calibre fino. Em algumas realizações particulares, o material de apoio pode incluir material de aço inoxidável com um calibre que varia de aproximadamente 36 de calibre a aproximadamente 1/4 polegadas, ou de aproximadamente 30 de calibre a aproximadamente 1/8 de polegada, ou de aproximadamente 28 de calibre a aproximadamente 20 de calibre, ou pode ser utilizada uma espessura de aproximadamente 21, 22, 23, 24, 25, 26 ou 27 de calibre. O calibre selecionado pode ser selecionado para chegar a um sistema de baixo peso que também provê uma superfície substancialmente plana para a película refletora que também é substancialmente resistente a falhas.

[086] As várias camadas do elemento refletor 112 podem ser laminadas em conjunto para formar o elemento refletor 112. Em algumas realizações, as várias camadas podem ser laminadas como uma folha plana ou substancialmente plana. Em algumas realizações, as camadas podem ser laminadas com um adesivo, tal como um adesivo sensível à pressão ou outro adesivo.

[087] Voltando agora para os elementos de suporte de controle de fluido vertical 114, como mostrado na FIG. 8, esses elementos podem ser posicionados em cada extremidade da estrutura 110 e podem ser configurados para suportar uma porção do sistema de controle de fluido 104. Em particular, esses elementos podem ser configurados para suportar o elemento de aquecimento de fluido e posicionar o elemento de aquecimento de fluido ao longo do eixo focal 103 do elemento refletor 112.

[088] Os elementos de suporte de controle de fluido vertical 114 podem ser presos às nervuras 116 da estrutura 110 na extremidade da estrutura 110 ou podem servir como uma nervura 116 em cada extremidade. Ou seja, um ou mais elementos 114 de suporte de controle de fluido vertical podem ser posicionados em cada extremidade e podem se estender para cima no ou próximo do vértice da curvatura do elemento refletor 112 e até ou próximo da posição do eixo focal 103. O elemento de suporte de controle de

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10/58 fluido vertical 114 pode ser uma placa, tubo, cano, ângulo ou outra forma. Em algumas realizações, como mostrado nas FIGS. 2 e 3, o elemento de suporte de controle de fluido vertical 114 pode incluir uma guia de tubo 132 para as linhas de entrada e efluente no final do sistema, em que a água não tratada entra no sistema e em que a água potável sai. Em algumas realizações, o guia de tubo 132 pode começar perto do fundo do elemento vertical 114 e se estender para uma posição no ou próximo do topo. Em algumas realizações, o guia de tubo 132 pode ser isolado de modo a proteger contra lesões do usuário e/ou exposição a linhas relativamente quentes devido à saída de água quente.

[089] O conjunto de coleta solar 102 descrito acima pode incluir elementos substancialmente planos que podem ser úteis para fins de envio. Ou seja, a estrutura 110 que inclui as nervuras 116 e os trilhos longitudinais 118, o elemento refletor 112, e os elementos de suporte de fluido vertical 114, podem incluir elementos substancialmente planos semelhantes a placas ou substancialmente placas. Por exemplo, as nervuras 116, enquanto curvadas, podem ser do tipo placa e, assim, quando desmontadas e colocadas de lado, podem ser substancialmente planas. Similarmente, os trilhos longitudinais 118 também podem ser semelhantes a placas ou substancialmente em forma de placa na forma de ângulos, por exemplo. O elemento refletor 112 pode ser uma película laminada e, assim, sem suporte pela estrutura, o elemento refletor 112 pode ser substancialmente plano. Além disso, os elementos de suporte de fluido vertical 114 também podem ser semelhantes a placas ou substancialmente em forma de placa, permitindo que fiquem substancialmente planos quando desconectados da estrutura 110.

[090] Quando o sistema de coleta solar 102 chega à sua localização, pode ser montado para formar o sistema de coleta solar 102, como mostrado nas FIGS. 1-3. O sistema de coleta solar 102 pode ser posicionado no topo ou suportado pela estrutura de suporte 106 descrita em mais detalhes abaixo.

Sistema de controle de fluido [091] Como mencionado, o sistema de controle de fluido 104 pode ser configurado para armazenar fluido para ser tratado, tratando o fluido por transporte do fluido ao longo do eixo focal 103 e armazenando o fluido tratado. Deve ser apreciado que enquanto o sistema de controle de fluido 104 é descrito em conjunto com o sistema de coleta solar 102, o sistema de controle de fluido 104 pode ser utilizado com fontes alternativas de calor. Por exemplo, o sistema de controle de fluido 104 pode estar disposto para exposição a combustíveis ardentes, tais como carvão, madeira, propano, gás natural ou outros combustíveis. Ainda em outras realizações, o sistema de controle de fluido 104 pode estar disposto para exposição a fontes elétricas de calor, tais como aquecedores elétricos, traços de calor ou outras fontes de calor elétrico. O sistema de controle de fluido 104 pode ser utilizado com qualquer fonte de calor e funciona para controlar o fluxo de fluido através do sistema com base nas temperaturas que o fluido atinge. Assim, a quantidade ou tipo de calor provido, embora relevante para a taxa à qual o sistema pode prover água potável ou outro fluido tratado, não está limitado ao sistema de coleta solar 102 mencionado.

[092] Como mostrado na FIG. 9, o sistema de controle de fluido 104 pode incluir um reservatório de coleta 134, uma linha de alimentação 136, um elemento de aquecimento de fluido 138, um conjunto de controle de fluxo 140, uma linha de retorno 142, um permutador de calor de pré-aquecimento 144, uma linha de efluente 146 e um reservatório de fluido tratado 148. O reservatório de coleta 134 pode ser configurado para coletar água ou outro fluido de uma ou mais fontes e reter o fluido até o sistema estar disponível para tratar o fluido. A linha de alimentação 136 pode ser configurada para transportar o fluido do reservatório de coleta para o elemento de aquecimento de fluido. O elemento de aquecimento de fluido 138 pode ser configurado para expor e/ou manter o fluido na posição relativa a uma fonte de calor. O conjunto de controle de fluxo

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140 pode controlar o fluxo do fluido através do elemento de aquecimento de fluido 138, de modo que o fluido é suficientemente exposto à fonte de calor. A linha de retorno 142 pode ser configurada para receber o fluido da válvula de controle 140 e transportar o fluido ao longo do elemento de aquecimento de fluido 138 em direção à entrada do elemento de aquecimento de fluido 138. O permutador de calor de pré-aquecimento 144 pode ser configurado para expor termicamente o fluido tratado da linha de retorno 142 ao fluido que entra a partir da linha de alimentação 136 para pré-aquecer o fluido que entra uma vez que entra no elemento de aquecimento de fluido 138 e simultaneamente resfriar o fluido tratado. A linha de efluente 146 pode transportar o fluido para fora do sistema para o reservatório de fluido tratado 148. O reservatório de fluido tratado 148 pode ser configurado para coletar fluido tratado e armazenar o fluido tratado até ser usado.

[093] Com referência continuada à FIG. 9, o reservatório de coleta 134 pode estar na forma de um tanque. O tanque pode incluir quase todo tipo de tanque, o que inclui tanques pré-fabricados ou tanques construídos no local. No caso de tanques construídos no local, o tanque pode ser um tanque de concreto de fundo plano ou um tanque de aço de construção aparafusada ou soldada, e o tanque pode incluir um revestimento. Em algumas outras realizações, o tanque pode ser um tanque de concreto elevado, um tanque de aço elevado de construção aparafusada ou soldada, ou um tanque elevado composto, por exemplo, pode ser provido. Em outras realizações, o reservatório de coleta 134 pode ser um polipropileno, polietileno ou outro material polimérico adequado para coletar e armazenar água ou outro fluido. Ainda em outras realizações, o reservatório de coleta 134 pode ser um material de fibra de vidro, material de madeira ou outro material. Ainda outros tipos de tanques podem ser contemplados e usados.

[094] O reservatório de coleta 134 pode coletar água ou outro fluido de uma ou mais fontes. Por exemplo, o reservatório 134 pode coletar água de lagos, rios, reservatórios públicos, sistemas de distribuição públicos ou privados e semelhantes. Em algumas realizações, o reservatório de coleta 134 pode ser alimentado por gravidade por estes sistemas e pode incluir uma válvula de corte ou outra válvula para evitar situações de sobrecarga. Em outras realizações, o reservatório de coleta 134 pode incluir uma bomba disposta em uma fonte de água ou fluido que pode bombear a água para o reservatório de coleta 134 quando o reservatório está com pouca água ou fluido. Em algumas realizações, o reservatório de coleta 134 pode coletar a água da chuva e pode ser utilizado em conjunto com uma bacia terrestre ou outra bacia configurada para coletar a água da chuva e/ou outro escoamento superficial.

[095] O reservatório 134 pode ser um tanque único ou vários tanques podem ser providos. Por exemplo, quando várias fontes de fluido ou água estão disponíveis, mas não são propícias para alimentar um único tanque, vários tanques podem ser usados. Em algumas realizações, vários sistemas podem depender de um tanque centralizado ou comunitário. Por exemplo, uma cidade, município, povoado ou outro grupo de usuários pode contar com um único tanque ou uma série de tanques, e todos podem ser posicionados para aproveitar uma determinada fonte de água ou fluido.

[096] Em algumas realizações, o reservatório de coleta 134 pode ser posicionado em relação ao sistema de modo a alimentar a gravidade do sistema. Assim, o reservatório de coleta 134 pode estar localizado em uma posição elevada em relação ao sistema, tal como em um monte, em um pedestal estrutural, em um telhado ou em outra estrutura elevada ou formação de terreno. Quando a localização da coleta não está em uma posição elevada em relação ao sistema de tratamento da água, vários tanques podem ser providos. Por exemplo, um primeiro reservatório de coleta 134 pode ser provido no local propício para a coleta e uma bomba pode ser provida para bombear a água para um segundo tanque ou reservatório 134 propício para alimentar o sistema. Em algumas realizações, a bomba pode funcionar fora dos horários de pico ou ser usada de uma maneira que reduza os custos incorridos pela utilização do sistema.

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12/58 [097] Deve ser apreciado que, embora tenha sido mencionado um tanque ou série de tanques, o reservatório de coleta 134 também pode ter várias outras formas, tais como uma bacia, um lago, um rio, um poço aberto, uma calha aberta ou outro reservatório, estrutura, ou formação de terreno que seja capaz de reter água ou outro fluido pelo menos temporariamente. Ou seja, além de outros tipos de tanques em que o sistema é utilizado em uma fonte de água ou fluido relativamente contínua ou estática ou corrente, o reservatório de coleta 134 pode ter a forma da dita fonte de água ou fluido.

[098] Uma linha de alimentação 136 também é mostrada na FIG. 9 A linha de alimentação 136 pode estar em comunicação fluida com o reservatório de coleta 134 de modo a prover um fornecimento contínuo, substancialmente contínuo ou periódico de fluido ou água ao elemento de aquecimento de fluido 138. A linha de alimentação 136 pode ser aproveitada no reservatório de coleta no ou perto do fundo, por exemplo, de modo a receber água ou fluido do reservatório de coleta 134, a menos ou até que o reservatório de coleta 134 se aproxime de uma condição vazia. A linha de alimentação 136 pode ser aproveitada ligeiramente acima do fundo para permitir que uma área no reservatório de coleta 134 sedimente ou que outros detritos assentem sem fluir para o sistema. A linha de alimentação 136 pode se estender do reservatório de coleta 134 até o elemento de aquecimento de fluido 138 através do permutador de calor de préaquecimento 144. A linha de alimentação 136 pode ser um polipropileno, polietileno ou outro material polimérico ou pode ser utilizado outro material. A linha de alimentação 136 pode ser dimensionada para acomodar o fluxo de fluido ou fluido para o sistema sem restringir excessivamente o fluxo e, assim, a linha de alimentação 136 pode ter um diâmetro e/ou área de fluxo transversal razoavelmente semelhante ao diâmetro ou área de fluxo transversal do elemento de aquecimento de fluido 138. Em algumas realizações, a linha de alimentação 136 pode ser uma linha de /2 polegada, % polegada, 1 polegada, 1 /2 polegada, 2 polegadas, ou 3 polegadas, por exemplo. Ainda em outras realizações, outros tamanhos de linha de alimentação 136 podem ser utilizados.

[099] Com referência agora à FIG. 10, o elemento de aquecimento de fluido 138 é mostrado. O elemento de aquecimento de fluido 138 pode incluir um elemento de fluxo alongado 150 e uma carcaça 152. O elemento de fluxo alongado 150 pode ser configurado para transportar a água ou fluido ao longo do eixo focal 113 do sistema de coleta solar 102 ou ao longo de outra fonte de calor e fazer com que a água ou outro fluido seja aquecido. A carcaça 152 pode ser configurada para isolar uma parte do elemento de fluxo alongado 150. A carcaça 152 pode ser também configurada para controlar ou reduzir o fluxo de ar convectivo em relação ao elemento de fluxo alongado 150.

[0100] Como mostrado na FIG. 11, o elemento de fluxo alongado 150 pode estar na forma de um tubo, cano ou outro lúmen que provê forma. O elemento de fluxo alongado 150 pode incluir um lado exposto e um lado não exposto em que o lado exposto é o lado exposto à fonte de calor e o lado não exposto é o lado oposto à fonte de calor. Em algumas realizações, o elemento de fluxo alongado 150 pode ser uma forma simétrica com uma espessura de parede que é substancialmente consistente em torno do seu perímetro. Em outras realizações, o lado exposto pode ter uma espessura de parede inferior ao lado não exposto. O elemento de fluxo alongado 150 pode ser construído de um material condutor de modo a conduzir o calor da fonte de calor e transferir esse calor para a água ou para o fluido que flui através dele. Enquanto condutor, o elemento de fluxo alongado 150 pode ser também construído de um material que pode suportar a exposição ao calor extremo sem níveis excessivos de deformação, alongamento e semelhantes. Em algumas realizações, o elemento de fluxo alongado 150 pode incluir um coeficiente de expansão térmica que varia de aproximadamente lOxlO^-6 1/C a 200xl0^-6 1/C. Em algumas realizações, o elemento de fluxo alongado pode incluir um ponto de fusão que varia de aproximadamente 160 graus a aproximadamente 1500 °C. Em algumas realizações, o elemento de fluxo alongado 150 pode incluir um tubo de aço, aço inoxidável, chumbo, cobre ou outro por exemplo. O elemento de fluxo alongado 150 pode ser revestido com um revestimento de alta emissividade para permitir que o

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13/58 elemento de fluxo alongado 150 absorva eficazmente a energia focalizada nele pelo coletor solar 102.

[0101] O elemento de fluxo alongado 150 pode engatar o permutador de calor de préaquecimento 144 em uma extremidade de entrada do elemento de fluxo alongado 150. O elemento de fluxo alongado 150 pode encaixar o conjunto de controle de fluxo 140 em uma extremidade de saída do elemento de fluxo alongado 150. Em cada uma destas conexões, uma junta de dilatação 154 pode ser provida para permitir pelo menos alguma expansão do elemento de fluxo alongado 150 em relação aos elementos de suporte vertical 114 que suportam o sistema do permutador de calor de préaquecimento 144 e o conjunto de controle de fluxo 140. Como mostrado nas FIGS. 13A e 13B, a junta de expansão 154 pode incluir uma anilha resiliente anelar ou o-ring assentado em um espaço anelar em que a anilha anelar tem um diâmetro externo e interno que é o mesmo ou semelhante ao diâmetro externo e interno, respectivamente, do elemento de fluxo alongado 150. Assim, a anilha anelar pode encostar em cada extremidade do elemento de fluxo alongado 150 e manter uma vedação contra a extremidade do elemento de fluxo alongado 150 enquanto permite que o fluido flua através dele. A anilha resiliente pode ser construída a partir de um material resistente a temperatura que mantém sua resiliência sob condições extremas de temperatura. Em algumas realizações, a anilha resiliente pode incluir Viton de alta temperatura ou outro elastômero de fluorocarbono. Ainda outros materiais para a anilha resiliente ou outros elementos de junta de expansão podem ser providos. Um mesmo detalhe ou semelhante pode ser provido para cada extremidade da linha de retorno 142.

[0102] A carcaça 152 é mostrada na FIG. 12 e pode estar disposta no elemento de fluxo alongado 150 e pode se estender substancialmente ao longo de todo o comprimento do elemento de fluxo alongado 150. Como mencionado, a carcaça 152 pode ser configurada para isolar uma porção do elemento de fluxo alongado 150 e pode ser configurada para controlar o fluxo de ar convectivo em torno do elemento de fluxo alongado 150. Ou seja, a carcaça 152 pode ser configurada para reduzir as perdas de calor do elemento de fluxo alongado 150 que podem ocorrer caso o elemento de fluxo alongado 150 não esteja protegido neste sentido. Além disso, a carcaça 152 pode cobrir ou proteger porções do elemento de fluxo alongado 150 (ou seja, lados e parte superior) de modo que as superfícies expostas que poderíam ser tocadas pelos usuários ou ter outro contato por tecido vivo não sejam tão quentes, reduzindo assim o risco de queimaduras.

[0103] A carcaça 152 pode estar disposta no lado não exposto do elemento de fluxo alongado 150. Como mostrado, a carcaça 152 pode encapsular, engolfar ou cobrir de modo substancialmente completo o lado não exposto do elemento de fluxo alongado 150. A carcaça 152 pode se estender parcial ou substancialmente ao longo do comprimento do elemento de fluxo alongado 150. Ou seja, porções do elemento de fluxo alongado 150 podem se estender além da carcaça 152 para engatar o permutador de calor de pré-aquecimento 144 na extremidade de entrada ou no conjunto de válvula de controle 140 na extremidade de saída, mas outras áreas do elemento de fluxo alongado 150 podem ser totalmente cobertas pela carcaça 152. A carcaça 152 pode ser aderida ao elemento de fluxo alongado 150 com um adesivo resistente ao calor tal como, por exemplo, um silicone epóxi de duas partes ou de alta temperatura.

[0104] Em algumas realizações, como mostrado, a carcaça 152 pode se estender em torno dos lados do elemento de fluxo alongado 150 até cerca da profundidade média do elemento 150. No caso de um tubo, por exemplo, a carcaça 152 poder se estender a meio caminho do tubo e assim expor a metade inferior do tubo à fonte de calor enquanto protege a metade superior do tubo contra a perda de calor e provê proteção contra queimaduras. A carcaça 152 pode incluir um material substancialmente isolante, tal como, por exemplo, um material cerâmico ou um tubo de vidro com interior evacuado. Outros materiais úteis como material de carcaça podem incluir fibras isolantes, materiais compostos ou plásticos de alta temperatura. Ainda outros materiais também podem ser usados. A carcaça 152 pode ter uma forma substancialmente

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14/58 redonda, retangular ou outra. Ou seja, a parte inferior da carcaça 152 pode estar em conformidade com a forma da superfície externa do elemento de fluxo alongado 150 e a porção restante da carcaça 152 pode ter uma forma particular, tal como uma forma redonda ou retangular, como sugerido. Em algumas realizações, a carcaça 152 pode ser dimensionada de modo a encapsular ou incluir a linha de retorno 142, bem como o lado não exposto do elemento de fluxo alongado 150. Em algumas realizações, o material isolante pode estardisposto entre a linha de retorno 142 e o elemento de fluxo alongado 150 de modo a reduzir a fuga de energia do elemento de fluxo alongado 150 para a linha de retorno 142.

[0105] Em algumas realizações, além de isolar o elemento de fluxo alongado 150, a carcaça 152 pode se estender lateralmente para longe dos lados do elemento de fluxo alongado 150 para prover uma espécie de capota ou toldo 156 adjacente ao elemento de fluxo alongado 150. A capota ou toldo 156 pode ser configurado para resistir ou impedir o fluxo de ar ou outro fluido para cima a partir de um lado inferior do elemento de fluxo alongado 150. Esta resistência ao fluxo de ar pode reduzir a quantidade de energia que é perdida do elemento de fluxo alongado 150 devido a correntes de ar convectivas. Em algumas realizações, a capota ou toldo 156 pode se estender lateralmente para longe do elemento de fluxo alongado 150 em uma distância relacionada com o tamanho do elemento de fluxo alongado 150. Por exemplo, a capota ou toldo 156 pode se estender lateralmente para fora do elemento de fluxo alongado 150 em uma distância de toldo 158 que varia de aproximadamente % do diâmetro do elemento de fluxo alongado a 4 vezes o diâmetro. Em outras realizações, a distância pode variar de aproximadamente /2 do diâmetro a 2 vezes o diâmetro, ou de aproximadamente 1 vez o diâmetro a 1 /2 vezes o diâmetro. A capota ou toldo 156 pode se estender substancialmente horizontal (ou seja, ao longo da linha central lateral do elemento de fluxo alongado 150 ou tubo) para longe do elemento alongado 150, ou a capota ou toldo 156 pode ser dobrada ligeiramente para cima ou para baixo em relação ao horizontal.

[0106] Em relação agora às FIGS. 14-16, o conjunto de controle de fluxo 140 pode prover um fluxo controlado de fluido tratado a partir do elemento de fluxo alongado 150 para a linha de retorno 142. Em algumas realizações, o conjunto de controle de fluxo 140 pode ser posicionado a jusante do elemento de aquecimento de fluido 138 e a montante do reservatório de água tratada 148. Em uma realização, o conjunto de controle de fluxo 140 pode ser posicionado em uma extremidade do coletor solar oposto à extremidade de entrada. O conjunto de controle de fluxo 140 pode ser configurado para permitir que o fluido pasteurizado atravesse o conjunto 140 e pode ajudar a impedir a passagem do fluido não pasteurizado, evitando assim a contaminação do fluido presente no reservatório de água tratada 148. O dito fluxo controlado do fluido tratado é desejável para regular as pressões de fluido no sistema e também para monitorar a temperatura do fluido que entra na linha de retorno 142 de modo a reduzir, e mais preferencialmente evitar, a chance de o fluido não pasteurizado passar para o interior do reservatório de água tratada 148.

[0107] O conjunto de controle de fluxo 140 pode compreender pelo menos uma válvula de controle de fluxo termostático 160 disposta entre o elemento de fluxo alongado 138 e a linha de retorno 142. Cada válvula de controle de fluxo termostático 160 pode compreender uma temperatura de operação e uma vazão (ou seja, a vazão é dependente da pressão no sistema e do tamanho da abertura da válvula). A válvula de controle de fluxo termostático 160 pode ser polarizada em uma posição fechada. Na posição fechada, o fluido pode ser impedido de passar do elemento de fluxo alongado 150 para a linha de retorno 142 através da válvula de controle de fluxo termostático 160. Quando a temperatura do fluido atinge ou excede a temperatura de operação da válvula de controle de fluxo termostático 160, a válvula 160 pode abrir para permitir que o fluido passe através da válvula 160. Em algumas realizações, a válvula 160 pode começar a abrir na temperatura de operação e pode continuar a abrir mais uma vez que as temperaturas aumentam. Quando a válvula 160 é totalmente aberta, o fluido pode

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15/58 fluir através ou passar pela válvula 160 na vazão da válvula do elemento de fluxo alongado 150 através da válvula de controle de fluxo termostático 160 para a linha de retorno 142 e, finalmente, para o reservatório de água tratada 148.

[0108] O uso de uma única válvula de controle de fluxo termostático pode, em algumas realizações, criar um risco de introdução de fluido não pasteurizado no reservatório de água tratada 148. Ou seja, quando uma válvula termostática abre, a água que foi aquecida no elemento de fluxo alongado 150 passa através da válvula e, assim, a água no elemento de fluxo alongado 150 continua a fluir e gastar menos tempo no elemento de fluxo alongado 150. A água que flui pode ter uma temperatura mais reduzida do que a água ou o fluido, o que provê inicialmente a temperatura de operação devido à menor quantidade de tempo que o fluido que agora flui gasta no elemento de fluxo alongado 150. Quando a válvula é exposta à água mais fria, a válvula pode começar a fechar ou fechar completamente. No entanto, o tempo de reação da válvula em conjunção com a vazão da água pode ser tal que a água não pasteurizada passe através da válvula termostática antes de poder fechar. Este tipo de fluxo pulsado para uma única válvula termostática pode prover risco de contaminação dos aspectos à jusante do sistema e da água tratada.

[0109] De modo a prover um sistema com flexibilidade para acomodar várias vazões e temperaturas enquanto diminui o risco de o fluido não tratado escapar através do sistema, algumas realizações podem incluir uma pluralidade de válvulas termostáticas 160. A pluralidade de válvulas de controle termostático 160 pode incluir diferentes temperaturas de operação e também pode ter vazões diferentes. Essa disposição pode incluir válvulas com temperaturas de operação mais baixas, com vazões mais baixas, enquanto válvulas com temperaturas de operação mais altas podem ter vazões mais altas. As várias válvulas que atuam em concerto podem reduzir o risco de fluido não pasteurizado passar através do conjunto de válvula de controle 140 e contaminar os elementos a jusante e o reservatório de água tratada 148.

[0110] A FIG. 14 mostra uma vista esquemática de uma realização do conjunto de controle de fluxo 140. O conjunto de controle de fluxo da FIG. 14 compreende uma pluralidade de válvulas de controle de fluxo 160, uma entrada 162 em uma primeira extremidade do conjunto de controle de fluxo 140, e uma saída 164 em uma segunda extremidade do conjunto de controle de fluxo 140. Em pelo menos uma realização, como mostrado na FIG. 14, o conjunto de controle de fluxo 140 compreende cinco válvulas de controle de fluxo 160, embora qualquer número de válvulas adequadas para o conjunto possa ser utilizado. O número de válvulas 160 pode depender da vazão média do sistema, da taxa de aquecimento solar e do intervalo de temperaturas de pasteurização. Cada válvula de controle de fluxo 160 pode ter uma temperatura de operação e uma vazão e, em pelo menos uma realização, a temperatura de operação pode diferir de pelo menos uma outra válvula de controle de fluxo 160 no conjunto 140. Cada válvula de controle de fluxo 160 pode ser polarizada na posição fechada. Em algumas realizações, como mostrado, as válvulas de controle de fluxo 160 podem estar dispostas umas em relação às outras em uma configuração paralela. Em outras realizações, pelo menos, uma válvula de controle de fluxo 160 pode estar disposta em relação a outra válvula de controle de fluxo em uma configuração em série. A entrada 162 pode estar em comunicação fluida com o elemento de fluxo alongado 150, e a saída 164 pode estar em comunicação fluida com a linha de retorno 142. O fluido pode entrar no conjunto de controle de fluxo 140 a partir da entrada 162. Com base na temperatura do fluido, uma ou mais das válvulas de controle de fluxo 160 podem abrir com base em suas respectivas temperaturas de operação, e o fluido pode passar através da saída 164. Caso o fluido que entra no conjunto de controle de fluxo 140 esteja abaixo da temperatura de operação de todas as válvulas de controle de fluxo 160, todas as válvulas de controle 160 podem permanecer fechadas de modo que o fluido não passe através da saída 164. A pluralidade de válvulas 160 e a temperatura de operação de cada uma podem ser selecionadas para garantir que as temperaturas experimentadas pelo fluido uma vez que ele passa através do elemento de fluxo alongado 150 e o tempo que

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16/58 permanece a essas temperaturas sejam suficientes para pasteurizar o fluido. Um modelo relacionado à inativação de patógenos e às temperaturas e aos tempos criados pelo presente sistema é discutido abaixo. Este sistema pode permitir que o fluxo do fluido no sistema seja relativamente constante ao longo do tempo e reduza ou até mesmo elimine o fluxo pulsado.

[0111] A FIG. 15 mostra uma vista expandida de uma realização de um conjunto de controle de fluxo 140. A FIG. 16 mostra uma vista em corte transversal dela. O conjunto de controle de fluxo 140 das FIGS. 15-16 pode incluir uma carcaça que pode compreender uma face 168 e um corpo 170 que define uma câmara 172 e um ou mais canais de fluxo 174. O conjunto também pode incluir uma pluralidade de válvulas de controle de fluxo 160 dispostas pelo menos parcialmente dentro da câmara 172. Em algumas realizações, como mostrado, o conjunto de controle de fluxo 140 pode compreender ainda uma válvula de desgaseificação 176 para liberar qualquer excesso de pressão de fluido que possa acumular dentro do conjunto. Em algumas realizações, como mostrado, o conjunto de controle de fluxo 140 pode compreender ainda portas de descarga dentro do corpo 140 para limpar qualquer contaminação dentro da câmara 172 ou dos canais de fluxo 174, e tampões que vedam as portas de descarga. Como mostrado na realização da FIG. 15, o conjunto de controle de fluxo 140 pode incluir três válvulas de controle de fluxo 160 dispostas dentro do corpo 170 da carcaça. No entanto, qualquer número de válvulas adequadas para a montagem pode ser usado. As três válvulas de controle de fluxo 160 podem estar dispostas em paralelo dentro da carcaça 170. A carcaça pode proteger as válvulas de controle de fluxo 160 dos elementos. Além de proteger as válvulas de controle de fluxo 160, a carcaça pode prover isolamento de modo a evitar ou reduzir a perda de calor do fluido dentro do conjunto de fluxo 140. Pelo menos na realização mostrada, a face 168 pode estar ligada de forma removível ao corpo 170. Em algumas realizações, a face 168 da carcaça encaixa diretamente com o elemento de aquecimento de fluido 138. Pelo menos na realização mostrada, a face 168 pode incluir uma primeira abertura que define a entrada 162, e a face 168 pode incluir uma segunda abertura que define a saída 164. A entrada 162 pode prover comunicação fluida entre a câmara 172 e o elemento de fluxo alongado 150, e a saída 164 pode prover comunicação fluida entre um ou mais canais de fluxo 174 e a linha de retorno 142. Em pelo menos uma realização, a carcaça pode incluir um orifício de queda de pressão para cada válvula de controle de fluxo 160 em que a posição e o tamanho do orifício de queda de pressão podem ser dependentes do ajuste de temperatura da válvula de controle de fluxo 160.

[0112] Em algumas realizações, as válvulas de controle de fluxo 160 podem compreender válvulas de controle termostático 160 ou outras válvulas de controle de fluxo 160 acionadas mecanicamente. Pelo menos na realização mostrada nas FIGS. 1516, cada válvula de controle de fluxo 160 compreende um elemento termostático 178, um tubo de válvula 180, um êmbolo de válvula 182 e uma mola 184. Em pelo menos uma realização, o elemento termostático 178 é disposto dentro da câmara 172 e mecanicamente conectado ao êmbolo 182, e o êmbolo da válvula 182 está disposto dentro do tubo da válvula 180. O elemento termostático 178 pode ter uma temperatura de operação, e o elemento termostático 178 pode ser ativado quando o elemento termostático 178 entra em contato com fluido na câmara 172 que atende ou excede a temperatura de operação. O tubo de válvula 180 e o êmbolo de válvula 182 trabalham em conjunto para atuartermicamente e permitira passagem de fluido quando um fluido atingir a temperatura de operação de válvula 178. Em pelo menos uma realização, o êmbolo 182 tem um recorte dentado que se move em uma primeira direção quando o respectivo elemento termostático 178 aquece, e em uma segunda direção uma vez que o respectivo elemento termostático 178 resfria. A mola 184 inclina o êmbolo de válvula 182 para uma posição fechada. Em pelo menos uma realização, o tubo de válvula 180 tem um orifício disposto dentro da parede lateral do tubo de válvula, e o orifício está em comunicação fluida com o canal de fluxo 174. Quando o recorte dentado do êmbolo 182 está alinhado com o orifício na parede lateral do tubo de válvula, o fluido passa da câmara 172 para dentro do canal de fluxo e passa da válvula para a saída 164. Quando

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17/58 o êmbolo 182 está posicionado de modo que o recorte dentado não esteja alinhado com o orifício, o fluido não pode passar da câmara 172 para o canal de fluxo 174. Em algumas realizações, quando o êmbolo 182 da válvula se move na primeira direção ou na segunda direção, uma porção do orifício pode estar alinhada com o recorte dentado do êmbolo 182, de modo que o fluxo seja restringido.

[0113] Cada válvula de controle de fluxo 160 pode ter sua própria temperatura de operação e vazão. Em uma realização preferida, a temperatura de operação para todas as válvulas de controle de fluxo 160 dentro do conjunto de controle de fluxo está abaixo do ponto de ebulição do fluido (por exemplo, para água, 100 °C). Em uma realização, as válvulas de controle de fluxo 160 podem ter todas a mesma temperatura de operação, de modo que quando o fluido atinge essa temperatura as válvulas estão abertas, o que pode resultar em um fluxo pulsado do fluido. Em uma realização preferida, a temperatura de operação e/ou vazão para cada válvula de controle de fluxo 160 difere de pelo menos uma outra válvula de controle de fluxo 160 no conjunto. Isso pode prover um fluxo mais estável do fluido dentro do sistema, em oposição a um fluxo pulsado. Em pelo menos uma realização, uma primeira válvula de controle 160 pode ter uma primeira temperatura de operação. A primeira válvula de controle 160 também pode ter uma primeira vazão. A primeira válvula de controle 160 pode ser polarizada na posição fechada. Uma segunda válvula de controle 160 pode ter uma segunda temperatura de operação superior à primeira temperatura de operação da primeira válvula de controle 160. Em algumas realizações, a segunda válvula de controle 160 também pode ter uma segunda vazão superior ou diferente da primeira vazão. Em realizações com uma terceira válvula de controle 160, a terceira válvula de controle 160 pode ter uma terceira temperatura de operação superior à segunda temperatura de operação da segunda válvula de controle de temperatura 160 e superior à primeira temperatura de operação da primeira válvula de controle de temperatura 160. Em pelo menos uma realização, a terceira temperatura de operação pode estar abaixo do ponto de ebulição do fluido (por exemplo, para água 100 °C). Em algumas realizações, a terceira válvula de controle 160 pode ter uma terceira vazão maior ou diferente da segunda vazão e maior ou diferente da primeira vazão. As vazões através do sistema podem ser ditadas pelas configurações da válvula e pela pressão provida (ou altura do tanque de fornecimento de fluido). Para aplicações residenciais com reservatórios de água no telhado, por exemplo, e alta energia solar incidente, as vazões podem ser de aproximadamente um galão por minuto, por exemplo, ou mais. Em algumas realizações, as temperaturas de operação das válvulas de controle podem incluir 78 °C, 85 °C e 90 °C. Ainda em outras realizações, as temperaturas de operação das válvulas de controle podem incluir 50 °C, 55 °C e 60 °C. Ainda em outras realizações, as temperaturas de operação das válvulas de controle podem incluir 60 °C, 70 °C e 80 °C. Como pode ser apreciado, os ajustes de temperatura mais elevados das válvulas de controle podem reduzir a vazão do sistema global, mas podem aumentar a temperatura de tratamento. O modelo discutido abaixo, com conhecimento dos patógenos que estão presentes, pode ser usado para selecionar temperaturas de operação adequadas para as válvulas, de modo a garantir um tratamento adequado e também considerar o uso eficiente da energia solar com a provisão de vazões relativamente rápidas.

[0114] Em pelo menos uma realização, as válvulas de controle de fluxo 160 podem estar dispostas para atuarem aditivamente. Ou seja, quando uma primeira válvula de controle 160 abre e depois abre uma segunda, a vazão da primeira válvula 160 pode ser complementada pela segunda válvula 160 de modo que a vazão aumenta com base na vazão adicional permitida pela segunda válvula 160. Em algumas realizações, quando a temperatura do fluido atinge a primeira temperatura de operação, a primeira válvula de controle 160 pode abrir para permitir que o fluido passe através da câmara 172 para o canal de fluxo 174 na primeira vazão. Quando a temperatura de fluido atinge a temperatura de operação da segunda válvula de controle 160, a segunda válvula de controle 160 pode abrir para permitir que o fluido passe através da câmara 172 para o canal de fluxo 174 em uma segunda vazão. Com o fluido fluindo através da primeira e da segunda válvulas 160, o fluxo resultante para o tubo de retorno 142 pode ser uma

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18/58 combinação entre a vazão da primeira e da segunda válvulas 160. Quando o sistema tem pelo menos três válvulas de controle 160, quando a temperatura de fluido atinge a temperatura de operação da terceira válvula de controle 160, a terceira válvula de controle 160 pode abrir para permitir que o fluido passe através da câmara 172 para o canal de fluxo 174 na terceira vazão. Uma vez que a temperatura de fluido diminui abaixo da terceira temperatura de operação, a terceira válvula 160 pode fechar e menos fluido pode fluir. Uma vez que a temperatura do fluido diminui ainda mais abaixo da segunda temperatura de operação, a segunda válvula 160 pode fechar e menos fluido pode fluir. No entanto, caso a temperatura caia abaixo de uma temperatura limite, todas as válvulas de controle 160 podem então retornar à sua posição fechada enviesada.

[0115] Ainda em outras realizações, a distância entre a câmara de temperatura 172 e a porção de controle de fluxo da válvula 160 pode ser determinada em um esforço para proteger contra a água não tratada que flui através do sistema. Ou seja, esta distância pode ser selecionada em conjunto com vazões e tempos de fechamento de válvula de modo que quando as temperaturas caem abaixo da temperatura de operação de uma dada válvula 160, a válvula 160 tem tempo suficiente para fechar antes de o fluido ou a água atingir a vazão de controle.

[0116] Embora as válvulas de controle de fluxo tenham sido descritas como sendo válvulas termostáticas, adicionalmente ou alternativamente as válvulas também podem ser controladas digital ou dinamicamente. Por exemplo, as válvulas podem incluir um solenoide ou outros atuadores eletromecânicos que permitem que as válvulas sejam abertas ou controladas com base nas características do sistema, como temperatura, pressão e/ou vazão, e com base no tempo e outros fatores. Com base em análises e cálculos sistemáticos, periódicos e/ou contínuos, a válvula ou as válvulas de controle de fluxo podem ser abertas e/ou fechadas para controlar o fluxo do líquido através do sistema. Esta abertura e fechamento podem ser realizados em um esforço para maximizar o fluxo, o que também garante a pasteurização do líquido que flui, por exemplo. O solenoide ou outros dispositivos eletromecânicos de controle podem ser configurados para abrir uma ou mais válvulas, fechar uma ou mais válvulas ou controlar com mais precisão o quanto uma válvula está aberta a qualquer momento. Em uma ou mais realizações, os dispositivos eletromecânicos podem ser dispositivos relativamente simples que controlam a válvula para estar totalmente aberta ou totalmente fechada. Nesta realização, pode ser provida uma série de válvulas com solenoides associados para permitir uma série de vazões dependendo de quantas válvulas são e do quanto as válvulas estão abertas a qualquer momento. Um processo discutido em mais detalhes abaixo pode ser usado para maximizar o fluxo e, simultaneamente, prover níveis selecionados de garantia de que o fluido circulante está sendo pasteurizado adequadamente.

[0117] Como mencionado, o conjunto de controle de fluxo 140 também pode incluir uma válvula de desgaseificação 176. Como mostrado na FIG. 16, a válvula de desgaseificação 176 pode estar disposta dentro do conjunto de controle de fluxo 140 em uma localização superior, em que os gases no sistema funcionarão até a localização da válvula. A válvula de desgaseificação 176 pode ser configurada para purgar ar, vapor ou outro gás no sistema na inicialização, quando houver uma fonte de água intermitente, e enquanto o gás se desenvolve dentro do sistema, como quando o vapor de água se acumula durante a ebulição, por exemplo. Como mostrado, a válvula de desgaseificação 176 pode estar disposta no conjunto da válvula de controle 160, por exemplo.

[0118] Como mostrado em mais detalhe nas FIGS. 18A-18C, a válvula de desgaseificação 176 pode incluir um flutuador 186, uma tampa 188 e uma ligação 190. A tampa 188 pode ser um elemento relativamente rígido configurado para se fixar de forma estanque ao conjunto de controle de fluido 140 sobre uma abertura. Ou seja, o conjunto de válvula de controle 140 pode ter uma abertura em sua superfície que está em comunicação fluida com a via de fluido que se estende através do conjunto de válvula

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19/58 de controle 140. A abertura no conjunto de válvula de controle 140 pode estar disposta substancialmente perto da parte superior do conjunto 140 em uma posição em que os gases podem propagar naturalmente, por exemplo. A tampa 188 da válvula de desgaseificação 176 pode ser configurada para ser presa sobre a abertura de um modo vedado para impedir o vazamento de fluido do conjunto de válvula de controle 140. Quando a tampa 188 é presa sobre a abertura, uma câmara 192 pode ser definida no conjunto de válvula de controle 140 sobre o qual a tampa 188 está disposta. A tampa 188 pode incluir um orifício 194 para permitir a liberação de gases do sistema.

[0119] O flutuador 186 da válvula de desgaseificação 176 pode ser configurado para estar disposto na câmara 192 formada pelo conjunto de válvula de controle 140 188 e a tampa 188. O flutuador 186 pode ser dimensionado e moldado de modo a poder se mover de forma substancialmente livre para cima e para baixo dentro da câmara 192 abaixo da tampa 188. Em algumas realizações, o flutuador 186 pode ter a forma de um pistão por exemplo, e pode ser substancialmente cilíndrico. O flutuador 186 pode ser um conjunto de duas peças, como mostrado, com uma porção de corpo principal e uma porção de base, ou o flutuador 186 pode ser um flutuador de peça única 186. O flutuador 186 pode ser construído em material substancialmente leve e, quando montado com a cavidade interna mostrada, pode ter peso e volume que proveem uma densidade menor que a da água, de modo que flutue quando a água ou outro fluido está presente na câmara 192.

[0120] O flutuador 186 pode ser operável em relação à tampa 188 por meio de uma ligação 190. Como mostrado, pode ser provida uma ligação 190 que fixa o flutuador 186 na tampa 188 e articula entre o flutuador 186 e a tampa 188 uma vez que o flutuador 186 se move para cima e para baixo na câmara 192. Deve ser apreciado que quando a água está presente na câmara 192, o flutuador 186 irá subir com a água, fazendo com que o flutuador 186 se mova para cima na câmara 192. Como mostrado nas FIG. 18B e 18C, a ligação 190 pode incluir uma vedação 196 para vedar o orifício 194 na tampa 188 quando o flutuador 186 se move para uma posição superior na câmara 192 e em relação à tampa 188. A presente ligação 190 pode prover uma força de vedação particularmente forte no orifício da tampa 194 devido à disposição de ligação. Ou seja, como mostrado nas FIGS. 18B e 18C, quando o flutuador 186 está na posição mais alta na câmara 192, mais movimento ascendente do flutuador 186 pode resistir pelo batente de vedação 196 sobre o orifício. Ou seja, quando o flutuador 186 está na posição mais alta, a ligação 190 está em uma posição fixa que forma uma estrutura estaticamente determinada. Como mostrado no diagrama de corpo livre da FIG. 17, a força na extremidade do elemento de ligação inferior 198 a partir do flutuador 186 pode criar uma força de compressão na escora 200. A força de compressão na escora 200 pode ser maior do que a força de flutuação porque a escora 200 está posicionada ao longo da ligação inferior 198 em uma posição mais próxima do ponto de articulação A do que a conexão de flutuação. Por exemplo, a força da escora pode ser aproximadamente 4 vezes a força ascendente do flutuador. A escora 200 pode empurrar para cima a ligação superior 202, que pode ser resistida pela vedação 196 sendo assentada sobre o orifício 194. Mais uma vez, uma vez que o batente de vedação 196 está posicionado ao longo da ligação superior 202 em uma posição mais próxima do ponto de articulação B do que a força de escora, a força aplicada no batente de vedação 196 pode ser muito mais alta do que a força de escora. Por exemplo, a força aplicada no batente de vedação 196 pode ser aproximadamente 4 ou 5 vezes a força da escora. Assim, a força de vedação 196 na válvula de desgaseificação 176 pode ser aproximadamente 16 a 20 vezes a força do flutuador 186. Este tipo de ligação 190 pode permitir um flutuador relativamente pequeno 186 e/ou uma força de vedação relativamente alta do flutuador 186.

[0121] Com referência de volta às FIGS. 10 e 11, uma linha de retorno 142 é mostrada. A linha de retorno 142 pode estar em comunicação fluida com o conjunto de controle de fluxo 140 e pode redirecionar a água ou o fluido de volta para o permutador de calor de pré-aquecimento 144. Em algumas realizações, a linha de retorno 142 pode se estender através da carcaça 152 do elemento de aquecimento de fluido 138, como

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20/58 mostrado, e tirar vantagem das propriedades de isolamento da carcaça 152. Em outras realizações, pode ser provida uma via alternativa e pode ser provido isolamento alternativo. Deve ser apreciado que o fluido que sai do conjunto de controle de fluxo 140 pode estar em temperaturas relativa e/ou extremamente altas. Assim, a linha de retorno 142 pode ser construída a partir de um material relativamente resistente ao calor como metal, cerâmica, materiais compostos ou plástico de alta temperatura. Outros materiais ainda podem ser usados. Em algumas realizações, a linha de retorno 142 pode ser um tubo, cano ou outro elemento tipo lúmen. Em algumas outras realizações, a linha de retorno 142 pode levar à carcaça 152 e terminar em um lúmen formado na carcaça 152, de modo que o lúmen na carcaça pode transportar o fluido para o permutador de calor de pré-aquecimento 144.

[0122] Deve ser apreciado que quando um permutador de calor não é utilizado (ou seja, na condição de aquecimento de água), a linha de retorno 142 pode levar diretamente à água tratada ou ao reservatório de fluido 148 ou a um ponto de utilização, em vez de regressar ao permutador de calor de pré-aquecimento 144. Ou seja, quando o sistema é implementado em uma situação em que o fluido é aquecido para produzir água quente em vez de ser usado para pasteurizar água, a etapa de pré-aquecimento da água pode ser omitida porque a operação de troca de calor sacrifica o calor do fluido de escoamento.

[0123] Voltando agora para as FIGS. 19A e 19B, a linha de retorno 142 pode retornar a água ou fluido para o permutador de calor de pré-aquecimento 144. Como mostrado, o permutador de calor de pré-aquecimento 144 pode receber água ou outro fluido da linha de alimentação 136, bem como água ou fluido da linha de retorno 142. O permutador de calor de pré-aquecimento 144 pode ser configurado para prover comunicação térmica entre estes dois fluidos, de modo que o calor do fluido da linha de retorno pode ser utilizado para aumentar a temperatura no fluido da linha de alimentação. No caso de um processo de pasteurização da água, uma vez que a água é pasteurizada, o calor na água pode não ser mais útil e, assim, pode ser usado para aumentar a temperatura na água que entra para dar uma espécie de vantagem no aquecimento, com a utilização da energia desperdiçada. Ou seja, se a água na linha de retorno 142 fosse simplesmente direcionada para o reservatório de água tratada 148, essa água seria colocada no reservatório 148 em uma temperatura extremamente alta apenas para assentar no reservatório de fluido tratado 148 e o calor dissipar e ser desperdiçado. Além disso, a linha de efluente 146 pode ficar extremamente quente caso o fluido tratado não passe através do permutador de calor 144.

[0124] O permutador de calor 144 pode incluir um corpo dianteiro 204, um traseiro 206 e um médio 208. Os corpos dianteiro 204 e traseiro 206 podem ser configurados para insuflar o corpo médio 208 entre eles e manter uma pressão substancialmente constante e mesmo de vedação no corpo médio 208. O corpo médio 208 pode ser configurado para receber o fluido da linha de retorno e o fluido da linha de alimentação e expor termicamente um ao outro para transferir o calor do fluido da linha de retorno para o fluido da linha de alimentação.

[0125] Os corpos dianteiro e traseiro 204, 206 podem ser substancialmente elementos do tipo bloco com uma quantidade relativamente grande de massa. Por exemplo, em algumas realizações, os corpos dianteiro e traseiro 204, 206 podem ser substancialmente espessos em relação ao corpo médio 208. Os corpos dianteiro e traseiro 204, 206 podem ser substancialmente retangulares e podem ter tamanho e forma perimetrais que sejam substancialmente os mesmos ou semelhantes ao tamanho e forma do perímetro do corpo médio 208. Assim, quando os corpos dianteiro e traseiro 206, 208 estiverem montados com o corpo médio 208, pode ser provido um elemento do tipo bloco com uma espessura igual às espessuras combinadas dos vários elementos. Em algumas realizações, o tamanho da vista plana dos corpos dianteiro e traseiro 204, 206 pode variar de aproximadamente 1 polegada a aproximadamente 12 polegadas, ou de aproximadamente 2 polegadas a aproximadamente 8 polegadas, ou de

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21/58 aproximadamente 4 polegadas a aproximadamente 6 polegadas. A espessura dos corpos dianteiro e traseiro 204, 206 pode variar de aproximadamente /2 polegada a aproximadamente 4 polegadas, ou de aproximadamente % polegada a aproximadamente 2 polegadas, ou de aproximadamente % polegada a aproximadamente 1 % polegada.

[0126] O corpo médio 208 pode incluir um elemento substancialmente em forma de placa configurado para ser ensanduichado entre os corpos dianteiro e traseiro 204, 206. O corpo médio 208 pode ter uma via de fluido 216 formada em cada face para encaminhar fluido em uma via relativamente ou substancialmente tortuosa. Em algumas realizações, como mostrado, a via de fluido 216 pode incluir uma via do tipo redonda e/ou espiral. Deve ser apreciado que as vias em cada face podem ser imagens espelhadas uma da outra, de modo que o fluido que flui através de cada uma das vias é substancialmente adjacente ao fluido no lado oposto do corpo médio 208 e separado apenas pela espessura restante entre as vias formadas 216. Em algumas realizações, a espessura entre as vias de fluido 216 em cada lado do corpo médio 208 pode variar de aproximadamente 28 de calibre a aproximadamente % de polegada, ou de aproximadamente 21 de calibre a aproximadamente 1/16 de polegada, ou de aproximadamente 17 de calibre a aproximadamente 19 de calibre. Outras espessuras ainda podem ser providas e selecionadas para reduzir a espessura o máximo possível enquanto acomodam tolerâncias de fabricação razoáveis e consideram os efeitos de desgaste, corrosão ou outros efeitos que podem criar furos ou perfurações na parede fina. Embora seja mostrada uma via em espiral, deve ser apreciado que vários outros percursos podem ser utilizados, tais como um ziguezague, comutação ou outra disposição. A via 216 pode ser eficaz para prover um comprimento longo em uma pequena quantidade de espaço, de modo a aumentar a quantidade de tempo que os dois fluidos que fluem são termicamente expostos um ao outro. Além disso, a via tortuosa pode ter um efeito de mistura de fluido relativamente alto, de modo que cada um dos fluidos de ambos os lados do corpo médio se mistura continuamente, o que permite uma melhor distribuição de calor dentro de cada fluido e, assim, melhor troca térmica através do corpo médio. Em algumas realizações, o fluido em qualquer lado do corpo médio 208 pode ser configurado para fluir na mesma direção do fluido no outro lado, ou o fluido pode fluir em direções opostas em comparação com o fluido no outro lado.

[0127] Os corpos dianteiro 204, traseiro 206 e médio 208 podem ser construídos a partir dos mesmos materiais ou de materiais diferentes. Em algumas realizações, os corpos dianteiro, traseiro e médio 204, 206, 208 podem ser construídos a partir de um mesmo material condutor ou materiais semelhantes. Em outras realizações, os corpos dianteiro e traseiro 204, 206 podem incluir materiais substancialmente isolantes de modo a evitar a dissipação de calor do sistema. Em contraste, o corpo médio 208 pode ser feito de material relativamente ou altamente condutor, de modo a conduzir calor a partir do fluido da linha de retorno e transferir o calor para o fluido da linha de alimentação. Em algumas realizações, por exemplo, os corpos dianteiro e traseiro 204, 206 podem incluir uma cerâmica ou outro material isolante, e o corpo intermédio 208 pode incluir um metal como aço ou outro material condutor. Em algumas realizações, o corpo médio 208 também pode incluir um perímetro de isolamento para resistir à perda de calor dos lados do corpo médio 208.

[0128] Deve ser apreciado que, embora o permutador de calor 144 tenha sido descrito como tendo três partes, podem ser utilizadas técnicas de fabricação para fabricar o permutador de calor 144 como uma peça única. Por exemplo, a moldagem por injeção ou a fabricação aditiva como impressão 3D pode permitir que o permutador de calor 144 seja formado como uma única peça. Ainda outros métodos de fabricação e abordagens podem ser usados.

[0129] Em uma ou mais realizações, o gerador termoelétrico (TEG) 141 pode ser provido. O gerador termoelétrico 141 pode ser configurado para gerar eletricidade a partir do

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22/58 calor em excesso ou residual. Consequentemente, em uma ou mais realizações, um TEG pode ser posicionado no fluxo no momento em que a água tratada se prepara para deixar o sistema. Ou seja, a água tratada pode ter passado por todas as etapas de pasteurização, por exemplo, e o calor remanescente presente na água tratada pode não ser mais necessário para a pasteurização e pode não ser mais usado pelo sistema. A água tratada pode passar pelo TEG para gerar eletricidade a partir do calor na água.

[0130] Como mostrado na FIG. 19C, o TEG pode estar localizado no riser onde a água não tratada de entrada se dirige para o permutador de calor para obter um préaquecimento e onde a água tratada sai do permutador de calor e se dirige para um reservatório de coleta. Neste local, o TEG pode ser usado para gerar eletricidade a partir de qualquercalordeixado na água tratada com base no diferencial de temperatura entre a saída da água tratada e a entrada da água não tratada.

[0131] Com referência agora à FIG. 19D, é mostrada uma vista expandida do TEG 141. O TEG pode incluir uma via de fluido interna 143 que pode ser uma forma de serpentina ou uma forma que proveja uma grande área de superfície para troca de calor do fluido para o corpo sólido 149.0 corpo 149 do dispositivo TEG pode incluir vários componentes TEG 145 que podem ser colocados dentro de um recesso na parede do TEG. Em uma ou mais realizações, pode ser provido um invólucro externo 147 para envolver o dispositivo, que pode ser preso com parafusos, pinos ou outros fixadores, por exemplo. Em uma ou mais realizações, o material de revestimento externo pode ser um material isolante relativamente alto para reduzir a transferência de calor e limitar a exposição a altas temperaturas. O corpo do TEG pode incluir um recesso no qual um O-ring ou outro vedante fluido adequado pode ser posicionado. Uma vez que a água de entrada relativamente fria não tratada passa pela água de saída tratada relativamente quente, a transferência de calor pode ocorrer e, assim, o TEG pode funcionar como um permutador de calor, bem como um gerador.

[0132] Como mostrado esquematicamente na FIG. 19E, o fluido quente pode se mover da esquerda para a direita, enquanto o fluido frio pode se mover da direita para a esquerda. Conforme o fluido se move, o calor pode ser transferido através do corpo de alta condutividade térmica do TEG e através do TEG. Uma vez que o calor é transferido através dos corpos de cerâmica do TEG 145, pode ser criada uma tensão que permite a geração de energia. A quantidade de calor transferida pelo sistema está relacionada à quantidade de energia produzida. Compostos eletrônicos como um controlador de carga da bateria, por exemplo, podem ser conectados às saídas de tensão para usar e/ou armazenar a energia elétrica gerada.

[0133] Embora o TEG tenha sido descrito como sendo usado para alavancar excesso ou desperdício de calor, outros locais do TEG ainda podem ser implementados e testes podem ser realizados para otimizar o uso do TEG. Ou seja, em uma ou mais realizações, o TEG pode ser usado sem a presença de um permutador de calor, de modo que o TEG realize tanto uma função de pré-aquecimento quanto uma função de geração de eletricidade. Ainda em outras realizações, o TEG pode ser colocado em outras áreas do sistema com a utilização de diferentes diferenciais de temperatura para determinar qual o efeito do TEG no processo de pasteurização em comparação com a quantidade de eletricidade que é gerada. Um equilíbrio pode ser alcançado entre a quantidade desejada de pasteurização e a quantidade desejada de eletricidade.

[0134] Voltando agora à FIG. 9, uma linha de efluente 146 é mostrada. A linha de efluente 146 pode estar em comunicação fluida com o permutador de calor de préaquecimento 144 e com o reservatório de coleta de fluido tratado 148. A linha de efluente 146 pode ser canalizada para o reservatório de coleta 148 na ou próximo à parte superior, por exemplo. Assim como a linha de alimentação 136, a linha de efluente 146 pode ser um polipropileno, polietileno ou outro material polimérico, ou outro material pode ser utilizado. A linha de efluente 146 pode ser dimensionada para acomodar o fluxo de fluido do sistema sem restringir excessivamente o fluxo e, assim, a

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23/58 linha de efluente 146 pode ter um diâmetro e/ou uma área de fluxo transversal razoavelmente semelhante ao diâmetro ou área de fluxo transversal do elemento de aquecimento de fluido 138. Em algumas realizações, a linha de efluente 146 pode ser uma linha de % polegada, % polegada, 1 polegada, 1 % polegada, 2 polegadas, ou 3 polegadas, por exemplo. Ainda em outras realizações, linhas de efluente de outros tamanhos podem ser utilizadas.

[0135] O reservatório de coleta de fluido tratado 148 pode ser um tanque sanitário fechado configurado para permanecer em condições sanitárias, de modo a evitar a contaminação da água ou fluido tratado e/ou pasteurizado. Em algumas realizações, por exemplo, o reservatório de água tratada 148 pode ser um tanque de aço inoxidável, um tanque de aço revestido, de polietileno, polipropileno ou outro material polimérico. O reservatório de coleta de fluido tratado 148 pode ser dimensionado com base na saída do sistema, e pode ser dimensionado com base em um ou mais sistemas em que mais de um sistema direciona o fluido tratado para o tanque. O reservatório de coleta de fluido tratado 148 pode incluir uma válvula de alívio de pressão que equaliza pressões dentro do tanque e/ou um mecanismo de respiração que permite a transferência de ar, mas resiste e/ou impede a entrada de contaminantes ou poluentes, por exemplo.

[0136] O reservatório de coleta de fluido tratado 148 pode estar em comunicação fluida com um sistema de fornecimento ou distribuição de água potável, de modo que a água potável pode ser utilizada para beber, cozinhar ou outros fins. Em algumas realizações, o reservatório de coleta 148 pode incluir uma torneira ou outro mecanismo de distribuição, de modo que a água potável possa ser acessada ou recuperada diretamente do reservatório. Ainda podem ser providos outros tipos de sistemas ou dispositivos de recuperação de água.

[0137] Com referência agora às FIGS. 19F e 19G, tanto o reservatório de fluido tratado 148 como o reservatório de coleta 134 podem estar equipados com sensores para detectar níveis de enchimento e/ou temperatura. Por exemplo, em uma ou mais realizações, os níveis e as temperaturas da água no reservatório de coleta 134 podem ser monitorados de forma sem fios para verificar quando o tanque de armazenamento não tem capacidade para permitir que o sistema de pasteurização de água funcione ou quando o fluido pode congelar. Além disso, as temperaturas e os níveis no reservatório de fluido tratado 148 podem ser medidos para determinar quando o tanque está cheio (e o sistema deve cessar a operação) ou para determinar quando o fluido no reservatório pode congelar. Além disso, os valores de temperatura no reservatório de fluido tratado 148 podem ser medidos para determinar taxas de renovação do crescimento de contaminantes ou patógenos. A renovação do crescimento dos contaminantes está diretamente relacionada à vida útil do fluido tratado.

[0138] Em uma ou mais realizações, o sistema pode ser configurado para controlar o uso adicional quando a taxa de renovação do crescimento e o tempo decorrido sugerirem que os patógenos podem ter tido a oportunidade de regredir ou reaparecer no reservatório de fluido tratado. Em uma ou mais realizações, o fluido tratado do reservatório de fluido tratado pode não estar acessível após o tempo decorrido. Em uma ou mais realizações, o sistema pode impedir a abertura de válvulas que, de outro modo, permitem que o fluido do reservatório de fluido tratado flua para sistemas de fluido de água potável. Em uma ou mais realizações, o sistema pode não funcionar para produzir mais água tratada, a menos que ou até que o reservatório de fluido tratado tenha sido lavado ou despejado. Em uma ou mais realizações adicionais, o sistema pode lavar ou despejar automaticamente o reservatório de água tratada abrindo uma válvula de drenagem, por exemplo, quando o tempo e a temperatura necessários sugerirem que os patógenos podem ter tido a oportunidade de regredir.

[0139] Os sensores nos reservatórios 134/148 podem estar em comunicação com um computador de bordo do sistema de aquecimento de fluido. Por exemplo, o sensor pode estar equipado com um sistema de comunicação sem fio, como um rádio ZigBee, por

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24/58 exemplo. Alternativamente, pode ser provida uma conexão com fio que pode ser executada ao longo do conduíte de fluido entre o reservatório e o sistema de aquecimento de fluido. Em uma ou mais realizações, dois sensores ou conjuntos de sensores podem ser providos em cada um dos reservatórios. Um dos sensores ou conjuntos de sensores pode ser configurado para medir o nível de fluido do tanque, e o outro sensor ou conjunto de sensores pode medir a temperatura do fluido. Os dados destes sensores podem ser enviados para o computador de bordo no sistema de aquecimento de fluido através da comunicação sem fio ou com fio mencionada. Os dados podem ser usados pelo computador de bordo em algoritmos de controle. Por exemplo, o computador de bordo pode comparar o nível de fluido medido nos reservatórios até um nível limite. No caso do reservatório de entrada 134, o limite pode ser um limite mínimo abaixo do qual não existe fluido suficiente para executar o sistema. Assim, esse limite pode garantir que o tanque de entrada tenha um volume de água suficiente em uma temperatura dentro de um intervalo permitido para operação. Caso haja fluido insuficiente, o sistema pode desligar automaticamente e apontar o espelho para longe do sol para impedir que o sistema aqueça quando o fluido não estiver presente no reservatório de entrada 134. Isso pode ajudar a evitar superaquecimento, fusão, ou até mesmo incêndio do sistema.

[0140] Em contraste, os dados do sensor do reservatório de coleta 148 podem ser comparados com um limite diferente que reflita que o reservatório de coleta 148 está cheio ou excessivamente cheio. Quando o limite é atingido ou excedido, o computador de bordo pode interromper a operação para evitar o transbordamento do reservatório de coleta 148 e o desperdício de água. Além disso, leituras de temperatura opcionais nos reservatórios de armazenamento de entrada e saída podem ser usadas para calcular a produção de energia do sistema. Da mesma forma, a medição dos níveis do reservatório de entrada e saída pode ser usada para calcular com precisão o fluxo volumétrico de água ao longo do tempo.

[0141] Para ambos os dispositivos de monitoramento de tanque, informações sobre temperatura e nível de enchimento podem ser enviadas para o computador de bordo do sistema de aquecimento de fluido. O computador de bordo pode usar as informações em algoritmos de controle para operar interruptores de relés para ligar e desligar uma série de bombas, elementos de aquecimento, e/ou reorientar o dispositivo para se afastar dos raios solares incidentes para manter as temperaturas seguras quando o suprimento de fluido e os requisitos de saída de fluido não forem cumpridos.

[0142] Em uma ou mais realizações, o sistema de monitoramento mencionado acima pode permitir um tanque de armazenamento de fluido com controle de temperatura. Como mostrado na FIG. 19H, um sistema fotovoltaico 151 pode ser incluído para prover energia elétrica para uma bomba de água e uma unidade de aquecimento ou outras funções auxiliares. Neste caso, o painel fotovoltaico pode criar energia que pode ser usada para bombear água para e/ou dos reservatórios. O computador de bordo pode monitorar a altura da água em cada um dos reservatórios e pode usar chaves de relé para ligar e desligar a bomba de água. O sistema de água também pode controlar uma chave de relé que liga e desliga um elemento de aquecimento para evitar que o tanque congele (para uso em climas frios). Para casos de uso onde o congelamento é uma preocupação, o sensor de temperatura e o elemento de aquecimento submerso controlam a temperatura dos tanques.

[0143] Em uma ou mais realizações, os sensores, o computador de bordo, e técnicas de comunicação adicionais podem ser empregados para controlar digitalmente a distribuição de água tratada e não tratada do sistema. Por exemplo, como mostrado na FIG. 19H, o sistema pode incluir um ou mais sistemas de aquecimento de fluido que fornece um reservatório de coleta central ou combinado. Um ou vários domicílios podem estar conectados ao reservatório de coleta e podem ter seu próprio reservatório doméstico, por exemplo. O domicílio pode ter a oportunidade de solicitar o preenchimento parcial ou total do seu reservatório doméstico, conforme necessário. Em

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25/58 uma ou mais realizações, o usuário doméstico pode receber uma interface para comprar água do sistema. O usuário pode, por exemplo, solicitar um volume específico de água do sistema com a utilização de um aplicativo em um smartphone, PDA ou outro dispositivo eletrônico. 0 aplicativo pode transmitir a solicitação a um banco de dados central para processar o pagamento e também pode transmitir uma solicitação ao computador de bordo do sistema de aquecimento de fluido para liberar água para o domicílio. Esta última transmissão pode ocorrer diretamente do dispositivo do usuário após o pagamento ou o banco de dados central pode prover a comunicação ao sistema de aquecimento de fluido. O computador de bordo do sistema de aquecimento de fluido pode acionar uma válvula no reservatório de coleta, permitindo que uma quantidade específica de fluido flua do tanque para o usuário. O sensor de nível de fluido no reservatório de coleta pode permitir que a quantidade específica de água solicitada seja distribuída ao usuário. Além disso, caso o reservatório de coleta tenha enchido anteriormente e o sistema de aquecimento de fluido não esteja funcionando, e caso a distribuição de fluido ao usuário crie espaço suficiente no reservatório de coleta, o computador de bordo poderá colocar o sistema de aquecimento de fluido novamente em serviço.

[0144] Em uma ou mais realizações, como mostrado nas FIGS. 191, pode ser provido um kit que inclui uma pluralidade de tanques, um sistema de aquecimento de fluido, um painel fotovoltaico e uma estação de serviço. Em uma ou mais realizações, os níveis e as temperaturas do tanque podem ser medidos, assim como o fluxo de energia. Pode ser provido um sistema de controle que permite ao usuário acessar água a partir de um tanque não tratado ou de um tanque tratado, dependendo da finalidade da sua utilização. Por exemplo, a água potável pode ser desejada para beber, mas a água não tratada pode ser adequada para irrigação, lavagem e afins. Em algumas realizações, os domicílios terão tanques não tratados e tratados correspondentes nas suas instalações, e podem encher ou solicitar que esses tanques sejam cheios através de um pedido ao sistema em um aplicativo em um smartphone, por exemplo. O computador de bordo e/ou outro computador podem permitir que o sistema forneça água tratada, água não tratada e/ou eletricidade aos usuários, e pode permitir que determinados valores sejam providos com base em uma solicitação e/ou pagamento com a utilização do sistema online. Os controles digitais podem acionar válvulas ou interruptores por períodos específicos de tempo e em determinados momentos para prover aos usuários os serviços solicitados e/ou pagos. As FIGS. 19J, 19K e 19L mostram os respectivos processos de provisão de água não tratada, água tratada e eletricidade.

[0145] Em uma ou mais realizações, a eletricidade pode ser provida de maneira semelhante, em que um usuário pode solicitare pagar por uma determinada quantidade de energia. Podem ser providos comutadores e sensores de modo que a eletricidade possa ser provida a um usuário, por exemplo, de um painel fotovoltaico a uma taxa particular durante um determinado período de tempo com base no pedido. A energia de baixa tensão pode ser usada para segurança do sistema, seja para proteger os usuários ou para proteger o próprio sistema, ou ambos. Por exemplo, a energia de 24 VCC pode ser gerada pelo sistema e pode estar disponível para uso pelos usuários.

[0146] Sensores adicionais podem ser providos no sistema para facilitar a operação do sistema. Por exemplo, em uma ou mais realizações, um ou mais sensores radiantes podem ser providos. O sensor radiante pode ser configurado para detectar a quantidade de radiação recebida pelo sistema. Em uma ou mais realizações em que a radiação é muito baixa, o sensor pode se comunicar com o computador de bordo para desligar o sistema de aquecimento de fluido e/ou manter o sistema de aquecimento de fluido em um estado inativo. Isso pode ocorrer, por exemplo, à noite ou quando uma cobertura de nuvens razoavelmente espessa estiver presente. Em ambos os casos, pode haver luz solar insuficiente para o sistema operar e, assim, o sistema pode economizar energia permanecendo em um estado inativo.

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26/58 [0147] Deve ser apreciado que um dos vários métodos de comunicação diferentes pode ser implementado para facilitar a interação com o sistema pelo usuário e/ou pelos gerentes de negócios. Em uma ou mais realizações, um aplicativo de smartphone pode ser provido aos usuários do sistema com a finalidade de acessar e/ou receber água e/ou energia. O aplicativo pode permitir a solicitação e o pagamento de água ou eletricidade, por exemplo. Em uma ou mais realizações, as comunicações por satélite podem ser providas também e a encomenda de tais Serviços pode estar disponível. O aplicativo pode permitir que um usuário solicite um serviço em particular e uma quantidade do serviço, e pode solicitar ao usuário que pague pelo Serviço. Após o pagamento do Serviço, o aplicativo de smartphone pode comunicar o pagamento a um banco de dados central através de uma rede celular, via Internet ou outro mecanismo de comunicação como, por exemplo, uma comunicação via satélite. Em algumas realizações, o aplicativo de smartphone pode comunicar o pedido de serviço apenas ao sistema e o sistema pode tomar medidas para comunicar o pedido de serviço a um banco de dados central. O banco de dados central pode receber a comunicação e processar o pagamento da solicitação de serviço. Em uma ou mais realizações, o banco de dados central também pode retornar uma confirmação ou outro sinal de modo que o sistema possa executar com base na solicitação de Serviço e entregar a água, a eletricidade ou outro Serviço solicitado. Outras abordagens para processar uma solicitação de serviço ainda podem ser usadas.

Estrutura de Suporte e Sistema de Rastreamento [0148] Voltando agora à FIG. 20, um dispositivo de rastreamento de eixo duplo 50 é mostrado. O dispositivo de rastreamento 50 geralmente pode ser configurado para rastrear a localização de um objeto no espaço, tal como o sol, de modo que o dispositivo pode direcionar uma carga útil 51 como painéis solares em direção ao objeto ou a um ângulo em relação ao objeto. O dispositivo de rastreamento 50 pode rastrear a localização do objeto ao longo do dia ou da noite, por exemplo, uma vez que o objeto se move pelo céu, de modo que o dispositivo pode substancialmente direcionar continuamente sua carga útil 51 no ângulo adequado.

[0149] A FIG. 21 ilustra o dispositivo de rastreamento 50 que pode suportar e direcionar a carga útil 51. O dispositivo de rastreamento 50 pode ter uma base 210, uma porção vertical 220, uma porção de braço 230, uma porção de coluna 240, um primeiro conjunto de acionamento 250 e um segundo conjunto de acionamento 260.

[0150] A porção vertical 220 geralmente pode suportar o peso do dispositivo de localização 50 e qualquer carga útil 51 que o dispositivo possa transportar, tal como painéis solares. A porção vertical 220 pode suportar o dispositivo de rastreamento 50 suficientemente alto da superfície do solo, de modo a permitir uma grande variedade de movimentos da carga útil 51 pelos primeiro 250 e segundo 260 conjuntos de acionamento. Em algumas realizações, a porção vertical 220 geralmente pode ser construída em aço, alumínio ou outros metais ou ligas metálicas. Em outras realizações, a porção vertical 220 pode ser construída de um ou mais plásticos, tais como PVC, concreto ou qualquer outro material adequado. A porção vertical 220 geralmente pode ter qualquer comprimento adequado. Em algumas realizações, a porção vertical 220 pode ter uma seção transversal arredondada, como mostrado na FIG. 21. Em outras realizações, a porção vertical 220 pode ter qualquer forma de seção transversal adequada. A porção vertical 220 pode ter qualquer largura ou diâmetro adequado. A porção vertical 220 pode se conectar com ou à superfície do solo através de uma base 210.

[0151] Com referência continuada à FIG. 21, a base 210 pode prover apoio lateral para a porção vertical 220. A base 210 pode incluir um pé 212 e um ou mais suportes angulares 214. Em algumas realizações, o dispositivo de rastreamento 50 pode ser posicionado na superfície do solo. Em outras realizações, o dispositivo de rastreamento 50 pode ser posicionado em uma fundação, tal como uma fundação de concreto, ou

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27/58 outra superfície. O pé 212 pode ser posicionado entre a porção vertical 220 e a superfície do solo, fundação ou outra superfície. O pé 212 pode ter uma largura ou diâmetro que é maior do que da porção vertical 220, de modo a prover apoio lateral à porção vertical. Em algumas realizações, o pé 212 pode ser aparafusado ou acoplado de outro modo ao solo, base ou outra superfície. Em outras realizações, o pé 212 pode ser posicionado no chão, fundação ou outra superfície sem um mecanismo de acoplamento. Quando o pé 212 não está aparafusado ou acoplado de outro modo ao solo, à fundação ou a outra superfície, o pé pode ter uma largura ou diâmetro relativamente grande em comparação com a porção vertical 220. Contudo, quando o pé 212 é aparafusado ou acoplado de outro modo ao solo, à fundação ou a outra superfície, o pé pode ter uma largura ou diâmetro relativamente menor em algumas realizações. Em outras realizações, o pé 212 pode ter qualquer largura ou diâmetro adequado. Como mostrado na FIG. 21, em algumas realizações, o pé 212 pode ter uma forma circular. Em outras realizações, o pé 212 pode ter qualquer forma adequada. O pé 212 geralmente pode ter qualquer espessura adequada. Um ou mais suportes angulares 214 podem reforçar a ligação entre o pé 212 e a porção vertical 220. Um ou mais suportes angulares 214 podem ter qualquer espessura adequada. Em algumas realizações, a base 220 pode ser construída em aço, alumínio ou outros metais ou ligas metálicas. Em outras realizações, a base 220 pode ser construída de um ou mais plásticos, tais como PVC, concreto ou qualquer outro material adequado.

[0152] Com referência continuada à FIG. 21, uma porção de braço 230 pode acoplar à porção vertical 220 para prover suporte rotativo à porção de coluna 240. A porção de braço 230 pode ter um membro lateral 232 e um ou mais braços conectores 234. Em algumas realizações, o membro lateral 232 pode ser posicionado paralelo à porção de coluna 240. Em algumas realizações, o membro lateral 232 pode ter um comprimento que é mais longo, mais curto, ou o mesmo que o comprimento da porção de coluna 240. Geralmente, o membro lateral 232 pode ter um comprimento suficiente para prover suporte suficiente para o comprimento da porção de coluna 240, e o comprimento do membro lateral pode assim ser proporcional ao comprimento da porção de coluna. Um ou mais braços conectores 234 podem se estender perpendicularmente a partir do elemento lateral 232 para se ligar à porção de coluna 240. Em algumas realizações, como mostrado na FIG. 21, a porção de braço 230 pode ter um braço conector 234 em cada extremidade do membro lateral 232. Em outras realizações, a porção de braço 230 pode ter qualquer número adequado de braços conectores 234. Cada braço conector 234 pode ser acoplado à porção de coluna 240 através de um conector 236. O conector 236 pode ser ou incluir um grampo, parafusos, pinos ou qualquer mecanismo de acoplamento adequado. Em algumas realizações, o conector 236 pode permitir que a porção de coluna 240 gire ou torça. Em algumas realizações, a porção de coluna 240 pode se conectar diretamente ao membro lateral 232. Por exemplo, em algumas realizações, a porção de coluna 240 pode passar através de uma abertura no membro lateral 232. O membro lateral 232 e os braços conectores 234 podem terqualquerforma de seção transversal adequada, tal como uma forma retangular, por exemplo. A porção de braço 230 pode ser construída em aço, alumínio ou outros metais ou ligas metálicas. Em outras realizações, a porção de braço 230 pode ser construída de um ou mais plásticos, tais como PVC, ou qualquer outro material adequado.

[0153] Em algumas realizações, a porção de braço 230 pode ser acoplada à porção vertical 220 por um suporte de eixo único 238. O suporte de eixo único 238 pode compreender uma conexão pivotada e pode prover movimento de rotação em torno de um ou mais eixos e, em alguns casos, dois eixos. Em algumas realizações, o suporte de eixo único 238 pode permitir que a porção de braço 230 gire em torno de um primeiro eixo de rotação 252 que pode ser perpendicular a um eixo longitudinal do membro lateral 232, e um segundo eixo de rotação 262 ortogonal ao eixo primeiro eixo. O primeiro e o segundo eixos de rotação 252, 262 podem, cada um, passar através do ponto de conexão entre a porção de braço 230 e a porção vertical 220. Em algumas realizações, a porção de coluna 240 pode se ligar diretamente à porção vertical 230 através do suporte de eixo único 238.

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28/58 [0154] Com referência continuada à FIG. 21, a porção de coluna 240 pode prover suporte e/ou alinhamento para uma carga útil 51 mantida pelo dispositivo de localização 50. Por exemplo, o dispositivo pode transportar um ou mais painéis solares, em que a porção de coluna 240 pode prover uma base para suportar e/ou alinhar um ou mais painéis solares. Deste modo, uma vez que o objeto é rastreado através do céu, a porção de coluna 240 pode servir para alinhar a carga útil 51 com o objeto ou com um ponto em relação ao objeto. A porção de coluna 240 pode ter qualquer comprimento e largura ou diâmetro adequados, de modo a prover suporte suficiente para a carga útil 51. A porção de coluna 240 pode ter qualquer forma transversal adequada, como uma forma circular por exemplo. A porção de coluna 240 pode ser construída em aço, alumínio ou outros metais ou ligas metálicas. Em outras realizações, a porção de coluna 240 pode ser construída de um ou mais plásticos, tal como PVC, ou qualquer outro material adequado.

[0155] Com referência continuada à FIG. 21, o dispositivo de rastreamento 50 pode ter um ou mais conjuntos de acionamento que facilitam o movimento do dispositivo. Geralmente, um ou mais conjuntos de acionamento podem facilitar o movimento da porção de braço 230, porção de coluna 240, e/ou carga útil 51 em relação à porção vertical 220 e à base 210. Em algumas realizações, o dispositivo de rastreamento 50 pode ter um primeiro conjunto de acionamento 250 e um segundo conjunto de acionamento 260.

[0156] O primeiro conjunto de acionamento 250 pode, em algumas realizações, ser posicionado entre a porção vertical 220 e a porção de braço 230. Em outras realizações, o primeiro conjunto de acionamento 250 pode estar posicionado entre a porção de coluna 240 e a porção vertical 220, ou entre a porção de braço 230 e a porção de coluna 240, por exemplo. Outras disposições de posicionamento do primeiro conjunto de acionamento 250 também são contempladas. O primeiro conjunto de acionamento 250 pode facilitar o movimento da porção de braço 230, da porção de coluna 240, e/ou da carga útil 51 em relação à porção vertical 220 e à base 210 em torno de um eixo horizontal. O primeiro conjunto de acionamento 250 pode acoplar à porção vertical 220 e à porção de braço 230 com a utilização de braçadeiras, parafusos, pinos ou qualquer mecanismo de acoplamento adequado. Em algumas realizações, o primeiro conjunto de acionamento 250 pode ser acoplado à porção vertical 220 e/ou à porção de braço 230 com uma conexão pivotada, articulada ou outra conexão móvel.

[0157] Em algumas realizações, o segundo conjunto de acionamento 260 pode ser posicionado entre a porção de braço 230 e a porção de coluna 240. Em outras realizações, o segundo conjunto de acionamento 260 pode estar posicionado entre a porção de braço 230 e a porção vertical 220, ou entre a porção de coluna 240 e a porção vertical 220, por exemplo. Outras disposições de posicionamento do segundo conjunto de acionamento 260 também são contempladas. O segundo conjunto de acionamento 260 pode facilitar o movimento da porção de braço 230, da porção de coluna 240, e/ou da carga útil 51 em relação à porção vertical 220 e à base 210 em torno do eixo longitudinal da coluna. O segundo conjunto de acionamento 260 pode ser acoplado à porção de braço vertical 230 e à porção de coluna 240 com a utilização de grampos, parafusos, pinos ou qualquer mecanismo de acoplamento adequado. Em algumas realizações, o segundo conjunto de acionamento 260 pode ser acoplado à porção de braço 230 e/ou porção de coluna 240 com uma conexão pivotada, articulada ou outra conexão móvel.

[0158] Com a utilização do primeiro e do segundo conjuntos de acionamento 250, 260, o dispositivo de localização 50 pode operar para posicionar a porção de coluna 240 para direcionar uma carga útil 51 em direção a ou em relação a um objeto em movimento, tal como o sol. Nesse sentido, o primeiro conjunto de acionamento 250 pode prover o movimento da porção de braço 230, porção de coluna 240, e/ou carga útil 51 em torno de um primeiro eixo de rotação 252, como mostrado na FIG. 21 O primeiro eixo de

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29/58 rotação 252 pode ser perpendicular a um eixo longitudinal da porção de coluna 240 e geralmente pode ser horizontal. Adicionalmente, em algumas realizações, o segundo conjunto de acionamento 260 pode prover o movimento da carga útil 51 em torno de um segundo eixo de rotação 262, que pode ser o eixo longitudinal da coluna vertebral. Os dois eixos de rotação 252, 262 podem permitir que o dispositivo de rastreamento 50 direcione sua carga útil 51 a um objeto móvel através do céu, em algumas realizações, enquanto o eixo longitudinal da porção de coluna 240 permanece estaticamente apontado em uma direção. Ou seja, quando um terceiro eixo 222 se alinha com a porção vertical 220, o eixo longitudinal da porção de coluna 240 pode permanecer fixo em relação à rotação em torno do terceiro eixo. Por exemplo, quando o eixo longitudinal da porção de coluna 240 está orientado para Norte e Sul, o terceiro eixo 222 e a rotação em torno do terceiro eixo podem ser estáticos, de modo que o eixo longitudinal da porção de coluna pode apontar continuamente para Norte e Sul enquanto ocorre o movimento em torno do primeiro e do segundo eixos 252, 262.

[0159] A FIG. 22A ilustra o primeiro conjunto de acionamento 250. O primeiro conjunto de acionamento 250 pode rodar a porção de braço 230, a porção de coluna 240 e/ou a carga útil 51 em torno do primeiro eixo de rotação 252 com dois pontos de articulação 257, 258. O primeiro ponto de articulação 257 pode estar localizado onde o primeiro conjunto de acionamento 250 é acoplado à porção de braço 230. O segundo ponto de articulação 258 pode estar localizado onde a porção de braço 230 é acoplado à porção vertical 220 através do suporte de eixo único 238. O primeiro conjunto de acionamento pode compreender um acionador linear 254, tal como uma corrediça linear, e um motor 256 que aciona o acionador linear. Um elemento deslizante do acionador linear 254 pode ser acoplado à porção vertical 220 com uma conexão fixa. Deste modo, uma vez que o motor 256 aciona o movimento ao longo do acionador linear 254, a porção de braço 230, a porção de coluna 240, e/ou a carga útil 51 podem girar em torno do primeiro e do segundo pontos de articulação 257, 258 e ser girados em torno do primeiro eixo de rotação 252. Pode ser apreciado que a orientação do acionador linear 254 pode ser invertida em algumas realizações, de modo que o elemento deslizante pode ser acoplado à porção de braço 230 e um ponto de articulação pode estar localizado na conexão entre o primeiro conjunto de acionamento 250 e o porção vertical 220. O acionador linear 254 pode ter qualquer comprimento e amplitude de movimento adequados em várias realizações. Em algumas realizações, o comprimento pode depender de onde ao longo da porção de braço 230 e da porção vertical 220 o primeiro conjunto de acionamento 250 se conecta, e pode ainda depender da amplitude de movimento provida em torno do primeiro eixo de rotação 252.

[0160] O motor 256 pode ser um motor relativamente barato em algumas realizações. Por exemplo, o motor 256 pode ser um motor de passo de baixo custo. Em outras realizações, um motor de cc ou servo motor pode ser usado. Em outras realizações, o motor 256 pode ser qualquer motor adequado. O motor 256 pode girar um parafuso de engrenagem ou parafuso de avanço, por exemplo, em cada etapa. O parafuso de engrenagem ou parafuso de avanço pode operar para acionar o elemento deslizante ao longo do acionador linear 254. Deste modo, o parafuso de engrenagem ou parafuso de avanço pode traduzir o movimento de rotação do motor 256 em movimento linear do acionador linear 254. Em algumas realizações, o parafuso de engrenagem ou parafuso de avanço pode ser acoplado a uma caixa de engrenagens que pode operar para acionar o elemento deslizante ao longo do acionador linear 254. A caixa de engrenagens pode prover torque adicional ao acionador linear 254 em algumas realizações. Uma caixa de engrenagens pode incluir uma ou mais engrenagens dispostas em qualquer configuração adequada. Em algumas realizações, uma caixa de engrenagens planetária pode ser usada. Em outras realizações, qualquer caixa de engrenagens adequada pode ser usada para auxiliar na movimentação do elemento deslizante ao longo do acionador linear 254. Em algumas realizações, qualquer redução de engrenagem adequada da caixa de engrenagens pode ser usada para aumentar o torque de saída do motor e da caixa de engrenagens.

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30/58 [0161] Em algumas realizações, o motor 256, o acionador linear 254 e/ou outros componentes podem ser configurados para utilização em condições severas ou outra utilização externa. Por exemplo, os componentes mecânicos podem ser configurados para operar sem agentes lubrificantes. Em algumas realizações, por exemplo, o parafuso de engrenagem ou parafuso de avanço pode estar conectado ao acionador linear 254 com um rolamento de plástico ou outro elemento que pode funcionar sem lubrificação, como por exemplo um rolamento IGUS DRYLIN ou outro dispositivo para auxiliar no movimento. Em algumas realizações, o parafuso de engrenagem ou parafuso de avanço ou um ou mais outros componentes podem ser construídos de um material como o utilizado nos dispositivos IGUS DRYLIN. Em outras realizações, podem ser utilizados materiais semelhantes ou qualquer material adequado para prover operação sem agentes lubrificantes.

[0162] A FIG. 22B ilustra o segundo conjunto de acionamento 260. O segundo conjunto de acionamento 260 pode torcer a porção de coluna 240 de modo a girar a carga útil 51 em torno do segundo eixo de rotação 262. Assim como o primeiro conjunto de acionamento 250, o segundo conjunto de acionamento 260 pode compreender um acionador linear 264 e um motor 266 que aciona o acionador linear. O segundo conjunto de acionamento 260 pode compreender ainda um braço de torção 263 em algumas realizações. O braço de torção pode conectar o acionador linear à porção de coluna 240. O segundo conjunto de acionamento pode ser conectado à porção vertical 220 com uma conexão fixa em algumas realizações. Deste modo, o segundo conjunto de acionamento 260 pode girar a porção de coluna 240 e/ou carga útil 51 em torno do segundo eixo de rotação 262 com dois pontos de articulação 267, 268. O primeiro ponto de articulação 267 pode estar localizado onde o segundo conjunto de acionamento 260 se liga ao braço de torção 263. O segundo ponto de articulação 268 pode estar localizado onde o braço de torção 263 se liga à porção de coluna 240. Um elemento deslizante do acionador linear 264 pode ser acoplado à porção vertical 220 com uma conexão fixa. Deste modo, quando o motor 266 aciona o movimento ao longo do acionador linear 264, a porção de coluna 240 e/ou carga útil 51 pode girar em torno do primeiro e do segundo pontos de articulação 267, 268 e girar em torno do segundo eixo de rotação 262. Pode ser apreciado que a orientação do acionador linear 264 possa ser invertida em algumas realizações, de modo que o elemento deslizante pode ser acoplado à porção de coluna 240 e um ponto de articulação pode estar localizado na conexão entre o segundo conjunto de acionamento 260 e a porção vertical 220. O acionador linear 264 pode ter qualquer comprimento e amplitude de movimento adequados em várias realizações. Em algumas realizações, o comprimento pode depender de onde ao longo da porção de coluna 240 e da porção vertical 220 o segundo conjunto de acionamento 260 se conecta, e pode ainda depender da amplitude de movimento provida em torno do segundo eixo de rotação 262.

[0163] Assim como o motor 256 do primeiro conjunto de acionamento 250, o motor 266 do segundo conjunto de acionamento 260 pode ser um motor relativamente barato em algumas realizações. Por exemplo, o motor 266 pode ser um motor de passo de baixo custo. Em outras realizações, um motor de cc ou servo motor pode ser usado. Em outras realizações, o motor 266 pode ser qualquer motor adequado. O motor 266 pode girar um parafuso de engrenagem ou parafuso de avanço, por exemplo, em cada etapa. O parafuso de engrenagem ou parafuso de avanço pode operar para acionar o elemento deslizante ao longo do acionador linear 264. Deste modo, o parafuso de engrenagem ou o parafuso de avanço pode converter o movimento de rotação do motor 266 em movimento linear do acionador linear 264. Assim como acontece com o motor 256 em algumas realizações, o parafuso de engrenagem ou parafuso de avanço pode ser acoplado a uma caixa de engrenagens que pode funcionar para acionar o elemento deslizante ao longo do acionador linear 264. A caixa de engrenagens pode prover torque adicional ao acionador linear 264 em algumas realizações. Uma caixa de engrenagens pode incluir uma ou mais engrenagens dispostas em qualquer configuração adequada. Em algumas realizações, uma caixa de engrenagens planetária pode ser usada. Em outras realizações, qualquer caixa de engrenagens adequada pode ser usada para ajudar

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31/58 a mover o elemento deslizante ao longo do acionador linear 264. Em algumas realizações, qualquer redução de engrenagem adequada da caixa de engrenagens pode ser usada para aumentar o torque de saída do motor e da caixa de engrenagens.

[0164] Em algumas realizações, o motor 266, o acionador linear 264 e/ou outros componentes podem ser configurados para utilização em condições severas ou outra utilização externa. Por exemplo, componentes mecânicos podem ser configurados para operar sem agentes lubrificantes. Em algumas realizações, por exemplo, o parafuso de engrenagem ou parafuso de avanço pode ser conectado ao acionador linear 264 com um rolamento de plástico ou outro elemento que pode funcionar sem lubrificação, como por exemplo um rolamento IGUS DRYLIN ou outro dispositivo para auxiliar o movimento. Em algumas realizações, o parafuso de engrenagem ou parafuso de avanço ou um ou mais outros componentes podem ser construídos de um material como o utilizado nos dispositivos IGUS DRYLIN. Em outras realizações, podem ser utilizados materiais semelhantes ou qualquer material adequado para prover operação sem agentes lubrificantes.

[0165] Em algumas realizações, o dispositivo de rastreamento 50 pode estar conectado a uma fonte de energia. A fonte de energia pode operar os motores 256, 266 do primeiro e do segundo conjuntos de acionamento 250, 260. A fonte de energia pode consistir em energia CA e/ou CC, tal como energia da batería, ou outras fontes de energia em algumas realizações. A fonte de energia pode adicionalmente alimentar um módulo de controle em algumas realizações.

[0166] Em algumas realizações, o dispositivo de rastreamento 50 pode estar conectado a um módulo de controle. O módulo de controle pode consistir em componentes de hardware e/ou software. O módulo de controle pode ser conectado aos motores 256, 266 em algumas realizações. Em algumas realizações, o módulo de controle pode determinar uma posição aproximada de um objeto que se move no céu, como o sol. O módulo de controle pode incluir um Sistema GPS em alguma realização que pode incluir hardware e/ou software, de modo que o módulo de controle possa determinar onde na terra está localizado, e a hora local do dia e a data. O módulo de controle pode usar hardware e/ou software para determinar a posição de um objeto no espaço, como o sol, a partir das informações do GPS. Por exemplo, o módulo de controle pode ser configurado para determinar o azimute e a altitude do sol a partir da localização do dispositivo de rastreamento 50, como discutido mais detalhadamente abaixo. O módulo de controle pode, adicional ou alternativamente, ser configurado para enviar instruções aos motores 256, 266 para acionar o primeiro e o segundo conjuntos de acionamento 250, 260. Por exemplo, o módulo de controle pode instruir os motores 256, 266 para posicionarem a carga útil 51 a ser direcionada para ou em relação ao objeto em movimento, como o sol. Em algumas realizações, o módulo de controle pode incluir qualquer um ou todos os elementos mostrados na FIG. 28. Deve ser entendido que os elementos em particular mostrados na FIG. 28 são ilustrados como exemplos. Em outras realizações, o módulo de controle pode incluir elementos semelhantes ou relacionados com os mostrados na FIG. 28 ou outros elementos não representados na FIG. 28.

[0167] Em uso, o dispositivo de rastreamento pode operar para rastrear a localização de um objeto e direcionar a carga útil para ou em relação a esse objeto. Por exemplo, em algumas realizações, o dispositivo de rastreamento pode usar informações de GPS para determinar a localização do dispositivo e, a partir dessa informação, a localização do sol. Por exemplo, o dispositivo de rastreamento pode usar essas informações de GPS como uma triangulação de local, hora e data para determinar uma altitude e um azimute de um objeto no espaço, como o sol. O dispositivo de rastreamento pode, adicional ou alternativamente, ser operado para direcionar sua carga útil, como um ou mais painéis solares, em direção à localização determinada do objeto no espaço por meio do primeiro e do segundo conjuntos de acionamento. Em outras realizações, o dispositivo de rastreamento pode operar para direcionar a sua carga útil em direção a uma localização ou objeto em relação à localização determinada do objeto no espaço por meio do

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32/58 primeiro e do segundo conjuntos de acionamento. Vários algoritmos podem ser usados para determinar uma altitude e um azimute com base nas informações do GPS. Uma vez que o azimute e a altitude são conhecidos, o local pode ser convertido em uma primeira trajetória de movimento, realizado pelo primeiro conjunto de acionamento, e uma segunda trajetória de movimento, realizado pelo segundo conjunto de acionamento. A FIG. 23 ilustra um método 400 que o dispositivo de rastreamento pode executar em algumas realizações. O método pode incluir uma etapa de calibração (410) que recebe informações de GPS (420), determina a localização do objeto no espaço, como o sol (430), determina o posicionamento do dispositivo (440) e posiciona o dispositivo (450).

[0168] Em algumas realizações, o dispositivo pode executar uma etapa de calibração (410). Em algumas realizações, a etapa de calibração pode ser realizada automaticamente. Por exemplo, a etapa de calibração pode ser executada automaticamente quando o dispositivo de rastreamento inicializa em um local. Em outras realizações, a calibração pode ser realizada com base em alguma entrada do usuário. Em algumas realizações, a etapa de calibração pode ser realizada de forma parcial ou inteiramente manual. A etapa de calibração pode incluir a determinação de uma ou mais hipóteses. Ou seja, em algumas realizações, o dispositivo de rastreamento pode operar pelo menos em parte com base em uma ou mais suposições. Por exemplo, em algumas realizações, uma suposição pode ser que o eixo longitudinal da porção de coluna 240 está direcionado para o norte em uma extremidade e direcionado para o sul em uma extremidade oposta. As ditas suposições podem prover um posicionamento mais preciso da porção de coluna e/ou da carga útil em algumas realizações. Com base nessas suposições, o dispositivo de rastreamento pode ser usado para rastrear a localização de um objeto de qualquer local na superfície da Terra. Uma suposição correta (como uma primeira extremidade do eixo longitudinal da porção de coluna ser direcionada para o norte no Hemisfério Norte) pode permitir que o dispositivo de rastreamento rastreie com precisão a localização de um objeto em movimento e direcione sua carga útil de acordo. Deste modo, pode ser apreciado que o dispositivo de rastreamento pode ser capaz de rastrear a localização de um objeto a partir de qualquer localização na superfície da Terra apenas alterando a(s) suposição(ões). Por exemplo, uma suposição no hemisfério norte pode ser que uma primeira extremidade da porção de coluna seja direcionada para o norte. Para operação no Hemisfério Sul, a suposição pode ser alterada para refletir que a primeira extremidade da porção de coluna é direcionada para o sul.

[0169] A etapa de calibração (410) pode incluir adicional ou alternativamente o retorno do primeiro e do segundo conjuntos de acionamento. A montagem de um conjunto de acionamento pode incluir a operação do motor, como um motor de passo, até uma extremidade do percurso até que o motor atinja uma chave de fim de curso, como uma chave de fim de curso eletromecânica que define um limite de deslocamento para o acionador linear. O dispositivo de rastreamento pode registrar o ponto da chave de fim de curso como um ponto zero de movimento do conjunto de acionamento. O posicionamento do dispositivo pode então ser determinado com base nos pontos zero de movimento para cada conjunto de acionamento. Isso pode permitir que o módulo de controle determine com mais precisão a relação entre a operação do motor e o posicionamento da porção de coluna e/ou da carga útil. Em algumas realizações, uma vez que a etapa de calibração é concluída, o dispositivo de rastreamento pode ser capaz de desligar e ligar sem a necessidade de recalibração. Em algumas realizações, o dispositivo de rastreamento pode conhecer sua posição cada vez que ele liga após a calibração, porque os conjuntos de acionamento podem ter um acionamento de zero de volta. Ou seja, em algumas realizações, cada conjunto de acionamento pode ter forças suficientes para impedir que o acionador linear e/ou parafuso de acionamento ou parafuso de avanço se movam sem que o acionamento motorizado seja habilitado. Em algumas realizações em que os motores são, por exemplo, motores de passo, os motores podem adicional ou alternativamente ajudar a impedir que os acionadores lineares e/ou parafusos de acionamento ou parafusos de avanço se movam durante o desligamento. Além disso, em algumas realizações, a caixa de engrenagens pode,

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33/58 adicional ou alternativamente, ajudar a impedir que os acionadores lineares e/ou os parafusos de acionamento ou os parafusos de avanço se movam durante o desligamento.

[0170] Em algumas realizações, um dispositivo como um codificador rotativo ou codificador absoluto linear pode ser utilizado para determinar uma posição do acionador linear em relação à operação do motor. Em algumas realizações, um codificador absoluto linear ou outro dispositivo semelhante pode prover uma localização do acionador linear ao dispositivo de rastreamento, de modo que o dispositivo de rastreamento pode conhecer a posição do acionador linear em relação ao motor. Deste modo, o codificador absoluto linear pode, pelo menos em parte, reduzir ou obviar a necessidade de orientar um conjunto de acionamento. Por exemplo, o codificador absoluto linear pode prover uma posição de um acionador linear quando o dispositivo de rastreamento liga, quando o dispositivo inicia uma rotina de rastreio a pedido do dispositivo de rastreamento ou um usuário, e/ou em qualquer outro momento adequado. Cada conjunto de acionamento pode operar com a utilização de um codificador absoluto linear em algumas realizações. O uso de um ou mais codificadores absolutos lineares ou dispositivo semelhante pode permitir que o dispositivo de rastreamento corrija qualquer movimento intencional ou não intencional dos conjuntos de acionamento que podem ocorrer durante desligamentos de energia ou entre rotinas de rastreamento, por exemplo.

[0171] Como mostrado na FIG. 23, o dispositivo de rastreamento pode receber informação de GPS (420). Em algumas realizações, a informação de GPS pode ser recebida no dispositivo de rastreamento a partir de uma fonte. Por exemplo, as informações de GPS podem ser enviadas para o dispositivo de rastreamento através de uma rede com ou sem fio. Em outras realizações, o dispositivo pode ter hardware e/ou software de GPS, como discutido acima, e pode determinar internamente a informação de GPS com a utilização, por exemplo, de dados transmitidos por uma constelação de satélites GPS e recebidos por antena GPS e hardware. As informações de GPS podem incluir informações de localização, como coordenadas trianguladas, data e hora, cada uma relacionada à localização atual do dispositivo de rastreamento. Com a utilização das informações de GPS, o dispositivo de rastreamento pode determinar sua localização exata ou aproximada na superfície da Terra.

[0172] Com base nas informações de GPS recebidas, o dispositivo de rastreamento pode determinar a localização de um objeto em movimento no espaço, como o sol (430). Por exemplo, o dispositivo de rastreamento pode determinar um azimute e a altitude de um objeto em relação à posição do dispositivo. Quando o objeto em movimento for o sol, o azimute e a altitude podem ser calculados a partir das informações do GPS com base em um Algoritmo de Posição Solar provido pelo Departamento de Energia dos EUA, por exemplo. Em outras realizações, outros cálculos ou métodos podem ser usados para determinar o azimute e a altitude de um objeto ou outra informação de localização. A FIG. 24A ilustra graficamente a localização de um azimute 510 e a altitude 520 em relação a um local 530 de um objeto no espaço, tal como o sol, e a localização 540 do dispositivo de rastreamento 50. Ambas as localizações 530, 540 são mostradas em relação às direções Norte, Sul, Leste e Oeste e em relação a um eixo Z vertical. O azimute 510 e a altitude 520 se combinam para prover o vetor de localização 530 do sol ou outro objeto. A FIG. 24B ilustra graficamente o ângulo da primeira trajetória de movimento Ml relacionada ao primeiro conjunto de acionamento 250, e o ângulo da segunda trajetória de movimento M2 relacionado ao segundo conjunto de acionamento 260. A FIG. 25 ilustra graficamente as variáveis utilizadas para calcular os ângulos do primeiro percurso de movimento Ml e do segundo percurso de movimento M2, de acordo com algumas realizações. Em algumas realizações, os ângulos das trajetórias de movimento Ml, M2 podem ser calculados como a seguir:

[0173] A = 180- Azimute

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34/58 [0174] a = I tan (A) | [0175] [0176] [0177] e = R tan (Altitude) fl US⁵[0178]

Ml = tan ¹ (e)

M2 = (seA>180 I Μ I 180 - M) [0180] Em outras realizações, outras equações, cálculos ou outros métodos podem ser utilizados para determinar os ângulos das trajetórias de movimento Ml, M2. Por exemplo, em algumas realizações, o cálculo de M2 (ou seja, o ângulo do eixo do dia) pode ser ajustado para acomodar o ângulo de referência estabelecido por Ml (ou seja, o ângulo do eixo de estação). Em algumas realizações, isto pode ser realizado transformando M2 de volta em um sistema de coordenadas cilíndricas de deslocamento com base em Ml. Essa transformação permite maior precisão em latitudes mais altas. Consequentemente, com a utilização de uma transformação trigonométrica para transformar M2 de volta em um sistema de coordenadas cilíndricas de deslocamento com base em Ml, e então calcular o ângulo M2, o efeito em M2 resulta em maior precisão em uma faixa de latitudes e estações.

[0181] Com referência continuada à FIG. 23, a partir dos ângulos das trajetórias de movimento Ml, M2, o dispositivo de rastreamento pode determinar para onde direcionar a porção de coluna e/ou a carga, de modo que sejam direcionados ao objeto (440). Por exemplo, em algumas realizações, o dispositivo de rastreamento pode determinar uma distância linear para cada conjunto de acionamento 250, 260 para direcionar a porção de coluna e/ou a carga útil em direção ao objeto. A FIG. 26A ilustra graficamente as variáveis utilizadas para calcular o primeiro movimento linear b3, de acordo com algumas realizações. Em algumas realizações, o primeiro movimento linear b3 pode ser calculado como a seguir:

[0182] b2 = braço de torque de comprimento [0183] bl - Suporte do pivô de comprimento [0184] b4 = Ml- (b6-M) [0185] _______________________________________________________ .to = v + èüR - 2 * M * to) [0186] b3 = primeiro movimento linear [0187] A FIG. 26B ilustra as localizações do comprimento do braço de torque b2 e o comprimento do suporte de torque bl em relação ao primeiro conjunto de acionamento 250. Em outras realizações, o primeiro movimento linear b3 pode ser determinado com a utilização de outras equações, cálculos ou método.

[0188] A FIG. 27A. Ilustra graficamente as variáveis utilizadas para calcular o segundo movimento linear c2, de acordo com algumas realizações. Em algumas realizações, o segundo movimento linear c2 pode ser calculado como a seguir:

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35/58 [0189] cl = braço de torque de comprimento [0190] c3 = suporte do pivô de comprimento [0191] c5 = Ml + 90 [0192] γ·~τγ~~^χ [0193] c2 = segundo movimento linear [0194] A FIG. 27B ilustra as localizações do comprimento do braço de torque cl e o comprimento do suporte de pivô c3 em relação ao segundo conjunto de acionamento 260. Em outras realizações, o segundo movimento linear c2 pode ser determinado com a utilização de outras equações, cálculos ou métodos. Pode ser apreciado que em outras realizações, o dispositivo de localização 50 pode determinar uma direção para a carga útil por meios que não o movimento linear. Por exemplo, o dispositivo de rastreamento pode inclinar a porção de coluna e/ou a carga útil da superfície do solo com base na primeira e na segunda trajetórias de movimento Ml, M2.

[0195] Pode ser apreciado que o dispositivo de rastreamento pode ser configurado para direcionar sua carga útil em um ângulo em relação ao objeto que se move no céu. Por exemplo, em algumas realizações, a carga útil pode ser um heliostato ou dispositivo semelhante que tenha um espelho ou outra superfície refletora. O espelho ou outra superfície refletora pode ser direcionado em um ângulo em relação à localização do sol, de modo que possa refletir a luz do sol em direção a outro ponto que pode ser um ponto estacionário. Em tais realizações, o primeiro e segundo movimentos lineares podem ser calculados diferentemente do exposto acima. Ou seja, depois de determinar o azimute e a altitude do sol, o dispositivo de rastreamento pode determinar o primeiro e o segundo movimentos lineares com base na localização do sol no céu e um ângulo entre a localização do sol e a localização do ponto no qual a luz do sol deve ser refletida. Geralmente, o dispositivo de rastreamento pode ser configurado para direcionar sua carga útil em qualquer ângulo em relação à localização do objeto em movimento. Deste modo, pode ser apreciado que o dispositivo de rastreamento pode receber instruções para direcionar a carga útil geralmente para qualquer vetor que possa ou não depender da localização do objeto a ser monitorado. As instruções podem ser recebidas local ou remotamente através de uma rede com ou sem fio. Em algumas realizações, o posicionamento do dispositivo de rastreamento pode ser totalmente controlado remotamente.

[0196] Com o primeiro e o segundo movimentos lineares b3, c2, o dispositivo de rastreamento pode instruir os motores a posicionarem os conjuntos de acionamento de modo a direcionar a carga útil em direção ao objeto em movimento ou em direção a uma posição diferente (450). Quando os motores forem motores de passo, por exemplo, o dispositivo de rastreamento pode determinar um número de etapas para operar em cada motor, assim como girar a carga útil em torno do primeiro e do segundo eixos de rotação 252, 262 para uma posição desejada.

[0197] Em algumas realizações, o dispositivo de rastreamento pode repetir as etapas 420 a 450 de forma intermitente ou contínua. Por exemplo, em algumas realizações, o dispositivo de rastreamento pode operar continuamente para determinar a localização do objeto no espaço e atualizar continuamente o posicionamento do dispositivo. Em outras realizações, o dispositivo de rastreamento pode determinar a localização do objeto e reposicionar o dispositivo em intervalos. Por exemplo, o dispositivo de rastreamento pode recalcular o local e a posição a cada hora em algumas realizações. Em outras realizações, o dispositivo de rastreamento pode recalcular a localização e a

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36/58 posição a cada 15-45 minutos. Ainda em outras realizações, o dispositivo de rastreamento pode recalcular a localização e a posição a cada 1-15 minutos em algumas realizações. Particularmente, o dispositivo de rastreamento pode recalcular a localização e a posição a cada 2-5 minutos em algumas realizações. Dessa forma, o dispositivo pode aproveitar o movimento relativamente lento de um objeto no céu durante o dia ou a noite. Por exemplo, a localização do sol pode não se mover muito em relação ao dispositivo ao longo de um intervalo de 2-5 minutos. Em outras realizações, o sistema pode atualizar a localização e a posição em diferentes intervalos. Deste modo, por exemplo, quando o dispositivo direcionar uma carga útil de painéis solares para o sol, o dispositivo pode ser capaz de recalcular de forma intermitente, sem perda substancial de eficiência de coleta solar. Além disso, a capacidade de operar de forma intermitente pode permitir que o dispositivo funcione com consumo de energia relativamente baixo. Em algumas realizações, um temporizador de baixa potência pode operar para alimentar o dispositivo em intervalos, e então o dispositivo pode desligar após o ajuste. O processo de determinação da localização do sol e reposicionamento do dispositivo pode ser um processo relativamente rápido, de modo que o dispositivo não requer muita energia quando é ligado em intervalos. Por exemplo, em algumas realizações, durante um período de doze horas de rastreamento do sol pelo céu, o dispositivo pode estar desligado aproximadamente 98% do tempo.

[0198] Em algumas realizações, o dispositivo de rastreamento pode referenciar uma tabela de consulta de calibração de forma automática ou manual para fins de correção de erros. Uma tabela de consulta de calibração pode incluir uma pluralidade de ângulos ou trajetórias de movimento relacionados ao direcionamento da carga útil e aos ângulos de correção ou trajetórias de correção correspondentes, por exemplo. Ou seja, a tabela de consulta pode incluir correções de erros a serem realizadas pelo primeiro e/ou segundo conjunto de acionamento para várias trajetórias de movimento, ângulos ou locais de objeto calculados. As correções de erro da tabela de consulta podem permitir que o dispositivo corrija várias fontes de erro inerentes ou encontradas no dispositivo. Por exemplo, o erro pode ser introduzido por pequenas inconsistências de correspondência, movimento do acionador linear em resposta a cada etapa do motor, pequenas imprecisões de cálculo que podem estar relacionadas ao índice de refração da atmosfera ou outras condições atmosféricas, por exemplo, e/ou outras fontes de erro. A tabela de consulta pode incluir uma pluralidade de posições calculadas ou outros cálculos executados pelo dispositivo de rastreamento, juntamente com correções de erro correspondentes. Em algumas realizações, a tabela de consulta pode ser determinada com base nos cálculos reais do dispositivo realizados ao longo do tempo, como durante o curso de um dia, mês ou ano, por exemplo. As correções de erro correspondentes podem ser determinadas automaticamente ou manualmente em algumas realizações. Da mesma forma, a tabela de consulta pode ser preenchida automaticamente ou manualmente. Em algumas realizações, as correções de erro podem ser determinadas e/ou preenchidas na tabela de consulta com a utilização de um aplicativo, como um aplicativo de telefone celular. Em algumas realizações, as correções de erro podem ser determinadas para um número limitado de cálculos de localização ou posição, ou por um período de tempo tal como um dia, por exemplo, e correções de erro adicionais podem ser extrapoladas. Em algumas realizações, os ditos cálculos e extrapolações podem ser realizados remotamente com a utilização de um aplicativo, como um telefone celular ou aplicativo de computador. Em algumas realizações, uma tabela de pesquisa de correção de erro ou uma parte dela pode ser enviada diretamente ou provida ao dispositivo de rastreamento. Em algumas realizações, o dispositivo de rastreamento pode ser direcionado de forma automática ou manual para referenciar a tabela de consulta periodicamente, como após cada local e recálculo de posição. Em algumas realizações em que uma correção de erro requerida não é encontrada na tabela de pesquisa para uma determinada localização, direção ou movimento calculado, a interpelação bicúbica ou outro método de interpelação pode ser usada para interpelar a correção de erro necessária entre dois erros de correção semelhantes encontrados na tabela de pesquisa.

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37/58 [0199] A FIG. 29 ilustra um método 1000 para preencher uma tabela de consulta com correções de erros. Como mostrado, o dispositivo de rastreamento pode receber informações de GPS (1010), determinar uma localização do objeto em movimento (1020) e determinar um movimento linear necessário para direcionar a carga útil (1030), conforme descrito acima em relação ao método 400. Adicionalmente, em algumas realizações, uma correção de erro para o movimento linear pode ser determinada (1040). A correção de erro pode ser determinada de forma automática ou manual, como por meio do uso de um aplicativo de celular ou outro aplicativo, local ou remotamente. Uma tabela de consulta pode ser preenchida com a correção de erro determinada (1050). Em algumas realizações, as etapas 1020 a 1050 podem ser repetidas até que uma pluralidade de pontos de dados seja preenchida na tabela de consulta. Em algumas realizações, correções de erro adicionais podem ser extrapoladas para expandir a tabela de consulta (1060). Vários métodos de extrapolação podem ser utilizados em diferentes realizações.

[0200] A FIG. 30 ilustra um método 1100 que o dispositivo de rastreamento pode executar em algumas realizações, de modo a posicionar a carga útil levando em consideração as correções de erro da tabela de consulta. Como mostrado, o método 1300 pode incluir uma etapa de calibração (1110) que recebe informações de GPS (1120), determina a localização de um objeto em movimento (1130) e determina um movimento linear necessário para direcionar a carga útil (1140), conforme descrito acima em relação ao método 400. Além disso, o método 1100 pode fazer referência a uma tabela de pesquisa de correção de erros (1150). O dispositivo de rastreamento pode ser direcionado de forma automática ou manual para referenciar a tabela de pesquisa. Adicionalmente, quando necessário em algumas realizações, por exemplo, caso a localização ou posicionamento específico não se enquadre na tabela de pesquisa de correção de erros, o dispositivo de rastreamento pode interpolar uma correção de erro (1160). Geralmente, qualquer método de interpelação adequado pode ser utilizado, e em algumas realizações, a interpelação bicúbica pode ser empregada. Levando em consideração a correção de erros, o dispositivo de rastreamento pode direcionar sua carga útil (1170) com a utilização de um ou mais conjuntos de acionamento. Em algumas realizações, as etapas 1120 a 1170 podem ser repetidas de forma intermitente ou contínua, como descrito acima, de modo a recalcular a localização do objeto rastreado e o posicionamento do dispositivo de rastreamento.

[0201] Pode ser apreciado que o primeiro e o segundo conjuntos de acionamento geralmente podem se referir a um eixo de estação e a um eixo de dia em algumas realizações. Ou seja, o primeiro conjunto de acionamento, o primeiro eixo de rotação e o primeiro movimento linear podem estar relacionados a uma posição sazonal do objeto que é rastreado. Por exemplo, quando o objeto que é sendo rastreado é o sol, a localização do sol pode depender em parte da época do ano. O posicionamento do primeiro conjunto de acionamento pode se correlacionar com a localização do sol durante uma determinada época do ano em algumas realizações. Similarmente, pode ser apreciado que o segundo conjunto de acionamento, o segundo eixo de rotação e o segundo movimento linear podem estar relacionados a uma posição diária do objeto que é rastreado. Por exemplo, quando o objeto que é rastreado é o sol, a localização do sol pode depender em parte da hora do dia. O posicionamento do segundo conjunto de acionamento pode se correlacionar com a localização do sol em uma determinada hora do dia em algumas realizações. Pode-se adicionalmente entender que enquanto o primeiro e o segundo conjuntos de acionamento geralmente podem se correlacionar com a época do ano e a hora do dia, tanto os conjuntos de acionamento como os eixos de rotação podem ser utilizados para direcionar a carga a qualquer hora do dia ou ano. Por exemplo, embora o primeiro conjunto de acionamento possa geralmente corresponder à localização sazonal, o primeiro conjunto de acionamento pode girar adicionalmente a carga útil em torno do primeiro eixo de rotação para rastrear o objeto com base na hora do dia. Ou seja, ambos os conjuntos de acionamento podem ser usados para rastrear o movimento do objeto no céu durante o dia, por exemplo.

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38/58 [0202] Em uma ou mais realizações, a calibração manual pode ser realizada com a utilização de inspeção visual e posicionamento seguido pela calibração interna do Sistema. Este tipo de calibração manual, quando executada uma série de vezes durante um período de tempo, pode permitir a calibração com base em um único ponto de referência estelar. Esse método de calibração específico permite que um usuário ajuste diversos tipos de erros, o que inclui erros que ocorrem ao longo do tempo. Por exemplo, esse método pode ser usado para ajustar erros de instalação ou erros de fabricação. No entanto, este método também pode ser usado para ajustar as questões de assentamento da fundação ou base do sistema, desgaste do sistema, movimento ou realocação do sistema e similares.

[0203] Durante a operação normal, como descrito acima, o sistema pode se orientar em direção ao sol pela ativação dos motores lineares. Quando orientada, a distância focal parabólica do espelho é alinhada com o tubo de aquecimento. A orientação do espelho pode ser referida como vetor de indicação. Em algumas situações, por exemplo, após a instalação ou movimentação do dispositivo, o sistema pode ser recalibrado. Uma etapa inicial pode incluir a atualização do vetor de indicação que foi descrito acima. No entanto, é preferível orientar o vetor de indicação de modo que ele aponte com precisão para o objeto astronômico (normalmente o sol) dentro de algum pequeno erro (tipicamente +/- 1 grau). Imperfeições na orientação estão associadas a erros astronômicos e de cálculo (estimados em +/- 0,0003 graus) ou erro mecânico. Consequentemente, depois de executar uma atualização de vetor de indicação como descrito, o presente método de calibração manual com a utilização de inspeção visual e posicionamento pode ser executado.

[0204] Para executar a calibração manual, o usuário pode inspecionar visualmente o sistema. A título de conhecimento, quando o vetor de indicação é adequadamente direcionado, há alguns indicadores visuais de alinhamento. Primeiro, no que diz respeito ao alinhamento de dia, quando o eixo focal está alinhado com o tubo de aquecimento, o espelho parabólico cria uma linha distinta muito clara no lado inferior do tubo de aquecimento. Caso esta linha distinta e clara não esteja presente ou esteja descentrada no tubo de aquecimento, o ajuste para o alinhamento do dia pode ser realizado. Em segundo lugar, com relação ao alinhamento da estação, quando o vetor de indicação é adequadamente apontado, a estrutura de suporte do tubo de aquecimento (ou seja, os dois braços verticais que se estendem das extremidades do espelho parabólico) não deve projetar sombras no espelho ou sua estrutura de suporte, porque o sol deve ser direcionado verticalmente para baixo ao longo desses membros. Caso um membro vertical lance uma sombra no espelho ou em sua estrutura de suporte, o ajuste para o alinhamento de estação poderá ser executado.

[0205] Para ajustar o sistema para o alinhamento do eixo de dia (ou seja, quando a linha de luz refletida estiver fora do centro na largura do lado inferior do tubo de aquecimento), o usuário pode controlar manualmente o motor do eixo de dia enquanto observa o ajuste da linha. O motor pode, assim, ser executado em uma direção específica para recentrar a linha no tubo de aquecimento. Para ajustar o sistema para o alinhamento do eixo de estação (ou seja, quando ocorrer sombra dos suportes verticais), o usuário pode controlar manualmente o motor do eixo de estação enquanto observa o ajuste da sombra. Assim, o motor pode ser executado em uma direção em particular para alinhar os membros verticais com os raios solares transmitidos e eliminara sombra. Em uma ou mais realizações, o motor pode ser acionado por um botão em cada um dos motores. Em outras realizações, o motor pode ser acionado com uma interface em um smartphone ou PDA, por exemplo. A interface pode prover ajuste de dia e ajuste de estação, e o dispositivo pode se comunicar via Bluetooth ou outro sistema de comunicação local com ou sem fio com o computador de bordo que pode, por sua vez, operar os respectivos motores.

[0206] Este método permite que as correções no vetor de indicação sejam feitas de forma independente para a estação e os eixos de movimento de dia. Após o usuário ter

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39/58 colocado manualmente o espelho na posição para corrigir o erro de direcionamento, o usuário pode clicar em um botão salvar ponto de calibração em uma interface de usuário do aplicativo de smartphone externo ou do aplicativo do Computador. Esta etapa pode salvar o deslocamento de calibração linear do sistema de movimento para a posição angular atual e também pode registrar a posição em conjunto com a localização GPS e/ou a hora do dia. Os resultados dessas operações podem ser salvos em uma tabela de calibração armazenada na memória não volátil do computador de bordo ou na memória não volátil no smartphone externo ou no computador. O usuário pode repetir este procedimento tantas vezes quantas forem necessárias ao longo do dia e criar uma tabela de calibração com uma pluralidade de pontos de dados. Cada ponto na tabela especifica uma posição angular nominal para o eixo de estação e eixo de dia, e qual deslocamento de movimento linear é necessário naquele local para alinhar o eixo focal do espelho.

[0207] Uma vez que os dados de calibração são obtidos e a tabela é salva na memória não volátil, eles podem ser usados para corrigir os vetores de indicação no futuro. Em resumo, um processo semelhante é seguido acima para atualizar o vetor de indicação, e então o vetor de indicação é ajustado com base na interpelação dos dados de calibração do vizinho mais próximo. O processo pode ser executado pelo sistema da seguinte maneira:

1. Procedimento com base na localização GPS, data e hora iniciados para atualizar o vetor de indicação.

2. O software calcula o azimute e a altitude atuais do sol no céu com base na data, hora e coordenadas de GPS do sistema.

3. As coordenadas de azimute e altitude são executadas através de uma transformação geométrica que mapeia o azimute e a altitude no eixo de estação e nas posições do motor do eixo de dia que farão com que o eixo focal do espelho se alinhe com o tubo de aquecimento.

4. Antes de os motores se moverem para a posição linear calculada, os dados de calibração são aplicados.

5. A posição nominal para o eixo de estação e o eixo de dia é pesquisada em uma tabela de calibração.

6. Normalmente, não haverá entradas exatas que correspondam ao vetor de indicação calculado nominal atual. Um algoritmo de vizinho mais próximo é usado para encontrar os pontos de calibração mais próximos das coordenadas atuais dos vetores nominais.

7. A interpelação é usada em conjunto com os dois vizinhos mais próximos na tabela de calibração para determinar um deslocamento do eixo de estação linear e um deslocamento do eixo de dia adequado para o vetor de indicação nominal calculado.

8. O deslocamento do eixo de estação linear e o deslocamento do eixo de dia são adicionados à posição nominal calculada, e esse resultado é a posição linear na qual os motores são comandados, em vez da posição linear nominal não calibrada.

9. Os motores são comandados para indexar sua nova posição linear calibrada.

10. O sistema define o alarme para quando repetir o processo no futuro.

[0208] O procedimento de calibração assim descrito pode ser realizado com um único objeto estelar (como o sol ou uma única estrela). Normalmente, esse não é o caso dos

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40/58 sistemas de rastreamento estelar, que normalmente exigem calibração com a utilização de múltiplos objetos estelares.

[0209] Caso o sistema mude fisicamente ao longo do tempo, por exemplo, se a montagem do sistema na terra afundar no solo e alterar o rolo, a etapa ou a guinada da invenção, isso afetará a calibração. O usuário pode usar o smartphone externo ou o computador para apagar os dados de calibração atuais e executar o procedimento novamente, recalibrando o sistema. Esse recurso pode reduzir o efeito do desgaste físico no sistema ao longo do tempo, o que pode aumentar o erro do vetor de indicação. Ele também permite que o sistema seja facilmente movido e remontado em um local diferente, se desejado, enquanto facilita o processo de recalibragem do sistema.

[0210] Em várias realizações, um dispositivo de rastreamento da presente revelação geralmente pode ser montado ou localizado em uma superfície de solo, uma superfície de plataforma ou uma superfície de torre ou outra estrutura, como um telefone celular ou outra torre de comunicação ou torre de energia solar. Por exemplo, quando o dispositivo de rastreamento é montado em um telefone celular ou outra torre de comunicação, o dispositivo de rastreamento pode rastrear a localização de um satélite e/ou pode direcionar sua carga útil para o satélite. Em outras realizações, o dispositivo de rastreamento pode estar localizado em uma torre de energia solar onde o dispositivo pode rastrear a localização do sol e/ou direcionar sua carga útil, como espelho ou outra superfície refletora, em um ângulo em relação ao sol, que a luz solar pode ser refletida em direção a um coletor de energia ou outro dispositivo na torre de energia. Em tais realizações de torre, o dispositivo de rastreamento pode ser controlado ou direcionado automaticamente e/ou remotamente, em algumas realizações.

[0211] Em algumas realizações, o dispositivo de rastreamento pode operar pelo menos em parte através de uma rede com ou sem fio. Uma conexão sem fio pode ser, por exemplo, uma conexão à Internet, Wi-Fi, Bluetooth ou outra conexão sem fio. Em algumas realizações, o dispositivo pode ter um rádio digital, como um rádio Zigbee, que pode permitir que o dispositivo de rastreamento se comunique com um ou mais dispositivos de rastreamento adicionais ou outros dispositivos de comunicação através de uma rede sem fio. Desta forma, um ou mais dispositivos de rastreamento podem ser configurados para compartilhar informações, tais como informações de GPS, informações de rastreamento e posicionamento, informações de consumo de energia, informações de eficiência e/ou outras informações através de uma rede sem fio. Em algumas realizações, a ligação de rede e comunicação pode ser mantida durante desligamentos de energia.

[0212] Em algumas realizações, o dispositivo de rastreamento pode receber uma instrução para se afastar do objeto que é rastreado através do céu ou está de outro modo longe de seu ponto de direção. Por exemplo, quando o dispositivo de rastreamento rastrear o sol para coletar luz ou radiação solar, caso o dispositivo de rastreamento atinja algum limite de entrada ou saída ou caso seja determinado que a luz ou radiação solar não precisa ser coletada por um período de tempo, o dispositivo de rastreamento pode ser configurado para receber uma instrução para direcionar a carga para longe do sol. A dita instrução pode ser recebida local ou remotamente através de uma conexão com ou sem fio. Por exemplo, a instrução pode ser recebida de um dispositivo com um rádio Zigbee. Em algumas realizações, a instrução pode ser recebida automaticamente quando um sensor, por exemplo, determinar que o dispositivo de rastreamento deve parar de coletar luz ou radiação solar. Em outras realizações, a instrução pode ser introduzida no dispositivo de rastreamento manualmente ou pode ser recebida com base em alguma entrada do usuário.

[0213] Em algumas realizações, um dispositivo de rastreamento pode operar como um nó para controlar um ou mais dispositivos de rastreamento adicionais. Por exemplo, um dispositivo de rastreamento pode agregar as informações recebidas de vários dispositivos de rastreamento. O dispositivo de rastreamento único pode direcionar e

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41/58 controlar o posicionamento dos dispositivos de rastreamento adicionais, em algumas realizações.

[0214] Em algumas realizações, uma aplicação de software pode permitir que um dispositivo de computação se comunique com um ou mais dispositivos de rastreamento. Um dispositivo de computação pode ser um computador de mesa ou laptop, tablet ou celular, por exemplo. O aplicativo de software pode ser usado para se comunicar com um ou mais dispositivos de rastreamento por uma rede com ou sem fio. O aplicativo de software, como um aplicativo de dispositivo móvel, por exemplo, pode permitir que um usuário calibre o dispositivo de rastreamento de forma local ou remota. O aplicativo ainda pode permitir que um usuário colete dados e/ou forneça entradas do usuário local ou remotamente.

[0215] Na descrição anterior, um dispositivo de rastreamento foi descrito. O dispositivo de rastreamento pode ser configurado para rastrear um objeto no espaço, como o sol, uma vez que o objeto se move pelo céu. O dispositivo de rastreamento ainda pode ser configurado para direcionar uma carga útil em direção ao objeto no espaço ou em direção a um ângulo em relação ao objeto no espaço. O dispositivo de rastreamento pode determinar a localização do objeto em movimento de forma contínua ou intermitente e ajustar a posição da carga. O dispositivo de rastreamento pode calcular a posição do objeto em movimento com base nas informações do GPS, como coordenadas trianguladas do dispositivo de rastreamento, data e hora. Geralmente, o dispositivo de rastreamento pode ser capaz de rastrear um objeto como o sol de qualquer lugar na superfície da Terra. O dispositivo de rastreamento pode empregar um ou mais conjuntos de acionamento para posicionar a carga útil na direção ou em relação ao objeto em movimento. Um ou mais conjuntos de acionamento podem operar através de movimento linear, em algumas realizações. Além disso, o dispositivo de rastreamento pode operar com consumo de energia relativamente baixo. O dispositivo de rastreamento pode se comunicar com um ou mais dispositivos de rastreamento adicionais ou outros dispositivos de comunicação através de uma rede com ou sem fio.

[0216] O software e a eletrônica do sistema de controle podem gastar uma quantidade considerável de tempo em um estado de baixo consumo de energia. Durante um estado de baixo consumo de energia, o processador pode desligar a eletricidade para a maioria dos componentes elétricos do sistema. Motores, acionadores de motor, rádios de comunicação não utilizados, inclusive GPS, Bluetooth, Zigbee e sensores como o sensor de temperatura do gabinete elétrico, sensor de temperatura da água, sensor de irradiação solar e a válvula solenoide podem ser desligados. O próprio núcleo do processador pode parar ou funcionar em uma frequência muito menor do que quando está ativo. Nesse estado de baixo consumo de energia, o sistema elétrico pode consumir menos energia elétrica do que quando o sistema está despertado e acionando motores.

[0217] O estado de repouso do sistema elétrico pode ser induzido por várias coisas. Por exemplo, quando a posição do sol ultrapassa os limites mecânicos do movimento do espelho, o sistema pode entrar em um estado de repouso. Isso pode ocorrer todas as noites e pode ser desencadeado por uma amplitude de movimento limitada, um temporizador ou falta de radiação suficiente.

[0218] Quando o sistema rastreia ativamente o sol, o sistema de movimento ainda pode permanecer desligado durante a maior parte do dia, conforme descrito anteriormente. Durante o intervalo de atualização do vetor de indicação, que pode ser tipicamente de 3 a 5 minutos, o sistema elétrico pode permanecer em repouso, economizando energia. Quando ocorre uma atualização de vetor de indicação, o sistema pode despertar a eletrônica, executar os cálculos e acionar os motores para sua nova posição. Em uma ou mais realizações, todo este processo pode demorar apenas 15 segundos.

[0219] Durante o tempo entre as atualizações dos vetores de indicação, o sistema pode permanecer em repouso. Em uma realização, pode despertar apenas

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42/58 momentaneamente para fazer medições dos seus sensores. Despertar para fazer medições e abrir a válvula pode levar apenas milissegundos em algumas realizações. Isso faz com que o sistema elétrico permaneça em um estado de baixa energia durante a maior parte de sua vida útil. Mais de 90% do tempo em que o sistema está ligado, ele pode permanecer nesse estado de baixo consumo de energia e, ao mesmo tempo, manter as metas de automação do sistema.

[0220] As características de baixa potência do sistema são muito vantajosas porque, em algumas realizações, o sistema pode funcionar com baterias em áreas do mundo onde a energia da rede elétrica não é confiável. Consequentemente, prolongar a vida útil da carga da batería ao deixar o sistema elétrico em repouso pode adicionar dias à sua vida útil carregada.

[0221] Além disso, em algumas realizações, as baterias do sistema podem ser carregadas com um gerador termoelétrico ou uma pequena célula solar fotovoltaica. TEGs e pequenas células solares fotovoltaicas como estas normalmente não têm grandes potências. Deixar o sistema elétrico em repouso durante a maior parte do dia permite que o consumo total de energia do sistema elétrico seja menor que a potência do TEG ou da célula solar fotovoltaica, o que permite que as baterias permaneçam carregadas indefinidamente. Isso pode não ser viável sem executar o sistema elétrico em um estado de baixa energia para manter a automação.

Operação do Sistema [0222] Em uso, o sistema pode ser configurado com a provisão dos vários elementos e organizados de modo a serem expostos à luz solar e de forma que a água possa ser provida. Em algumas realizações, a estrutura de suporte do sistema pode estar disposta em uma superfície relativamente plana de uma maneira que a coluna da estrutura de suporte é disposta ao longo de um eixo Norte/Sul na superfície da terra. Quando o dispositivo está posicionado ao norte do Equador, a extremidade superior do sistema de controle de fluido (ou seja, a extremidade com a válvula de controle e o dispositivo de alívio de pressão) pode estar disposta na extremidade norte do sistema. Em contraste, quando o dispositivo está posicionado ao sul do Equador, a extremidade superior do sistema de controle de fluido pode estar disposta na extremidade sul do sistema. Os eletrônicos de controle podem estar ligados, o que permite que o sistema GPS nos controles identifique a localização do dispositivo na superfície da Terra e também identifique a data e a hora. Com essa informação, os eletrônicos de controle podem identificar a posição do sol em relação ao dispositivo. O sistema pode então ativar automaticamente o conjunto de acionamento de estação e o conjunto de acionamento de dia para inclinar o coletor solar para uma posição voltada para o sol.

[0223] Além disso, partes do sistema de controle de fluido podem estar dispostas. Por exemplo, o reservatório de coleta pode estar disposto em uma posição para coletar água, e pode ser posicionado em uma posição elevada em relação às partes restantes do sistema. Em algumas realizações, o reservatório de coleta pode ser colocado em uma colina ou em um suporte, torre ou outro dispositivo para elevar o reservatório de coleta. A linha de alimentação pode ser fixada ao reservatório de coleta e ao permutador de calor de pré-aquecimento. Além disso, a linha de efluentes pode ser conectada ao permutador de calor de pré-aquecimento e ao reservatório de coleta de fluido tratado. O reservatório de coleta de fluido tratado pode estar disposto em uma posição não elevada em relação ao sistema, de modo que o reservatório de coleta pode receber água do sistema com base em um fluxo por gravidade, por exemplo. Em algumas realizações, a linha de retorno, o permutador de calor de pré-aquecimento, a linha de efluente e o tanque de coleta de fluido tratado podem ser higienizados de modo a evitar uma situação em que o fluido tratado atravessa uma linha ou dispositivo contaminado ou colocado em um contentor contaminado.

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43/58 [0224] A água do reservatório de coleta elevado pode fluir para o sistema. A válvula de desgaseificação pode permitir que o ar ou gás no sistema seja liberado quando a água ou o fluido fluir para o sistema. Em algumas realizações, para evitar superaquecimento e danos ao sistema, a água pode ser provida ao sistema antes de ter o sistema voltado para o sol. Por exemplo, caso o sistema aqueça antes de permitir a entrada de água ou fluido, a água pode ferverão entrar e criar altas pressões que podem danificar o sistema.

[0225] Com o sistema preparado, os gases removidos e o sistema voltado para o sol, o sistema pode começar a aquecer a água ou o fluido no elemento de fluxo alongado da porção de aquecimento de fluido. Como mostrado na FIG. 31, a temperatura da água ou fluido no elemento de fluxo alongado geralmente pode aumentar de modo substancialmente uniforme até que o fluido no conjunto de válvula de controle atinja uma temperatura térmica, fazendo com que uma ou mais porções da válvula se abram. Quando a válvula abre, o fluido ou a água no elemento de fluxo alongado pode começar a fluir. Consequentemente, um gradiente de temperatura através do elemento de fluxo alongado pode começar a se desenvolver porque a água fria ou ligeiramente préaquecida pode entrar na extremidade de entrada do elemento de fluxo alongado e pode continuar a aquecer uma vez que a água flui através do elemento de fluxo alongado e é continuamente exposta a calor adicional. Como mostrado na FIG. 31, o sistema pode atingir um estado de quase equilíbrio uma vez que a válvula abre e fecha periodicamente e começa a permitir que a água ou o fluido pulsem através do elemento de fluxo alongado. O conjunto de válvula de controle pode ser particularmente projetado, construído e calibrado para garantir que a água ou o fluido no elemento de fluxo alongado seja exposto a temperaturas suficientes por períodos de tempo suficientes, de modo que todos os patógenos relevantes sejam inativados. Uma vez que a válvula de controle abre e fecha, a água pasteurizada pode fluir através do conjunto da válvula de controle e para a linha de retorno. A água ou o fluido podem fluir através da linha de retorno e para o permutador de calor de pré-aquecimento. Uma vez que a água pasteurizada flui através do permutador de calor de pré-aquecimento, o calor desta água pasteurizada pode ser transferido para a água de entrada da linha de alimentação, o que permite que esta água aumente de temperatura antes de entrar no elemento de fluxo alongado. A água pasteurizada pode, então, passar para a linha de efluentes e para o reservatório de coleta de água tratada, onde pode estar disponível para uso.

[0226] Como mencionado, o conjunto da válvula de controle pode ser particularmente projetado, construído e calibrado para garantir que a água ou o fluido que passa pelo conjunto da válvula de controle seja totalmente pasteurizado. Ou seja, o uso de válvulas ativadas termicamente resulta inerentemente em um fluxo do tipo pulsante que, quando a válvula abre, a água flui, o que permite que a água mais fria atinja a válvula, fazendo com que a válvula se feche. Quando a válvula é fechada, a água parada perto da válvula aumenta em temperatura devido a permanecer exposta à fonte de calor. Assim, a válvula abre novamente. Durante o processo de fluxo de água através da válvula e do tempo necessário para que a válvula reaja às temperaturas mais baixas, existe o risco de que a água não pasteurizada pode escapar pela válvula, a menos que a válvula seja adequadamente projetada. Consequentemente, a válvula pode ser projetada e calibrada para garantir que as temperaturas nas quais ela abre e fecha sejam tais que nenhuma água não pasteurizada escape. Ao mesmo tempo, pode ser desejado um fluxo substancialmente contínuo de fluxo ou um fluxo quase contínuo de fluido, de modo a utilizar eficientemente a fonte de calor e criar eficientemente a água pasteurizada.

[0227] Para esse fim, um método de otimização pode ser empregado. Ou seja, a temperatura disponível no sistema pode depender de vários fatores, o que inclui pelo menos a quantidade de cobertura de nuvens presente a qualquer momento. Quando o fluxo do fluido através do sistema tem base apenas na temperatura, pode haver um limite para as combinações de válvulas que podem ser selecionadas para acomodar melhor as flutuações de temperatura e o tempo dessas flutuações. Em alguns casos em que a temperatura limite da válvula de temperatura mais baixa, por exemplo, nunca é satisfeita, o fluido pode nunca fluir, mesmo que possa ter estado em uma temperatura

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44/58 elevada durante um período de tempo considerável. No extremo oposto do espectro, quando o calor criado é muito alto, mas as preocupações com os patógenos que vazam através da válvula são tais que o fluxo é limitado, o sistema pode não aproveitar a energia que é provida.

[0228] À luz do exposto acima, os algoritmos de controle de computador que podem ser adaptados dinamicamente às condições de mudança, juntamente com conjuntos de válvulas ajustáveis e controlados dinamicamente, podem permitir um método de controle mais otimizado para o sistema. O método de otimização pode permitir a maximização da água produzida do sistema e, ao mesmo tempo, garantir uma pasteurização adequada.

[0229] As estratégias de pasteurização descritas em mais detalhes abaixo têm base em metas de redução de log (um fator de quantos patógenos são mortos). Por exemplo, uma redução de log-três é relativamente comum (o que significa que 999 de cada 1.000 patógenos são mortos). No entanto, reduções menores ou mais altas às vezes são usadas dependendo da aplicação e do perigo dos patógenos.

[0230] Para exposição em uma temperatura elevada, o cálculo a seguir pode ser usado para determinar a concentração sobrevivente de patógenos log (Nt/No) = (-t)/D Eq.A.

Aqui, No é a população inicial de patógenos e N_t é a população em um momento posterior t. O valor de D depende da temperatura de exposição, conforme descrito em mais detalhes abaixo. As definições a seguir serão usadas na descrição do método de otimização.

Nt/No = 0,1 (10% de patógenos permanecem vivos - log 1 redução). Nt/No = 0,01 (1% de patógenos permanecem vivos - log 2 redução). Nt/No = 0,001 (0,1% de patógenos permanecem vivos - log 3 redução). Nt/No = 0,0001 (0,01% de patógenos permanecem vivos - log 4 redução). Nt/No = 0,00001 (0,001% de patógenos permanecem vivos - log 5 redução). Nt/No = 0,000001 (0,0001% de patógenos permanecem vivos - log 6 redução).

[0231] Durante a operação, o computador de bordo juntamente com uma série de sensores de temperatura pode monitorar a temperatura e a pressão dentro do fluido. Por exemplo, uma série de sensores de temperatura e pressão pode ser provida ao longo do comprimento do tubo de calor, por exemplo, e/ou em volta da válvula de controle. Um relógio ou temporizador pode ser usado para determinar quanto tempo o fluido foi mantido em uma determinada temperatura. Uma vez atingida a redução do log desejado (com base na Equação A ou modelo matemático semelhante), o sistema pode abrir os solenoides e permitir que o fluido agora tratado saia do sistema.

[0232] Existem várias relações tempo/temperatura que podem ser usadas para atingir um nível desejado de redução de patógenos. Por exemplo, longas durações a baixas temperaturas ou durações mais curtas e temperaturas mais altas podem ser usadas. Como existem vários protocolos de tempo/temperatura possíveis, é possível criar um algoritmo de otimização. O algoritmo pode escolher a combinação de temperatura e tempo que resulta na maximização do rendimento da água tratada. Uma descrição simplificada do processo é provida pela Figura 39. Como mostrado, o eixo vertical representa a água tratada e o eixo horizontal corresponde a diferentes relações de tempo e temperatura. A relação tempo/temperatura pode ser inversamente proporcional. Ou seja, conforme o tempo aumenta, a relação tempo/temperatura pode aumentar. No entanto, uma vez que a temperatura aumenta, a relação tempo/temperatura pode diminuir. Assim, quando o gráfico é visualizado, pode ser apreciado que em uma temperatura particularmente elevada, mas em muito pouco tempo, pode ocorrer pouca ou nenhuma redução de patógenos e, assim, pouca ou

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45/58 nenhuma água tratada pode ser liberada. Entretanto, como a temperatura é alta, pode não levar muito tempo para pasteurizar o fluido e, assim, a curva pode começar de forma relativamente acentuada para cima conforme o tempo aumenta (aumentando a relação tempo/temperatura) enquanto a temperatura permanece relativamente alta. No entanto, em algum momento, a saída crescente de fluido pode causar a queda da temperatura e, assim, ocorre um pico na curva, embora a relação tempo/temperatura continue a aumentar. Uma vez que o pico é excedido ao longo da curva de tempo/temperatura, o tempo pode estar aumentando e a temperatura pode estar diminuindo, fazendo com que a curva continue descendente em direção a um limite. Ou seja, em algumas temperaturas, os patógenos continuarão a sobreviver, não importa quanto tempo o fluido seja mantido nessa temperatura.

[0233] Um algoritmo pode ser usado para encontrar o desempenho de pico e operar o dispositivo nessa relação otimizada de temperatura/tempo ou próximo a ela, levando em consideração as temperaturas que estão sendo geradas pelo sistema e as taxas de redução de patógenos desejadas. Por exemplo, como mostrado na FIG. 40, o sistema pode receber dados relativos a metas de redução de log alvo (702), e o sistema pode determinar as relações tempo/temperatura que levam às reduções alvo (704). O sistema pode medir dinamicamente os parâmetros operacionais do sistema, o que inclui temperatura, pressão, energia solar incidente e afins (706). Com base nesses parâmetros, o sistema pode calcular as vazões do fluido tratado para uma série de relações tempo/temperatura (708). O sistema pode comparar a série de vazões calculadas e pode selecionar a combinação tempo/temperatura que fornece a maior vazão (710). O sistema pode então permitir que a temperatura desejada seja alcançada e que o fluido seja retido pela duração necessária (712).

[0234] Após a obtenção do tempo/temperatura ideal, o computador de bordo pode abrir a(s) válvula(s) solenoide para permitir que o fluido saia do sistema (714). O algoritmo pode ser programado para permitir apenas uma porção do fluido tratado através do sistema em uma realização. O tempo de duração da abertura do solenoide pode ter base na pressão medida dentro do Sistema (que, por sua vez, depende da pressão do suprimento de fluido). Quando o sistema está sob alta pressão, a vazão ao abrir a válvula pode aumentar rapidamente, o que pode fazer com que a temperatura do fluido caia rapidamente e cause a possibilidade de patógenos atravessarem o sistema. Consequentemente, nos casos em que a pressão de entrada é alta, o solenoide pode abrir muito rapidamente. Nos casos em que a pressão de alimentação é baixa, o solenoide se abrirá por mais tempo.

[0235] Uma vez que o solenoide fechou (716), o processo de algoritmo começa de novo com um relógio de reset (718). Quando a pressão no sistema é alta, a temperatura também pode ser alta. Consequentemente, uma vez que o solenoide pode abrir muito brevemente, ele também pode abrir com muita frequência porque a configuração do relógio provavelmente será curta. Em contraste, quando a pressão e a temperatura forem baixas, uma vez que o solenoide pode abrir por mais tempo, ele também pode abrir com menos frequência.

[0236] As etapas do algoritmo são mostradas na Figura 40.

[0237] Uma vez que o sistema pode aquecer fluidos e pasteurizar a água com o emprego de válvulas acionadas termicamente, a estratégia de otimização discutida acima pode empregar o controle digital das válvulas por um computador de bordo.

Inativação de Patógenos [0238] De modo a discutir como analisar a inativação de patógenos para o fluido de fluxo pulsante, uma discussão inicial sobre a inativação de patógenos pode ser útil. Dois métodos relacionados de inativação de patógenos podem ser providos. Em algumas realizações, pode ser utilizado um tempo de redução decimal que pode ser o tempo

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necessário para a redução de 1 log em patógenos. Matematicamente, isso pode ser expresso como:

Eq.l [0239] Nesta equação, No pode ser a população inicial de patógenos e N_t pode ser a população em um momento posterior t. O valor de D (ou seja, o tempo de redução decimal) pode depender da temperatura de exposição e do tipo de patógeno. O valor de D pode diminuir de forma relativamente rápida conforme a temperatura aumenta. Valores de D em outras temperaturas podem ser encontrados em:

Eq.2 onde o termo D_r é o tempo de redução decimal conhecido em alguma temperatura de referência T_r. Por outro lado, D é o tempo de redução desejado em uma temperatura diferente T. O símbolo z tem unidades de °C. As informações apresentadas nas Equações 1 e 2 podem ser úteis, em particular, para exposições isotérmicas. No entanto, muitas vezes é mais conveniente calcular taxas instantâneas de destruição de patógenos através de um modelo de taxa de primeira ordem que pode ser expresso como

Eq. 3 [0240] Para exposições isotérmicas, a Equação 3 pode ser integrada no tempo, para dar hrtg) - Mú

Eq.4 e uma comparação entre as Equações (1) e (4) pode permitir uma relação entre k e D, tal como:

Eq. 5

Para situações variáveis em tempo, tais como o Sistema de fluidos no presente pedido, a integração da Equação (3) pode ser realizada numericamente de modo que at : &í ' * :¾ '' ' —

Eq. 6

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47/58 que será resolvido com a utilização de um esquema de integração avançado. Com valores de D (em uma temperatura de referência) e z para vários patógenos, as soluções podem ser determinadas. Alternativamente, os valores de D em duas temperaturas separadas podem ser usados.

[0241] Este modelo microbiológico pode ser aplicado ao sistema de aquecimento de fluido descrito. Ou seja, com conhecimento dos parâmetros do sistema descrito, as temperaturas do fluido que flui no elemento de fluxo alongado podem ser calculadas, e a análise do efeito relacionado na inativação de patógenos pode ser determinada. Para fins de análise, várias temperaturas em vários locais dentro do sistema podem ser identificadas. Por exemplo, Tin pode ser a temperatura de entrada do fluido entrando no permutador de calor (ou seja, a temperatura do fluido na linha de alimentação). Temperaturas adicionais Ti-Te podem ser calculadas ao longo do comprimento do elemento de fluxo alongado. Ou seja, como mostrado na FIG. 32, TI pode ser a temperatura uma vez que o fluido entra no elemento de fluxo alongado (ou seja, a temperatura após passar pelo permutador de calor de pré-aquecimento). As temperaturas T2, T3, T4, T5 e Te podem ser temperaturas calculadas em distâncias iguais ao longo do comprimento do elemento de fluxo alongado, com Te sendo a temperatura de saída e/ou a temperatura de ativação para o conjunto da válvula de controle. Os volumes de fluido entre cada um desses locais de temperatura podem constituir volumes de controle em que o aumento de temperatura através de cada volume de controle pode ser determinado a partir de um equilíbrio de energia como descrito abaixo. Além das temperaturas mencionadas acima, uma temperatura adicional T?em que o tubo de retorno entra no permutador de calor de pré-aquecimento pode ser calculada. Em algumas realizações, o isolamento adequado do tubo de retorno pode ser assumido, de modo que Teé igual a T7. Tout pode ser a temperatura do fluido quando ele sai do permutador de calor de pré-aquecimento e se dirige para o reservatório de coleta de água tratada.

[0242] Com foco no coletor solar ou outra fonte de calor, a evolução sábia do tempo da temperatura pode ter base em um equilíbrio de energia instável da seguinte forma:

Eq.7 em que o símbolo Δ pode refletir que o equilíbrio de energia é realizado sobre uma pequena região (ou seja, um dos volumes de controle ao longo do elemento de fluxo alongado). O símbolo m pode ser a vazão de massa e c_p pode ser o calor específico do fluido ou da parede do tubo, conforme solicitado respectivamente. Os símbolos T_n e T_n+1 representam as temperaturas na entrada e na saída de um determinado volume de controle. O primeiro termo do lado direito pode ser o calor usado com o aumento da temperatura do fluido circulante. O segundo termo à direita pode ser a energia usada para elevar a temperatura do tubo e o fluido dentro do tubo. Pode-se supor que o fluido e o tubo em qualquer volume de controle estão em temperaturas iguais; a condução axial pode ser negligenciada.

[0243] O influxo líquido de calor, Aq, pode incluirganho de energia por radiação térmica, bem como perda de energia por perda de calor por convecção e infravermelho. Por exemplo, Aq pode ser encontrado em:

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Eq. 8 em que

Eq. 9 é o influxo solar de calor. 0 símbolo I solar pode ser o fluxo de insolação no chão, AiAcoletor é a área de coleta solar parabólica para o volume de controle em consideração. 0 termo F representa perdas de reflexão incompleta na superfície do espelho ou absorção no tubo que reside ao longo do eixo focal e qualquer alinhamento imperfeito do tubo ao longo da linha focal. Espera-se que este número seja muito próximo de 1 para sistemas parabólicos de alta qualidade.

[0244] As perdas convectivas podem ser calculadas

Eq. 10 em que o símbolo h é o coeficiente convectivo médio no volume de controle considerado. Este valor depende tanto do vento local quanto da temperatura do tubo caso o fluxo flutuante cause um impacto. Correlações estão disponíveis para cálculos convectivos em muitos recursos. Os cálculos mostram que as temperaturas finais são quase independentes do coeficiente convectivo, desde que seja atribuído um valor razoável.

[0245] De maneira semelhante, a perda de calor por radiação infravermelha pode ser calculada

Eq. 11 em que ε e δ são a emissividade e a constante de Stefan-Botzmann, respectivamente. A temperatura do volume de controle na Equação 11 pode ser expressa em unidades absolutas. Na Equação 11, nenhuma conta foi feita para a radiação infravermelha recebida por cima do tubo. No entanto, espera-se que esse componente seja muito menor que outros componentes.

[0246] Para concentradores solares de alto desempenho, um tubo ou carcaça circundante pode ser usado para prover isolamento térmico. A presença do dito tubo pode ser incorporada na presente análise através da inclusão de uma série de resistências térmicas que podem ser aplicadas à perda de calor. Por outro lado, para sistemas de pasteurização solar de baixo custo projetados para ambientes hostis e em desenvolvimento, esses tubos isolantes de alto custo podem ser difíceis de justificar.

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49/58 [0247] Quando os termos das Equações 8-11 são avaliados no momento oportuno i, a temperatura no tempo seguinte i +1 pode ser encontrada integrando-se numericamente a Equação 7 como

Eq. 12 [0248] Na FIG. X, as temperaturas T7=T6. O final desconhecido é a temperatura Tl. Este valor pode ser determinado com a utilização de um método de análise de eficácia-NTU do permutador de calor que dá

Eq. 13 em que e é a eficácia do permutador de calor.

[0249] Caso uma válvula térmica seja usada para controlar o fluxo quando as temperaturas estão abaixo de um limite, então m = 0 quando a válvula estiver fechada (ou seja, a água não está fluindo). A válvula permanece fechada quando a temperatura na válvula (tipicamente na saída do elemento de fluxo alongado) é menor que a temperatura de operação da válvula. Caso a válvula seja aberta, então a vazão de massa pode ser determinada considerando uma equação de energia mecânica do fluido,

Eq. 14

Aqui, APmenor são as contribuições para a perda de pressão além do atrito. A equação 14 permite o cálculo da velocidade do fluido dentro do tubo, V de

Eq. 15

Aqui, Kentrada θ K_váivuia são coeficientes de perda menores na entrada do tubo e na válvula. Se houver outras perdas menores dentro do sistema, seus coeficientes de perda podem ser adicionados no denominador. O símbolo f é o fator de atrito que pode ser determinado com base na taxa de vazão e no número de Reynolds na etapa de tempo anterior. Com a velocidade do fluido e, consequentemente, o fluxo de massa agora conhecidos, todo o algoritmo de cálculo pode ser articulado.

[0250] No intervalo de tempo t = 0, todas as temperaturas podem ser inicializadas para um valor inicial igual à temperatura da água no recipiente de armazenamento. Em etapas posteriores,

Etapa 1: Tin - temperatura da água no tanque de armazenamento

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Etapa 2: Tié resolvido a partir da Equação 13 para contabilizar o pré-aquecimento no permutador de calor

Etapa 3: T2,T3...Tepodem ser encontrados na Equação 12

Etapa 4:T7 = Te

Etapa 5: compare Te, para uma temperatura de operação da válvula, Equação 15 de vazão de massa atualizada, repita a etapa 1.

[0251] Os resultados do cálculo da temperatura podem ser vistos na FIG. 31 para um conjunto em particular de parâmetros de entrada. Na imagem, cinco das temperaturas são mostradas, o que representa as temperaturas ao longo do elemento de fluxo alongado. As configurações para o cálculo são mostradas na FIG. 33. A viscosidade cinemática da água pode ser calculada em cada intervalo de tempo pela seguinte função de interpelação

Eq. 16 com temperaturas em °C para explicar o impacto da temperatura na viscosidade.

[0252] A imagem mostra que um período inicial instável pode existir quando a temperatura do fluido no elemento de fluxo alongado aumenta de forma substancialmente uniforme. Ou seja, a temperatura permanece abaixo da temperatura de operação da válvula e, assim, todas as temperaturas aumentam uma vez que a temperatura do tubo aumenta. Como mostrado, em aproximadamente 110 segundos a temperatura de ativação da válvula é atingida e a válvula começa a operar, o que permite que a água flua através do Sistema. Como resultado, com a água que chega do reservatório sendo relativamente fria, as temperaturas nos locais a montante no elemento de fluxo alongado são reduzidas e um estado quase constante de temperaturas pode ser alcançado. Deve ser apreciado que, como mostrado, as temperaturas em cada localização oscilam quando a válvula abre e fecha regularmente. Além disso, as temperaturas do estado quase constante em cada local podem cair a uma temperatura específica, e agora que a água flui as temperaturas T2 podem se beneficiar do efeito do permutador de calor e podem subir ligeiramente de cerca de 110 segundos para cerca de 150 segundos.

[0253] Como mostrado na FIG. 34, um modelo de escala completa do sistema apresentou uma correlação razoavelmente boa entre os valores calculados de temperatura em comparação com os valores reais medidos.

[0254] O modelo descrito acima pode permitir a avaliação do impacto de mudanças nos parâmetros operacionais. Por exemplo, um permutador de calor de desempenho mais alto (e=0,7) pode aumentar o calor de recuperação da corrente tratada e elevar a temperatura de entrada do fluido que entra no coletor. O resultado pode ser visto na FIG. 35. Como mostrado, as temperaturas são mais limitadas porque a temperatura em T2 é maior como resultado do aumento da eficiência do permutador de calor, e a temperatura Te permanece controlada pela temperatura de operação da válvula.

[0255] O impacto do coeficiente de válvula pode ser avaliado com referência à FIG. 36. Lá, o coeficiente de perda da válvula foi alterado de 10 para 2. Como resultado, os níveis de temperatura estão praticamente inalterados, mas a variação nas temperaturas em cada local aumentou.

[0256] Outro exemplo relacionado ao impacto do fator de perda solar é mostrado na FIG. 37. O fator de perda solar pode ser afetado por muitos itens, o que inclui imperfeições no espelho relacionadas à curvatura e refletividade da superfície, bem

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51/58 como absortividade do elemento de fluxo alongado. Como mostrado, o fator de perda solar foi aumentado de 0,5 para 0,75, com os outros parâmetros permanecendo os mesmos que os mostrados na FIG. 37. Uma comparação entre a FIG. 31 e a FIG. 37 demonstra que, embora as temperaturas quase constantes sejam quase as mesmas, a duração do processo de aquecimento transitório pode ser encurtada com fatores de perda maiores.

[0257] Dada a discussão sobre inativação de patógenos e a discussão dos cálculos de desempenho do coletor solar, uma análise mais aprofundada pode mostrar resultados de inativação de patógenos uma vez que a água flui pelo sistema. Por exemplo, a Escherichia Coli 03:1-16 pode ser considerada. D (ou seja, o tempo de redução decimal) foi registrado como 401 segundos em temperaturas de 55 °C com um valor z de 5,6 °C. Para estes valores, e com as Equações 2 e 5, k pode ser encontrado como

Eq. 17 com temperatura expressa em °C. Os cálculos realizados com os valores listados na FIG. 33 podem resultar em uma variação de temperatura quase constante que começa a ocorrer após aproximadamente 100 segundos de aquecimento. Uma abordagem conservadora pode ser tomada para limitar o risco de patógenos ativos com a aplicação da Equação 6 à água no elemento de fluxo alongado, sem dar crédito a qualquer aquecimento antes da entrada no elemento de fluxo alongado ou depois que ele deixa o elemento de fluxo alongado. Ou seja, qualquer inativação de patógenos entre Tee T_out pode ser ignorada.

[0258] O resultado dos cálculos é mostrado na FIG. 38. Como mostrado, a inativação do patógeno é mostrada como uma porcentagem dos patógenos iniciais. O tempo é mostrado como uma quantidade normalizada (normalizada pelo período das oscilações quase constantes). Ou seja, o tempo 0 é quando o sistema chega a uma operação em estado estável (lembre-se de que, antes desse tempo, a temperatura de todo o elemento de fluxo alongado atinge a temperatura de operação da válvula, portanto existem condições mais duras para o patógeno durante esse período). Para ser claro sobre o que é visto na FIG. 38 uma vez que um volume de controle de água entra no elemento de fluxo alongado e flui através do elemento de fluxo alongado nas temperaturas mostradas na FIG. 31, a inativação da E. Coli ocorre ao longo de um período de dois segundos.

[0259] Os cálculos que foram completados para criar os resultados da FIG. 38 podem ser replicados com outros patógenos, bem como caso os termos cinéticos de inativação sejam conhecidos. Além disso, a metodologia descrita aqui pode ser usada para calcular resultados para uma ampla variedade de configurações de parâmetro.

[0260] Deve ser apreciado que enquanto o modelo acima foi mostrado em relação a um coletor solar parabólico, podem ser providas outras fontes de calor. Ou seja, por exemplo, quando o elemento de fluxo alongado é exposto a uma chama aberta, cálculos semelhantes podem ser realizados para estabelecer a inativação do patógeno com base na quantidade de calor que é provida e em seu efeito nas temperaturas no elemento de fluxo alongado.

EXEMPLOS [0261] Em uma ou mais realizações, um sistema de aquecimento de fluido pode incluir um sistema de coleta solar configurado para focalizar a luz solar em um eixo focal, um elemento de fluxo alongado organizado e configurado para transportar fluido ao longo

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52/58 do sistema de coleta solar no eixo focal e um controle de fluxo conjunto que compreende válvulas termostáticas configuradas para controlar o fluxo do fluido no elemento de fluxo alongado, de modo que os patógenos presentes no fluido são substancialmente inativados antes do fluido sair do sistema de aquecimento de fluido. O sistema também pode incluir um permutador de calor de pré-aquecimento configurado para utilizar o fluido que sai do sistema de aquecimento de fluido para aquecer o fluido que entra no sistema de aquecimento de fluido. O permutador de calor de pré-aquecimento pode incluir uma primeira via tortuosa e uma segunda via tortuosa, e a primeira e a segunda vias tortuosas estão em alinhamento substancial uma com a outra, de modo que o calor pode ser trocado entre as vias. O sistema também pode incluir um reservatório de coleta de água configurado para coletar a água que deve ser pasteurizada. O sistema de coleta solar pode incluir um elemento refletivo que inclui um filme solar laminado em um substrato flexível. O sistema de coleta solar também pode incluir uma estrutura que define uma forma parabólica, e o elemento refletor pode ser mantido em forma pela estrutura.

[0262] Em uma ou mais realizações, o sistema pode incluir uma carcaça disposta em torno de um lado não exposto do elemento de fluxo alongado. A carcaça pode incluir um material isolante. Em uma ou mais realizações, a capota pode ser configurada para resistir ao fluxo convectivo de ar pelo elemento de fluxo alongado. O sistema também pode incluir uma linha de retorno, e a linha de retorno é posicionada na carcaça. A linha de retorno pode ser isolada do elemento de fluxo alongado. O elemento de fluxo alongado pode ser fixado ao conjunto de válvula de controle em uma primeira extremidade e ao permutador de calor de pré-aquecimento em uma segunda extremidade, e o elemento de fluxo alongado pode ser fixado em cada extremidade com uma junta de expansão.

[0263] O sistema também pode incluir um tanque de coleta de fluido tratado. O sistema também pode incluir um sistema de rastreamento configurado para direcionar o sistema de coleta solar ao sol. Em uma ou mais realizações, o tanque de coleta pode incluir um sensor de nível de fluido em comunicação com o sistema de rastreamento, e o sistema de rastreamento pode ser configurado para direcionar o sistema de coleta solar para longe do sol quando o sensor de nível de fluido indicar que o tanque de coleta de fluido tratado está cheio.

[0264] O sistema de rastreamento pode incluir um sistema de rastreamento de eixo duplo configurado para direcionar o sistema de coleta solar ao sol. O sistema de rastreamento de eixo duplo pode ser configurado para girar o sistema de coleta solar em dois eixos. O sistema também pode incluir uma estrutura de suporte que inclui um membro de suporte vertical, uma porção de braço que se estende lateralmente a partir do membro de suporte vertical, e uma porção de coluna deslocada da porção de braço e que se estende substancialmente paralela à porção de braço. A porção de braço pode ser articulada em torno de um eixo de estação que se estende perpendicularmente ao membro de suporte vertical e perpendicular à porção de braço. A porção da coluna pode ser articulada em torno de um eixo de dia que se estende longitudinalmente ao longo da porção de coluna. O sistema também pode incluir dois conjuntos de acionamento para girar o sistema de coleta solar sobre os eixos de estação e dia.

[0265] Em uma ou mais realizações, pode ser provido um método para operar um sistema de aquecimento de fluido em que o sistema de aquecimento de fluido compreende um coletor solar parabólico e uma estrutura de suporte. O método pode incluir a organização do sistema de aquecimento de fluido ao longo de um eixo Norte/Sul na superfície da Terra e o direcionamento do coletor solar parabólico para o sol. A direção do coletor solar parabólico pode incluir a ativação de um módulo de controle que compreende um dispositivo de comunicação GPS, em que o módulo de controle recebe dados de GPS de satélites, o que inclui dados de coordenadas que definem a localização do sistema de aquecimento de fluido na superfície de um planeta, dados de data e dados temporais, e direciona automaticamente o coletor solar para um

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53/58 sol. O direcionamento automático do coletor solar ao sol pode incluir a rotação do coletor solar em torno de um eixo de dia e um eixo de estação. 0 eixo de estação pode ser um eixo substancialmente horizontal em relação à superfície do planeta. 0 eixo de dia pode ser um eixo disposto substancialmente paralelo a um comprimento longitudinal do coletor solar.

[0266] Em uma ou mais realizações, um conjunto de válvula de controle para controlar passivamente o fluxo de fluido pode incluir uma carcaça, uma entrada, uma saída e uma pluralidade de válvulas de controle termostático inclinadas para uma posição fechada e dispostas dentro da carcaça entre a entrada e a saída. As válvulas de controle termostático podem estar, cada uma, associadas a trajetos de fluxo respectivos separados entre a entrada e a saída e com diferentes temperaturas de operação. As válvulas podem ser configuradas para abrir em suas respectivas temperaturas de operação e permanecerem abertas a menos que o fluido caia abaixo de sua respectiva temperatura de operação, de modo que quando várias válvulas de controle termostático estão abertas a quantidade de fluido que flui através da válvula de controle é igual à adição da quantidade de fluido que flui através de cada válvula. A pluralidade de válvulas de controle termostático pode incluir três válvulas. As temperaturas de operação das válvulas de controle termostático podem ser selecionadas para limitar a passagem de patógenos através do conjunto da válvula de controle. As vazões das válvulas de controle termostático podem ser selecionadas para limitar a passagem de patógenos através do conjunto da válvula de controle. As temperaturas de operação e as vazões das válvulas de controle termostático podem ser selecionadas para limitar a passagem de patógenos através do conjunto da válvula de controle.

[0267] Em uma ou mais realizações, uma primeira válvula da pluralidade de válvulas de controle termostático pode ter uma variedade de vazões e um tempo de fechamento de válvula associado ao tempo que a válvula leva para fechar, e uma parte de um primeiro trajeto de fluxo associado a primeira válvula se estende da câmara até a primeira válvula e tem um comprimento selecionado, de forma que o fluido que flui da câmara pela porção do primeiro trajeto de fluxo até a válvula na variedade de vazões não atinja a válvula em um tempo menor que o tempo de fechamento.

[0268] Em uma ou mais realizações, um método para determinar a inativação de patógenos pode incluir a realização de um equilíbrio de energia em um sistema de aquecimento de fluido. A execução de um equilíbrio de energia pode incluir o cálculo de temperaturas de um fluido em uma pluralidade de locais uma vez que o fluido flui através do sistema de aquecimento de fluido. O método para determinar a inativação de patógenos também pode incluir receber dados cinéticos de inativação com relação a um patógeno presente no fluido e determinar quantidades de inativação de patógenos com base na exposição às temperaturas. Executar um equilíbrio de energia pode incluir receber uma pluralidade de parâmetros de entrada relacionados ao sistema de aquecimento de fluido. A pluralidade de parâmetros de entrada pode estar relacionada a um sistema de coleta solar e a um sistema de controle de fluido associado. O sistema de coleta solar pode incluir um espelho parabólico, e o sistema de controle de fluido inclui um elemento de fluxo alongado disposto ao longo de um eixo focal do espelho parabólico. A pluralidade de locais pode incluir localizações ao longo do comprimento do elemento de fluxo alongado. Em uma ou mais realizações, o método pode incluir o ajuste dos parâmetros de entrada e o cálculo das temperaturas revisadas na pluralidade de locais. O método também pode incluir a determinação de quantidades revisadas de inativação de patógenos com base na exposição às temperaturas revisadas. O método também pode incluir receber dados cinéticos de inativação em relação a outro patógeno presente no fluido. O método também pode incluir a determinação das quantidades de inativação de patógeno do outro patógeno com base na exposição às temperaturas.

[0269] Em uma ou mais realizações, uma válvula de desgaseificação pode incluir uma tampa presa a uma carcaça sobre uma câmara. A tampa pode incluir um orifício de alívio de gás. A válvula também pode incluir um flutuador disposto na câmara e configurado

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54/58 para articular entre uma posição aberta e uma posição fechada dentro da câmara. 0 flutuador pode prover uma força de fechamento com base em sua flutuabilidade quando disposto na posição fechada. Uma ligação pode estar operacionalmente conectada à tampa e ao flutuador. A ligação pode ter um batente de vedação configurado para vedar o orifício de alívio de gás quando o flutuador estiver em uma posição fechada. A ligação ainda pode ser configurada para aumentar a força de fechamento do flutuador, de modo que a força de vedação provida no limitador de vedação pela ligação seja um múltiplo da força de flutuação. 0 múltiplo da força de flutuação pode variar de aproximadamente 10 a aproximadamente 30, ou de aproximadamente 15 a aproximadamente 25, ou de aproximadamente 16 a aproximadamente 20. A ligação pode incluir uma barra de ligação inferior, uma escora e uma barra articulada superior. O flutuador pode encaixar a barra de ligação inferior em uma primeira extremidade, e a barra de ligação inferior pode ser articulada em uma segunda extremidade em torno de um ponto de articulação com uma posição fixa em relação à tampa, e a escora pode ser engatada na ligação inferior entre a primeira extremidade e a segunda extremidade. O suporte pode engatar a barra de ligação inferior a um ponto médio mais próximo da segunda extremidade do que a primeira extremidade. O suporte pode ser engatado na barra de ligação superior em uma primeira extremidade, e a barra de articulação superior pode ser articulada em uma segunda extremidade em torno de um ponto de articulação com uma posição fixa em relação à tampa, e o batente de vedação pode ser posicionado na barra de ligação superior entre a primeira extremidade e a segunda extremidade. A tampa de vedação pode estar disposta na barra de articulação superior em um ponto médio mais próximo da segunda extremidade do que da primeira extremidade.

[0270] Em uma ou mais realizações, um dispositivo de rastreamento para rastrear a localização de um objeto em movimento pode incluir uma porção de coluna para transportar uma carga útil, um primeiro conjunto de acionamento linear para fazer com que a carga gire em torno de um primeiro eixo de rotação, um segundo conjunto de acionamento linear para fazer com que a carga útil gire em torno de um segundo eixo de rotação e um módulo de controle configurado para determinar a posição de um objeto em movimento no céu. O módulo de controle ainda pode ser configurado para operar o primeiro e o segundo conjuntos de acionamento linear para direcionar a carga útil em relação ao objeto em movimento. Em uma ou mais realizações, o primeiro conjunto de acionamento linear e o segundo conjunto de acionamento linear podem incluir, cada um, um acionador linear e um motor. Em uma ou mais realizações, o primeiro conjunto de acionamento linear e o segundo conjunto de acionamento linear podem incluir um codificador absoluto linear. Em uma realização, o segundo eixo de rotação pode estar alinhado com um eixo longitudinal da porção de coluna e o primeiro eixo de rotação pode ser ortogonal ao segundo eixo de rotação. Em uma ou mais realizações, o dispositivo de rastreamento também pode incluir uma porção vertical que suporta a porção de coluna, uma porção de braço entre a porção de coluna e a porção vertical e um suporte de eixo único que acopla a porção de braço à porção vertical. O primeiro conjunto de acionamento pode ser acoplado à porção vertical e acoplado articuladamente à porção de braço. O segundo conjunto de acionamento pode ser acoplado à porção de braço e acoplado articuladamente à porção de coluna com um braço de torque. A porção de coluna pode permanecer estática em relação a um terceiro eixo de rotação definido como um eixo vertical alinhado com a porção vertical. O dispositivo também pode ser configurado para comunicação sem fio.

[0271] Em uma ou mais outras realizações, um dispositivo de rastreamento solar para rastrear a localização do sol durante um período de tempo pode incluir uma porção de coluna que carrega pelo menos um painel solar, um concentrador solar, e um heliostato, um primeiro conjunto de acionamento linear para acionar um ou mais painéis solares para girar em torno de um primeiro eixo de rotação, um segundo conjunto de acionamento linear para fazer com que um ou mais painéis solares girem em torno de um segundo eixo de rotação e um módulo de controle configurado para receber dados do Global Positioning System que compreendem o rastreamento da localização do

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55/58 dispositivo, a hora e a data, a determinação da localização do sol com base nos dados do Global Positioning System, o direcionamento do primeiro e do segundo conjuntos de acionamento para posicionar um ou mais painéis solares de modo que um ou mais painéis solares sejam direcionados em relação ao sol. O primeiro conjunto de acionamento linear e o segundo conjunto de acionamento linear podem incluir um acionador linear e um motor. O primeiro conjunto de acionamento linear e o segundo conjunto de acionamento linear podem cada um incluir ainda um codificador absoluto linear. O segundo eixo de rotação pode estar alinhado com um eixo longitudinal da porção de coluna. O primeiro eixo de rotação pode ser ortogonal ao segundo eixo de rotação. O dispositivo de rastreamento também pode incluir uma porção vertical que suporta a porção de coluna, uma porção de braço entre a porção de coluna e a porção vertical e um apoio de eixo único que acopla a porção de braço na porção vertical. 0 primeiro conjunto de acionamento pode ser acoplado à porção vertical e acoplado de forma articulada à porção de braço. O segundo conjunto de acionamento pode ser acoplado à porção de braço e acoplado de forma articulada à porção de coluna com um braço de torque. A porção de coluna pode incluir uma primeira extremidade e uma segunda extremidade, e a primeira extremidade pode ser direcionada para o norte e a segunda extremidade pode ser direcionada para o sul. O dispositivo pode ser configurado para comunicação sem fio. O primeiro e o segundo conjuntos de acionamento podem incluir a referência a uma tabela de pesquisa de correção de erros.

[0272] Em uma ou mais realizações, um método para direcionar uma carga útil em relação a um objeto em movimento pode incluir o recebimento de dados do Sistema de Posicionamento Global relacionados a hora, data e localização de um dispositivo de rastreamento, determinando um azimute e a altitude do objeto em movimento em relação ao dispositivo de rastreamento, calculando um primeiro trajeto de movimento angular que corresponde a um primeiro eixo de rotação da carga útil e um segundo trajeto de movimento angular que corresponde a um segundo eixo de rotação da carga útil, calculando um primeiro trajeto de movimento linear e um segundo trajeto de movimento linear a partir do primeiro e do segundo trajetos de movimento angular, e direcionando o dispositivo para girar a carga de acordo com o primeiro e o segundo trajetos de movimento linear. O método também pode incluir a repetição do método em intervalos programados ao longo de um dia. O método também pode incluir o cálculo de uma correção de erro para o primeiro trajeto de movimento linear e o segundo trajeto de movimento linear. A correção de erro pode ser determinada com referência a uma tabela de consulta de correção de erro e com a utilização da interpelação bicúbica para interpelar uma correção de erro.

[0273] Em uma ou mais realizações, uma estrutura de torre pode incluir um dispositivo de rastreamento para rastrear a localização de um objeto em movimento. O dispositivo de rastreamento pode incluir uma porção de coluna para transportar uma carga útil, um primeiro conjunto de acionamento linear que faz com que a carga gire em torno de um primeiro eixo de rotação, um segundo conjunto de acionamento linear que faz com que a carga gire em torno de um segundo eixo de rotação, e um controle módulo configurado para determinar uma posição de um objeto em movimento no céu, o módulo de controle ainda configurado para operar o primeiro e o segundo conjuntos de acionamento linear para direcionar a carga útil em relação ao objeto em movimento. A estrutura de torre pode incluir uma torre de comunicação. A estrutura de torre pode incluir uma torre de energia solar. A carga útil pode incluir um heliostato.

[0274] Para os fins desta revelação, qualquer sistema descrito aqui pode incluir qualquer instrumentalidade ou agregado de instrumentos operáveis para computar, calcular, determinar, classificar, processar, transmitir, receber, recuperar, originar, comutar, armazenar, exibir, comunicar, manifestar, detectar, registrar, reproduzir, manipular ou utilizar qualquer forma de informação, inteligência ou dados para fins comerciais, científicos, de controle ou outros fins. O sistema de computador pode ser um computador pessoal (por exemplo, desktop ou laptop), computador tablet, dispositivo móvel (por exemplo, assistente digital pessoal (PDA) ou smartphone), servidor (por

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56/58 exemplo, servidor blade ou servidor rack), um dispositivo de armazenamento de rede, ou qualquer outro dispositivo adequado, e pode variar em tamanho, forma, desempenho, funcionalidade e preço. Um sistema pode incluir memória de acesso aleatório (RAM), um ou mais recursos de processamento, tais como uma unidade de processamento central (CPU) ou lógica de controle de hardware ou software, ROM e/ou outros tipos de memória não volátil. Componentes adicionais de um sistema podem incluir uma ou mais unidades de disco ou um ou mais dispositivos de armazenamento em massa, uma ou mais portas de rede para comunicação com dispositivos externos, bem como vários dispositivos de entrada e saída (E/S), como teclado, mouse, touchscreen e/ou exibição de vídeo. Dispositivos de armazenamento em massa podem incluir, entre outros, unidade de disco rígido, unidade de disquete, unidade de CD-ROM, unidade inteligente, unidade flash ou outros tipos de armazenamento de dados não voláteis, uma pluralidade de dispositivos de armazenamento ou combinação de dispositivos de armazenamento. Um sistema pode incluir o que é referido como uma interface de usuário, que geralmente pode incluir um monitor, mouse ou outro dispositivo de controle do cursor, teclado, botão, touchpad, tela de toque, microfone, câmera, gravador de vídeo, alto-falante, LED, luz, joystick, interruptor, buzina, campainha e/ou outro dispositivo de entrada/saída do usuário para comunicação com um ou mais usuários ou para inserir informações no sistema. Os dispositivos de saída podem incluir qualquer tipo de dispositivo para apresentar informações a um usuário que inclui, entre outros, um monitor de computador, monitor de tela plana ou outro monitor visual, uma impressora e/ou alto-falantes ou qualquer outro dispositivo para prover informações em forma de áudio, como um telefone, uma pluralidade de dispositivos de saída ou qualquer combinação de dispositivos de saída. O sistema de manipulação de informações também pode incluir um ou mais barramentos operáveis para transmitir comunicações entre os vários componentes de hardware.

[0275] Um ou mais programas ou aplicativos como um navegador da Web e/ou outros aplicativos podem ser armazenados em um ou mais dos dispositivos de armazenamento de dados do sistema. Programas ou aplicativos podem ser carregados em parte ou na totalidade em uma memória principal ou processador durante a execução pelo processador. Um ou mais processadores podem executar aplicativos ou programas para executar Sistemas ou métodos da presente revelação, ou partes dele, armazenados como programas executáveis ou código de programa na memória, ou recebidos da Internet ou outra rede. Qualquer navegador da Web comercial ou freeware ou outro aplicativo capaz de recuperar o conteúdo de uma rede e exibir páginas ou telas pode ser usado. Em algumas realizações, um aplicativo personalizado pode ser usado para acessar, exibir e atualizar informações.

[0276] Os componentes de hardware e software da presente revelação, como aqui discutidos, podem ser partes integrantes de um único computador ou servidor ou podem ser partes conectadas de uma rede de computadores. Os componentes de hardware e software podem estar localizados em um único local ou, em outras realizações, partes dos componentes de hardware e software podem estar divididos entre uma pluralidade de locais e conectados diretamente ou através de uma rede global de informações de computador, como a Internet.

[0277] Como será apreciado por um técnico no assunto, as várias realizações da presente revelação podem ser incorporadas como um método (o que inclui, por exemplo, um processo implementado por computador, um processo de negócios e/ou qualquer outro processo), aparelho (o que inclui, por exemplo, um sistema, máquina, dispositivo, produto de programa de computador e/ou semelhantes), ou uma combinação dos anteriores. Assim, as realizações da presente revelação podem tomar a forma de uma realização inteiramente de hardware, uma realização inteiramente de software (o que inclui firmware, middleware, microcódigo, linguagens de descrição de hardware, etc.) ou uma realização que combina aspectos de software e hardware. Além disso, as realizações da presente revelação podem tomar a forma de um produto de programa de computador em um meio legível por computador ou meio de

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57/58 armazenamento legível por computador com código de programa executável em computador incorporado no meio para definir os processos ou métodos descritos aqui. Um processador ou processadores podem executar as tarefas necessárias definidas pelo código do programa executável pelo computador. O código de programa executável por computador para realizar operações de realizações da presente revelação pode ser escrito em uma linguagem de programação orientada a objetos com scripts, ou não digitalizada como Java, Perl, PHP, Visual Basic, Smalltalk, C++ ou semelhantes. No entanto, o código de programa de computador para realizar operações das realizações da presente revelação também pode ser escrito em linguagens de programação processual convencionais como a linguagem de programação C ou linguagens de programação semelhantes. Um segmento de código pode representar um procedimento, uma função, um subprograma, um programa, uma rotina, uma subrotina, um módulo, um objeto, um pacote de software, uma classe ou qualquer combinação de instruções, estruturas de dados ou instruções de programa. Um segmento de código pode ser acoplado a outro segmento de código ou a um circuito de hardware que passa e/ou recebe informações, dados, argumentos, parâmetros ou conteúdos de memória. Informações, argumentos, parâmetros, dados, etc. podem ser passados, encaminhados ou transmitidos por qualquer meio adequado, o que inclui compartilhamento de memória, passagem de mensagem, passagem de token, transmissão de rede, etc.

[0278] No contexto deste documento, um meio legível por computador pode ser qualquer meio que possa conter, armazenar, comunicar ou transportar o programa para uso por ou em conexão com os Sistemas revelados aqui. O código de programa executável por computador pode ser transmitido com a utilização de qualquer meio adequado, o que inclui, entre outros, Internet, cabo de fibra óptica, sinais de radiofrequência (RF) ou outros sinais sem fio, ou outras mídias. O meio legível por computador pode ser, por exemplo, entre outros, um sistema, aparelho ou dispositivo eletrônico, magnético, óptico, eletromagnético, infravermelho ou semicondutor. Exemplos mais específicos de meio legível por computador adequado incluem, entre outros, uma ligação elétrica com um ou mais fios ou um meio de armazenamento tangível tal como um disquete de computador portátil, um disco rígido, uma memória de acesso aleatório (RAM), uma memória apenas de leitura (ROM), uma memória de leitura programável e apagável (EPROM ou memória Flash), uma memória de leitura de CD (CD-ROM) ou outro dispositivo de armazenamento óptico ou magnético. A mídia legível por computador inclui (mas não deve ser confundida com) uma mídia de armazenamento legível por computador que se destina a cobrir todas as realizações físicas, não transitórias ou semelhantes de mídia legível por computador.

[0279] Várias realizações da presente revelação podem ser descritas aqui com referência às ilustrações de fluxograma e/ou diagramas de blocos de métodos, aparelhos (sistemas) e produtos de programa de computador. Será compreendido que cada bloco das ilustrações de fluxograma e/ou diagramas de blocos, e combinações de blocos nas ilustrações de fluxograma e/ou diagramas de blocos, pode ser implementado por instruções de programa de computador. Estas instruções de programa de computador podem ser providas a um processador de um computador de aplicação geral, computador de aplicação especial, ou outro aparelho de processamento de dados programável para produzir uma máquina, de modo que as instruções que são executadas via processador do computador ou outro aparelho de processamento de dados programável criam meios para implementar as funções/atos especificados no bloco ou nos blocos de fluxograma e/ou diagrama de blocos. Alternativamente, as etapas ou atos implementados no programa de computador podem ser combinados com as etapas implementadas pelo operador ou humanos, ou atuar de modo a realizar uma realização da invenção.

[0280] Adicionalmente, embora um fluxograma possa ilustrar um método como um processo sequencial, muitas das operações nos fluxogramas ilustrados aqui podem ser realizadas em paralelo ou concorrentemente. Além disso, a ordem das etapas do

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58/58 método ilustradas em um fluxograma pode ser rearranjada para algumas realizações. Da mesma forma, um método ilustrado em um fluxograma pode ter etapas adicionais não incluídas, ou menos etapas do que as mostradas. Uma etapa do método pode corresponder a um método, uma função, um procedimento, uma sub-rotina, um subprograma, etc.

[0281] Como usados aqui, os termos substancialmente ou geralmente se referem à extensão ou ao grau completo ou quase completo de uma ação, característica, propriedade, estado, estrutura, item ou resultado. Por exemplo, um objeto que é substancialmente ou geralmente fechado significa que o objeto está completamente fechado ou quase completamente fechado. O grau exato permitido de desvio da completude absoluta pode, em alguns casos, depender do contexto específico. No entanto, de um modo geral, a proximidade da conclusão será, de modo geral, o mesmo resultado global, como se a conclusão absoluta e total tivesse sido obtida. O uso de substancialmente ou geralmente é igualmente aplicável quando usado em uma conotação negativa para se referir à falta completa ou quase completa de uma ação, característica, propriedade, estado, estrutura, item ou resultado. Por exemplo, um elemento, combinação, realização ou composição que é substancialmente livre de ou geralmente livre de um ingrediente ou elemento, na verdade pode ainda conter o dito item, desde que geralmente não haja efeito mensurável do mesmo.

[0282] Na descrição precedente, várias realizações da presente revelação foram apresentadas com a finalidade de ilustração e descrição. Elas não se destinam a ser exaustivas ou limitar a invenção às formas precisas reveladas. Modificações óbvias ou variações são possíveis à luz dos ensinamentos acima. As várias realizações foram escolhidas e descritas para prover a melhor ilustração dos princípios da revelação e da sua aplicação prática, e para permitir que um técnico no assunto utilize as várias realizações com várias modificações conforme sejam adequadas à utilização específica contemplada. Todas essas modificações e variações estão dentro do escopo da presente revelação, conforme determinado pelas reivindicações em anexo, quando interpretadas de acordo com a amplitude, são justas, legal e equitativamente autorizadas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de aquecimento digital de fluidos caracterizado por compreender:

um sistema de coleta solar configurado para focalizar a luz solar em um eixo focal;

um elemento de fluxo alongado disposto e configurado para transportar fluido ao longo do sistema de coleta solar no eixo focal; e um conjunto de controle de fluxo que compreende uma válvula controlada digitalmente e configurada para controlar o fluxo do fluido no elemento de fluxo alongado, de modo que os patógenos presentes no fluido sejam substancialmente inativados antes do fluido sair do sistema de aquecimento de fluido e em uma vazão maximizada sob as condições de fornecimento de energia dadas.
2. Sistema de aquecimento de fluido da reivindicação 1 caracterizado por compreender, ainda, um permutador de calor de pré-aquecimento configurado para utilizar o fluido que sai do sistema de aquecimento de fluido para aquecer o fluido que entra no sistema de aquecimento de fluido.
3. Sistema de aquecimento de fluido, de acordo com a reivindicação 2, em que o trocador de calor de pré-aquecimento é caracterizado por compreender uma primeira via tortuosa e uma segunda via tortuosa, estando a primeira e a segunda vias tortuosas em alinhamento substancial uma com a outra de modo que o calor possa ser trocado entre as vias.
4. Sistema de aquecimento de fluido da reivindicação 1 caracterizado por compreender, ainda, um reservatório de coleta de água configurado para coletar a água que deve ser pasteurizada.
5. Sistema de aquecimento de fluido da reivindicação 1 caracterizado por compreender, ainda, um sensor de reservatório configurado para detectar os níveis de fluido em um reservatório.
6. Sistema de aquecimento de fluido da reivindicação 5 caracterizado por compreender, ainda, um computador de bordo configurado para receber dados de nível de fluido do sensor e controlar o sistema digital de aquecimento de fluido com base nos dados.
7. Sistema de aquecimento de fluido, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo dados de nível de fluido serem de um reservatório de coleta de fluido tratado, e os dados de nível de fluido indicam quando o reservatório está cheio.
8. Sistema de aquecimento de fluido, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelos dados de nível de fluido serem de um reservatório de coleta de fluido tratado, e os dados de nível de fluido indicam quando o reservatório está cheio.
9. Sistema de aquecimento de fluido da reivindicação 5 caracterizado por compreender, ainda, uma interface de usuário configurada para permitir o pedido de água pelos usuários.
10. Sistema de aquecimento de fluido da reivindicação 9 caracterizado por compreender, ainda, uma válvula para fornecer água aos usuários, em que o sensor de reservatório monitora o volume de redução de água no reservatório para prover uma quantidade selecionada de água aos usuários.
11. Sistema de aquecimento de fluido da reivindicação 1 caracterizado por compreender, ainda, um gerador termoelétrico.

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12. Sistema de aquecimento de fluido, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo gerador termoelétrico ser posicionado e disposto para alavancar o excesso de calor do sistema.
13. Sistema de aquecimento de fluido da reivindicação 1 caracterizado por compreender, ainda, um sensor de reservatório configurado para detectar os níveis de fluido em um reservatório.
14. Sistema de aquecimento de fluido da reivindicação 13 caracterizado por compreender ainda um painel fotovoltaico configurado para gerar eletricidade e aquecer o reservatório quando a temperatura faz com que o fluido corra o risco de congelamento.
15. Sistema de aquecimento de fluido, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo reservatório ser um reservatório de fluido tratado e o sistema monitorar a temperatura do reservatório ao longo do tempo e interromper a distribuição do fluido tratado quando a taxa de crescimento de patógenos indicar que a água no reservatório de fluido tratado é insegura para beber.
16. Sistema de aquecimento de fluido, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo sistema não permitir a operação até que o reservatório de fluido tratado seja evacuado de todo o fluido contaminado.
17. Sistema de aquecimento de fluido da reivindicação 1 caracterizado por compreender, ainda, um computador de bordo configurado para controlar o sono do sistema.
18. Método de operação de um sistema de aquecimento de fluido em que o sistema de aquecimento de fluido é caracterizado por compreender um coletor solar parabólico e uma estrutura de suporte, e o método compreende:

a disposição do sistema de aquecimento de fluido ao longo de um eixo Norte/Sul na superfície da terra;

o direcionamento do coletor solar parabólico ao sol com base em uma localização GPS, uma data e uma hora; e a calibração manual do coletor solar com a utilização de inspeção visual e posicionamento.
19. Método de operação de acordo com a reivindicação 18, em que o direcionamento automático do coletor solar ao sol é caracterizado por compreender girar o coletor solar sobre um eixo diário e um eixo sazonal.
20. Método de operação, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo eixo sazonal ser um eixo substancialmente horizontal em relação à superfície do planeta.
21. Método de operação, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo eixo diário ser um eixo disposto substancialmente paralelo a um comprimento longitudinal do coletor solar.
22. Método, de acordo com a reivindicação 18, em que a calibração manual do coletor solar é caracterizada por compreender o ajuste do coletor solar em torno de um eixo diário até que uma linha visual apareça centralizada em um elemento de aquecimento dela.

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23. Método, de acordo com a reivindicação 18, em que a calibração manual do coletor solar é caracterizada por compreender o ajuste do coletor solar em torno de um eixo sazonal até que as sombras criadas pelos braços verticais nas extremidades do dispositivo sejam substancialmente eliminadas.
24. Método, de acordo com a reivindicação 18, caracterizado por compreender, ainda, o armazenamento de dados angulares após a calibração manual do coletor solar.
25. Método, de acordo com a reivindicação 24, caracterizado por compreender, ainda, o ajuste de futuras posições vetoriais de indicação com base nos dados de calibração dos vizinhos mais próximos.
26. Serviço digital caracterizado por compreender:

um sistema de coleta solar configurado para focalizar a luz solar em um eixo focal para tratar a água;

um sistema de coleta solar configurado para bombear água;

um sistema de coleta solar configurado para gerar energia elétrica;

uma série de sensores conectados em rede para a distribuição de água não tratada, água tratada e energia elétrica;

uma placa-mãe e uma rede sem fio que permitem que os usuários solicitem um serviço e produtos eletrônicos para prover o serviço remotamente.

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DECLARAÇÃO RELATIVA Ã PRIORIDADE

WTS LLC, uma sociedade organizada e existente de acordo com as leis de Minnesota, Estados Unidos da América, com sede em 275 4th St. E, St. Paul, Minnesota 55101, Estados Unidos da América (Requerente), vem, por seus procuradores infraassinados, nos termos previstos no artigo 16, §2- da Lei 9.279/1996 e no artigo 25 da Resolução 077/2013, declarar que os dados identificadores da prioridade ora reivindicada são as seguintes:

Número do documento de prioridade: 62/423.814 País de depósito: Estados Unidos da América Data da prioridade (depósito): 18/11/2016 Requerente: WTS LLC Título: SISTEMA DIGITAL DE AQUECIMENTO DE

FLUIDO

A Requerente declara ainda que as informações acima são verdadeiras.

São Paulo, 15 de maio de 2019.

UVanessa Pirró

OAB/SP 273.215

OAB/SP 424.330