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1 INTRODUÇÃO
A dinâmica da vida contemporânea nos condiciona à ação de pensar em
solucionar vários problemas existentes no nosso cotidiano. O homem desde a sua
criação vem procurando uma maneira de facilitar sua vida, com conforto e
comodidade.
Logo após a descoberta da eletricidade pelo filósofo grego conhecido como
Sr. Tales de Mileto, foram surgindo várias máquinas e aparelhos elétricos, entre eles
o chuveiro movido a eletricidade. Este, no entanto, chegou ao Brasil em meados dos
anos 40. Mas como era algo novo trazido de fora do país, ”importado”, entrou no
país com alto custo de comercialização, beneficiando praticamente só as famílias de
mais posses da época. No decorrer do tempo foi ficando acessível a toda população,
e hoje em dia é um aparelho comum e indispensável na vida de qualquer pessoa.
Apesar de ser hoje um aparelho elétrico comum em nossas vidas, é
considerado um grande vilão no consumo de energia elétrica, há registros de que
somente ele é responsável por mais ou menos 60% do consumo de energia elétrica
em uma residência com quatro pessoas. Pensando nessa problemática, foi que se
criou o aquecedor solar, em registros desde 1948 pelo engenheiro suíço George de
Mestral.
Um aquecedor solar convencional gera cerca de 70% de economia de água
quente durante o ano e em regiões mais quentes essa porcentagem pode subir até
85%. E consegue aquecer a água cerva de 50ºC ou um pouco mais em dias mais
quentes e em dias mais nublados e com temperaturas amenas chega a aquecer por
volta de 30ºC.
O tempo de aquecimento da água em um aquecedor solar convencional
começa por volta de 4 a 5 horas exposto ao sol. E sua vida útil será por volta de 20
anos, porém já existem no mercado alguns aquecedores mais modernos no qual a
durabilidade chega há aproximadamente 100 anos.
O aquecedor solar feito de materiais recicláveis que mostraremos nesse
projeto consegue aquecer a água em dias mais quentes aproximadamente 50ºC e
no inverno pode chegar a uma temperatura de 38ºC, e essas temperaturas são
alcançadas por volta de 6 horas de exposição ao sol. Para o abastecimento de dois
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banheiros terá um investimento de R$ 83,00 reais podendo economizar cerca de
120 quilowatts de energia elétrica por mês. Em uma conta de energia que gira em
torno de R$ 110 a 120 reais, tal aquecedor traria uma economia de
aproximadamente R$50,00 reais, a partir do segundo mês de uso, ou seja, uma
economia de cerca de 45%.
Já no Brasil é algo bem recente e com bastante expansão, os primeiros
aquecedores eram feitos com placas que absorviam a energia solar, entretanto
apresentava um alto custo. Então foram desenvolvidos vários métodos de melhorias
do equipamento. Com isso, várias pesquisas foram sendo desenvolvidas, gerando
diferentes projetos com base no aquecedor solar convencional. Um dos projetos
ficou conhecido como aquecedor solar reciclável, que foi desenvolvido em 2004,
pelo aposentado José Alcino Alano que reside na cidade de Tubarão em Santa
Catarina. Com essa invenção considerada ecológica por usar matérias recicláveis, o
aposentado conquistou o prêmio Super Ecologia no mesmo ano, oferecido pela
revista Super-Interessante.
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1.1 Objetvos
1.1.1 Objetivo Geral
O intuito do projeto é mostrar a economia de energia elétrica e o quanto o
meio ambiente será beneficiado. E despertar nas pessoas a consciência de
que as embalagens pós-consumo como garrafas pet e embalagens
cartonadas longa vida podem transformar em algo útil. Então pensamos não
como uma melhoria física mais sim,como um meio de divulgação do
aquecedor reciclável e conscientização que o “lixo vira água
quente”(ALCINO,2008)
1.1.2 Objetivo Específico
A substituição da energia elétrica pela energia solar para a geração de água
quente será um dos pontos importantes do projeto, pois um dos vilões de
maior gasto de energia em residências é o chuveiro elétrico. Sendo um
projeto acessível, seria interessante a fabricação em uma grande escala,
beneficiando as pessoas de baixa renda e conscientizando que a energia
solar(energia natural) pode nos beneficiar muito,e que podemos aos poucos ir
descartando meios de energia poluente para a natureza.
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1.2 JUSTIFICATIVA
A pesquisa surgiu da necessidade de progredir uma tecnologia simples e
barata em uma estrutura que capta raios solares e converte o calor em água
aquecida. Levando-se em consideração a importância de não agredir o meio
ambiente através da reciclagem de matérias que são depositados na natureza.
A escolha por esse assunto surgiu do fato do aquecedor solar ser de baixo
custo, fácil acesso, por ser sustentável, econômico e viável a curto e em longo
prazo. Além do intuito de procurar conscientizar e divulgar quantas vantagens terá a
favor do meio ambiente e como poderemos utilizar a energia solar a nosso favor.
Com o desenvolvimento desse projeto a população poderá ser beneficiada
com a redução de custos econômicos na conta de energia, visto que o aquecedor
solar e voltado para o aquecimento de água que seria utilizado no chuveiro sendo
este um dos maiores consumidores de energia elétrica em uma residência.
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2. DESENVOLVIMENTO
O uso racional da energia elétrica e a adoção de medidas de redução,
reutilização e reciclagem de resíduos sólidos “princípio dos três Rs“, são atitudes
pró ativas que, praticadas individualmente ou por grupos de pessoas, trarão um
benefício enorme e essencial ao meio ambiente. Tais medidas educativas e de
mudança de paradigmas, somadas a um conjunto de medidas globais, terão de ser
implementados com urgência para somente assim tentarmos frear ou talvez reverter
o ritmo alucinante do processo de destruição, não somente das formas vivas, mas
de todos os recursos naturais existentes no Planeta (ESCOLA JERONIMO, 2009).
Somente com a conscientização de que depende da mudança de hábitos e
atitudes de cada um, voltados hoje para um consumismo desenfreado, sem a
observância do que representa esse consumo em relação à utilização de recursos
naturais, tanto em matéria-prima, como em consumo de energia para sua produção
e utilização, além de seu descarte após o uso, é que poderemos efetivamente
contribuir para termos um ambiente saudável para viver e garantir uma melhor
qualidade de vida para nossa geração e para as gerações futuras.
AMADEU, 2008 destaca ainda o fato de que o Brasil, por se constituir num
país localizado na sua maior parte na região inter tropical, possui grande potencial
de energia solar durante todo o ano (TIBA, 2000). A utilização da energia solar pode
ocasionar benefícios em longo prazo para o país, contribuindo para o
desenvolvimento de regiões longínquas, nas quais os custos de eletrificação pela
rede convencional são altos com relação ao retorno financeiro do investimento,
regulando a oferta de energia em situações de estiagem atenuando a dependência
do mercado de petróleo, bem como a redução de emissão de gases poluentes à
atmosfera como preconiza a Conferência de Kyoto (COLLE; PEREIRA, 1998).
O aquecedor solar convencional constitui-se basicamente de uma caixa
retangular hermeticamente fechada em cujo interior apresenta-se uma chapa plana
ou ondulada pintada de preto fosco, apoiada no fundo da caixa, e que tem uma
lâmina de vidro plano transparente como cobertura; há ainda, sob a chapa e em
contato direto com ela, uma grade de tubos paralelos e ligados nas extremidades
por dois outros tubos, contendo água em seu interior (NUNEZ, 2007).
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O funcionamento baseia-se na densidade do fluido que circula dentro do
coletor; quanto maior a temperatura menor a sua densidade. Mas ele depende da
ação da luz solar visível e da respectiva radiação infravermelho, que ao atravessar o
vidro de cobertura e encontrar a chapa preta, sofre um aumento do comprimento de
onda, tornando-as ondas impotentes de refratar no vidro para o exterior e fazendo
com que a emissão resuma-se a vidro/chapa/vidro; este fenômeno é conhecido
como efeito estufa, responsável pelo aumento da temperatura da chapa. O calor é
transferido para o sistema de tubos e deste para a água que se encontra em seu
interior, para depois ser enviada para um tanque termicamente isolado. A água vai
sendo aquecida por partes, torna-se mais leve e faz o movimento convectivo ou
termo-sifão, ou seja, a água quente sobe e a água fria, mais densa, desce e é
aquecido, o que só irá se equilibrar quando toda a massa de água estiver na mesma
temperatura. Assim, toda a água é aquecida e armazenada para ser utilizada sem
maiores problemas. Este sistema se apresenta como uma alternativa de energia,
totalmente limpa e renovável, que pode ser aproveitada sem receios num contexto
em que a consciência ecológica tomou conta do pensamento de muitas pessoas
(NUNEZ, 2007).
O aquecedor solar com recicláveis tem um sistema semelhante ao
aquecedor convencional. É formado por colunas compostas de tubos PVC e
revestidas por garrafas PET e caixas de leite longa vida, ambos pós-consumo, e seu
funcionamento também se baseia no termo-sifão, pois este método é o que melhor
se adapta a aparelhos simples. À medida que a água esquenta sobe pelas colunas
do aquecedor/coletor, seguindo a tubulação, e regressa à parte superior do
reservatório, enquanto que a água fria por ser mais pesada flui para a parte inferior
do coletor mantendo o aquecedor sempre cheio de água e fechando o ciclo de
aquecimento. Assim, cada vez que a água deixa a caixa de água e percorre o
aquecedor, ela aquece 10 ºC, o que permite que uma exposição das 10h00min às
16h00min horas atinja uma temperatura de 52 ºC no verão e 38 ºC no inverno
(ALANO, 2008).
A única diferença dos aquecedores convencionais representa-se pelos
materiais utilizados na fabricação. O aquecedor solar de recicláveis também
apresenta outras vantagens, que vai além do baixo custo de sua construção e de
sua facilidade de montagem. Um aquecedor convencional custa em torno de 2.000 a
10
2.500 reais, pois inclui materiais mais sofisticados e eficientes e mão de obra
especializada para sua instalação; já o aquecedor com recicláveis necessita apenas
de R$ 300, 00 para ser montado, posto que os materiais básicos sejam garrafas
PET de 2 litros, caixas de leite longa vida, obtidas após o consumo de refrigerantes
e leite, e tubos de PVC, únicos materiais realmente a serem comprados. A
reciclagem representa outra vantagem sobre o outro aquecedor, pois é feita sem o
envolvimento de qualquer processo industrial, reduzindo a quantidade de lixo a ser
depositada nos lixões e gerando emprego e renda para os catadores;
conseqüentemente, adiciona valor de mercado às matérias-primas que seriam
descartados e são utilizados para a montagem desse aquecedor (NUNEZ, 2007).
Demonstra que é possível através da criatividade e da reutilização de
materiais recicláveis produzir um aquecedor solar, onde além de evitar o descarte
desses resíduos, proporciona a economia de energia elétrica para aquecer água,
obtendo um ganho econômico, social e ambiental, como consta nos objetivos do
desenvolvimento sustentável. (ALANO, 2008)
Para a construção dos painéis solares serão necessários os seguintes
materiais devendo-se ressaltar que o material especificado é para a construção de
painéis para uma pessoa. Para mais pessoas, basta multiplicar a quantidade de
material pelo número de pessoas que utilizarem a água aquecida.
60 garrafas PET cristal de 2 litros (transparentes);
50 embalagens longa vida de 1 litro pós-consumo;
11 metros de canos de PVC de 20 mm;
20 conexões T em PVC de 20 mm;
04 conexões L (luva) em PVC de 20 mm;
02 tampões em PVC de 20 mm;
Esses materiais independem do número de pessoas que utilizarão o aquecedor.
01 fita de auto fusão ou borracha de câmara de ar;
01 litro de tinta fosca preta;
01 rolo ou pincel para pintura
01 luva para proteção das mãos;
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01 estilete;
01 cano de PVC de 100 mm com 70 cm de comprimento;
01 martelo de borracha;
01 lixa d’água 100;
01 cola para tubos de PVC com pincel em pote;
01 arco de serra;
01 tábua de madeira com no mínimo 120 mm de comprimento;
05 pregos;
01 ripa pequena (+-) 15 cm de comprimento;
01 fita crepe com largura de 19 mm;
Preparação do reservatório de água:
01 caixa d’água de 500 litros (família com quatro pessoas);
01 bóia para controle da entrada de água na caixa;
Tubos e conexões diversas para entrada e saída da água na caixa e
ligação desta com o aquecedor;
02 pedaços de tubos: um com 50 mm de diâmetro e outro com 100
mm de diâmetro para confecção do redutor de turbulência.
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2.1 Como funciona o Aquecedor Solar:
* Circulação por termo sifão :
O principio de funcionamento por termo sifão é o que melhor se adapta á
sistemas simples, como ao nosso projeto. Desde que, tenhamos a possibilidade de
instalarmos o coletor solar com a barra superior do coletor, ligada ao retorno de
água quente, sempre abaixo do nível inferior (fundo) da caixa ou reservatório, como
indica o diagrama nº1, sendo o ideal 30 cm o mínimo e no máximo 3 m essa
diferença.
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Essa diferença de altura é necessária para garantir a circulação da água no
coletor, pela diferença de densidade entre a água quente e a fria, sendo que á
medida que a água esquenta nas colunas do coletor, ela sobe para a parte superior
da caixa ou reservatório, pressionada pela água fria, que por ser mais pesada flui
para a parte inferior do coletor empurrando á água quente para a parte de cima da
caixa ou reservatório.
Esse processo permanece enquanto houver radiação solar.Efeito idêntico
aos aquecedores convencionais do mercado com sistema termo sifão,
diferenciando-se apenas nos materiais aplicados na sua fabricação.
1.3 Especificação:
A montagem do aquecedor solar de recicláveis se mostra simples, porque a
partir do manual (ALANO, 2008) qualquer pessoa pode fazer seu próprio aquecedor
solar e instalá-lo em sua residência ou estabelecimento comercial, o que pode ser
feito num final de semana; nesse processo inclui cortar as garrafas PET, dobra e
pintura das caixas de leite longa vida, corte e pintura dos canos e adaptação da
caixa de água para receber a água aquecida pelo sistema.
Os recursos necessários para a construção do aquecedor solar segundo
(ALANO, 2008) estão dispostos a seguir.
1.3.1 Como escolher as garrafas pet,qual o tamanho e como cortá-las:
Três são os tipos de garrafas que utilizamos na construção do mesmo, dando
preferência às garrafas transparentes (cristal) lisas (retas), cinturadas de Coca e
de Pepsi.
Para facilitar o corte das garrafas, sugerimos um gabarito simples, ou seja,
corte 2 pedaços de tubos em PVC de 100mm: 1 com 29cm e o outro com
31cm . Em seguida faça um corte longitudinal nos 2 tubos, possibilitando a
introdução da garrafa no mesmo, definindo o tamanho da garrafa a ser cortada.
Sugestão : cortem com estilete.
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O tubo de 29cm servirá de medida para o corte das garrafas lisas e as de Pepsi
e o tubo de 31cm, apenas para o corte das garrafas de
Coca.
Sugestões: após o consumo do refrigerante, lavem a garrafa e deixe escorrer a água. Leve
à geladeira por 2min sem a tampa e ao retirar da geladeira, tampe-a rapidamente.
O ar frio no interior da garrafa voltando à temperatura ambiente, causará o
aumento do volume, pressurizando a mesma e eliminando o risco de auto-
amassar-se quando guardada em lugar frio, até a sua aplicação no coletor solar.
Adicionem 100 ml de água fria, tampe-a e aqueça-a no microondas por 45
segundos. Ao retira-la do forno, gire a mesma na horizontal por uns 10
segundos, deixe-a em pé e só depois com cuidado desenrosque a tampa
lentamente para liberar o vapor.Joguem a água fora e deixe a garrafa esfriar
sem a tampa.O porque não usar água quente? - Porque a garrafa sem a
pressão do vapor como sustentação, ao receber a água quente deforma-se
ainda mais.
15
Obs.:
Mesmo as garrafas de Pepsi e de Coca apresentam tamanhos diferentes por
região, em razão das matrizes onde são sopradas.
Por testes com garrafas verdes, os resultados alcançados são semelhantes ás
do tipo cristal. Como a cor verde absorve calor, supostamente causará a
degradação da garrafa mais rapidamente, comprometendo a sua transparência.
Mas deixando claro que não temos a confirmação de tal degradação, pois foi
utilizada por pouco tempo.
Nota-se que as mesmas apresentam dilatações entre as garrafas, prejudicando
a vedação entre elas, o que não ocorreu com o outro coletor feito á três anos,
com garrafas cinturadas (Coca, Pepsi, Sukita).
1.3.2 Caixas tetra pak de 1 litro (de leite, sucos, etc.)
A aplicação delas em nosso projeto oferece excelentes resultados, pois a
combinação dos três materiais evita que se deformem na temperatura a que serão
submetidas, dentro das garrafas, ao contrário se optássemos por papel comum. As
caixas tetra pak têm em sua composição, 5% de alumínio, 20% de polietileno e 75%
de celulose, o que dificulta sua coleta como apenas papel, exigindo portanto
equipamentos especiais na separação desses três materiais.São poucas as
empresas especializadas em tal processamento, o que desestimula os catadores,
apesar de campanhas do principal fabricante (Revista Superinteressante Julho/2004,
página 79).
O corte nas caixas tetra pak, adotamos um único tamanho para os diversos tipos
de garrafas, ou seja com 22,5cm de comprimento (Fig.1), e com mais 1 corte de
7cm na parte de baixo da caixa (Fig.2), que servirá de encaixe do gargalo da
próxima garrafa.
Devemos dobrá-las aproveitando os vincos das laterais da mesma (Fig.3), e com
mais duas dobras em diagonal na parte de cima (Fig.4), se amolda à curvatura
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superior interna da garrafa, dando também sustentação à caixa, mantendo-a
reta e encostada no tubo de PVC.
Façam todos os cortes e dobras antes da pintura.
Devemos pintá-la com tinta esmalte sintético preto fosco, secagem rápida para
exteriores e interiores, usada para ferro, madeira, etc.
Mas evitem a compra em spray, torna a pintura muito mais cara. Dêem
preferência a latas de 1kg, utilizem na aplicação da tinta um rolo de pintura ou
pincel. Para um melhor aproveitamento da tinta, espalhem as caixas
devidamente planificadas lado a lado, pintando várias de uma só vez.
Fig.1 Fig. 2
Fig. 3
Fig. 4 Fig.5
17
Obs.:
Não usem tinta com brilho, pois comprometerá o desempenho do coletor, uma
vez que os raios solares serão em parte refletidos.
Quando vazias as caixas devem ser abertas na parte de cima, lavadas e
deixadas a escorrer a água, caso contrário, teremos a formação de
microorganismos e forte mau cheiro.
Para guardá-las, devem ser planificadas, ou seja, achatadas, para tanto basta
descolar as orelhas laterais em seus quatro cantos e apertar no corpo da
embalagem, deixando-a pronta para os cortes e dobras, diminuindo assim o
volume e ocupando menos espaço na estocagem.
Devido á umidade nas caixinhas, é normal a formação de condensação
(umidade) no interior das garrafas, nas primeiras horas de exposição ao sol do
coletor solar.
1.3.3 Corte, pintura dos tubos, e montagem do coletor:
Os tubos das colunas do coletor solar, devem ser cortados de acordo com os
tipos de garrafas disponíveis. Vejam abaixo à medida que melhor se enquadra:
100 cm - para colunas com 5 garrafas cinturadas (Pepsi,Sukita)
105 cm - para colunas com 5 garrafas de Coca
.
Antes de pintarmos os tubos das colunas com a mesma tinta aplicada nas
caixas, devemos isolar com fita crepe de 19 mm as 2 extremidades, onde depois
de pintados e a tinta seca, retira-se á fita para o devido encaixe nas conexões
tipo te.
Os tubos de 20 mm (1/2) de distanciamento entre colunas, devem ser cortados
com 8,5cm e sem pintura.
Medida padrão a todos coletores, não importando os tipos de garrafas
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Mas, caso queira fazer os barramentos superior e inferior mais reforçados do
coletor solar e com melhor circulação, apliquem conexões do tipo te com
redução de 25 mm(3/4) para 20 mm(1/2), e os distanciadores entre colunas com
tubos de 25mm(3/4) cortados com 8cm.
A montagem é muito simples, mas é importante ter o cuidado na hora de usar o
adesivo, somente nos tubos e conexões da parte superior do coletor onde
circula a água quente.
Na parte inferior devemos apenas encaixá-los com a ajuda de um martelo de
borracha, tornando a manutenção, se necessário, simplesmente desencaixando
a barra inferior sem comprometer o tamanho das colunas, pois caso fossem
coladas teriam de ser cortadas, e com a perca de todas as conexões e
dos tubos de distanciamento.
Ao iniciar a montagem do coletor solar, devemos proceder à colagem das três
peças da (Fig.1), repetindo a operação no número de colunas do coletor solar.
Colem um conjuntinho ao outro até formar 5 colunas.
Em seguida insira as garrafas e as caixas tetra pak (fig.2) nas 5 colunas, não
esquecendo de fechar a última garrafa de cada coluna, cortando outra garrafa,
mas na parte de cima, do lado da tampa.
Com o barramento inferior previamente montado (Fig.4), é só encaixar e fechar
esse módulo.
A 1ª garrafa de cada coluna deve ser vedada, com tiras de borracha (ex.:
câmaras de ar) ou fita auto-fusão, pois evita a fuga de calor do interior da coluna
e impede que o vento gire as garrafas, tirando as caixas tetra pak da posição
voltada para o Sol, comprometendo o rendimento do coletor solar.
19
Fig.1 Fig.2
Fig.3 Fig.4
Fig.5 Fig.6
Obs:.
O motivo de aplicar no máximo 5 garrafas por coluna, visa não dificultar a
instalação do coletor solar em relação à altura da caixa d’água ou reservatório.
Evite dores de cabeça, a qualidade de todos os materiais aplicados no projeto
é fundamental.
Recomendamos que para regiões muito frias, devemos preencher a parte de
baixo, entre a garrafa e a caixa tetra pak (Fig.3), com algum tipo de isotérmico
que não absorva umidade (exemplos: rótulos plásticos, sacolas plásticas).
A razão optada por módulos de 5 colunas, é quanto ao manejo, torna-o
extremamente fácil carregá-lo até o local de instalação.
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Deve montar um coletor solar com no máximo com 25 colunas, ou sejam 5
módulos. Este cuidado é para evitarmos tenções nos barramentos, trincando
alguma conexão e a possível acumulação de bolhas de ar no barramento
superior, o que compromete a circulação da água no coletor solar.
1.3.4 Caixa d’água ou reservatório:
A própria caixa d’água existente no local, pode ser aproveitada no
fornecimento de água quente e fria, desde que a mesma tenha a capacidade igual
ao dobro da água a ser aquecida.Tomaremos como exemplo uma família com 4
pessoas, onde o consumo médio diário é de mais ou menos 250 litros de água
quente.
O recomendável é que a caixa seja de 500L, já que usaremos como reservatório
e fornecimento de água quente, a metade superior da caixa no
sistema de aquecimento solar, e a metade inferior o fornecimento de água fria.
Atenção: este sistema em que a caixa d’água fornece água quente e fria, devemos utiliza-lo
somente em locais em que o abastecimento de reposição é confiável.
Motivo: observe que o misturador alternativo está conectado acima do retorno de água
quente, portanto se a água consumida não for reposta faltará água quente para o consumo,
mas não no(s) coletor(es) solar(es).
Obs:.
Com referência a saída para consumo de água fria não há um limitador de
consumo, o que oferece riscos de superaquecimento no(s) coletor(es). Portanto,
em caso de dúvidas quanto á reposição de abastecimento, adote uma caixa
d’água para água quente com o volume acima da quantia a ser aquecida.
Ex.: Para aquecer 200 litros, utilize uma caixa de 250 a 300 litros. O excedente é
água fria que será utilizada, principalmente no verão, no misturador alternativo.
Nos casos em que a pressão da água no abastecimento de reposição é muito
forte, não esquecer de instalar o redutor de turbulência, à saída da torneira
bóia. Ele tem como função, direcionar a água fria de reposição ao fundo da caixa
d’água, sem causar turbulência, evitando a mistura da água quente com a fria.
21
Sendo a caixa ou reservatório responsável por acumular a água quente, faz-se
necessário um bom isolamento térmico.
Ter muito cuidado, não usem recipientes que continham produtos químicos,
pesticidas, inseticidas, etc., pois mesmo que bem lavados continuarão
contaminados e oferecendo riscos em potencial à saúde. Portanto evite
transtornos, tendo a certeza da origem dos mesmos.
Mas atenção, as furações devem ser feitas apenas no corpo central do tubo,
deixando sem furos, 3cm na extremidade superior e 5cm na parte inferior
(tampado).
Através da ilustração abaixo, iremos descrever o seu funcionamento.
Observações da ilustração:
O item 2, é apenas um pedaço de tubo com diâmetro variável, pois depende da
torneira bóia a ser utilizada e que tem a função de direcionar a água até 5cm do
fundo do 2º tubo, item 3, de 50mm.
Esse tubo tem a parte inferior fechada e com 20 furos de 10mm ao redor do
mesmo.
Item 4, tubo de 100mm que serve de condutor para a água sem turbulência.
Porque reduz a turbulência?
22
O jato d’água liberado pela bóia através do item 2, é dirigido até o fundo do
item 3, causando um turbilhonamento no interior do mesmo, retornando para cima,
mas liberando a água pelo os furos laterais.
Essa água liberada do item 3, já atenuada, é dirigida ao fundo da caixa, através do
tubo de 100mm, item 4, devidamente recortado em forma de dente de serra (dentes
em média de 20mm), apoiado no fundo da caixa e encostado à parte de baixo da
bóia.
Se possível, instalem os pontos de consumo próximos à caixa ou
reservatório, o que diminuirá o desperdício de água na tubulação, até que chegue a
água quente no local.
Nos acumuladores convencionais de mercado, usam-se isotérmicos de alta
eficiência. Tais acumuladores, em sua maioria dispõem de aquecimento
complementar com energia elétrica ou a gás, para os dias encobertos ou chuvosos,
controlados por termostatos que acionam este recurso sempre que a água fique
com a temperatura abaixo do pré-estabelecido pelo usuário.
O nosso projeto por ter a característica de torná-lo viável economicamente a
todos, não dispõe desse aparato, sendo os mesmos substituídos por chuveiro
elétrico com controle eletrônico de temperatura, ou chuveiro elétrico comum com o
recurso de um controlador com ajuste eletrônico de temperatura, conectado em série
à entrada de energia elétrica do chuveiro. Comum no mercado, eles facilitam a
regulagem da temperatura ideal de banho, sem a necessidade de variar o fluxo de
água no registro.
Mais um detalhe importante, gasta-se energia elétrica somente na água consumida.
1.3.5 Os percentuais relativos para a montagem:
Sobre os furos a serem feitos na caixa, sugere-se como simples referências,
os percentuais relativos a uma caixa, para água quente e fria :
23
Ilustração das ligações dos coletores e os desníveis:
1.3.6 Suporte de fixação do coletor solar:
Fica a critério de cada um o material a ser usado como suporte de fixação do
coletor solar, mas o indicado seria que pelo menos os dois barramentos sejam
amarrados a barras de cano galvanizados de ¾, ou a algo que garanta o
alinhamento do coletor.
Para evitarmos que bolhas de ar comprometam a circulação da água no
coletor, é necessário um desnível de 2 cm para cada metro corrido, sem curvas nos
barramentos. Confiram no diagrama abaixo:
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Caso queira fixar direto sobre o telhado sem levar em conta a latitude
local, deverá instalar o coletor solar com no mínimo 10º de inclinação e voltado para
o norte geográfico o mais próximo possível, e que terá de aumentar a área quadrada
de absorção solar, ampliando o coletor para compensar a perca por
posicionamentos.
Ao darmos a preferência pelo sistema de circulação por termo sifão, é
obrigatória que o fundo da caixa ou reservatório térmico, fique sempre acima em
relação á parte superior do coletor solar (conforme item 2.1- Circulação por termo
sifão), o que cabe a cada um escolher a melhor alternativa para o local, sem
esquecer que ao falar em caixa ou reservatório, estamos falando de peso, portanto
mais uma vez, não improvise em lugares duvidosos que possam ruir e causar sérios
problemas.
(Lembre-se que cada litro d’água pesa 1 quilo)
Obs:.
É oportuno ressaltar que quase todos os problemas de eficiência térmica de
qualquer aquecedor solar, deixam de existir à medida que nos aproximamos do
equador.
25
1.3.7 Dimensionar o sistema conforme o consumo e região do país:
Mesmo no inverno, lógico em dias ensolarados, os coletores supram a
demanda de água quente, em nosso consumo normal de 4 pessoas, se consumida
até às 20h, mas com temperatura máxima de 38ºC.
Para simplificar o dimensionamento, sugerimos que instalem uma garrafa
para cada litro de água a ser aquecida.
Ex.: para aquecermos 200 litros d’água utilizaremos 200 garrafas e 200 caixas tetra pak, o
suficiente para uma família de 4 pessoas e com banhos que não ultrapassem 8 minutos.
Ilustração e explicação para o dimensionamento:
1. O item 7- pescador de água fria, ilustração acima, é uma alternativa interessante,
que tem como função variar o volume de água a ser aquecida.Nada mais é do
que uma curva de PVC com um pedaço de tubo, acoplados ao flange que leva a
água fria até coletor solar.Com esse recurso, o volume de água abaixo do nível
escolhido não será aquecido, dando-nos a opção de escolhermos a quantia e a
temperatura que desejarmos.
2. Item 6- pescador de água quente, ilustração acima, deve ser feito com uma
mangueira de borracha, dessas usadas em máquinas de lavar louças, ou com
eletro-duto flexível amarelo. Sua função é a de acompanhar a variação do nível da
água, coletando sempre da parte mais quente.
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3. Fixe uma ponta ao flange da saída para consumo e a outra ponta a uma bóia,
com o tamanho suficiente para manter o pescador em cima do nível superior. Para
evitarmos problemas no coletor solar com a falta d’água de reposição, devemos
limitar a descida do pescador de água quente, sempre acima do nível de retorno da
água quente do coletor solar.
4)Procuramos dar uma idéia simples de como funcionam ambos os pescadores.
Diante ao exposto, sugerimos que cada um encontre o dimensionamento
mais próximo às necessidades de consumo em cada habitação, pois cada projeto
requer a observação de diversos fatores.
Exemplos : 1) Posição do coletor solar em relação ao norte geográfico
2) Inclinação do coletor solar em relação à latitude
3) Região e local a ser instalado
4. Procurem instalar uma torneira bóia de alta vazão, já que a mesma repõe a água
consumida rapidamente.
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1.4 Custo de Fabricação:
MATERIAL NECESSÁRIO PARA MONTAGEM DO AQUECEDOR
QUANTIDADE MATERIALvalor R$ uni total
1 FITA DE AUTO FUSÃO R$ 6,00
R$ 6,00
1 LITRO DE TINTA PRETA FOSCA R$ 17,00
R$ 17,00
1 ROLO OU PINCEL R$ 3,00
R$ 3,00
1 LUVAS R$ 4,00
R$ 4,00
1 ESTILETE R$ 1,00
R$ 1,00
1 CANO DE PVC DE 100 MM R$ 8,00
R$ 8,00
1 MARTELO DE BORRACHA R$ 5,00
R$ 5,00
1 LIXA D'AGUA 100 R$ 1,00
R$ 1,00
1 COLA PARA TUBOS PVC R$ 6,00
R$ 6,00
1 SERRA R$ 5,00
R$ 5,00
1 TABUA DE MADEIRA COM 120 MM DE COMPRIMENTO R$ 12,00
R$ 12,00
5 PREGOS R$ 0,20
R$ 1,00
1 RIPA COM 15 CM DE COMPRIMENTO R$ 8,00
R$ 8,00
1 FITA CREPE R$ 4,00
R$ 4,00
4 CONECÇÃO L (LUVA) PVC DE 20 MM 1/2" R$ 2,00
R$ 8,00
2 TAMPAO DE PVC 20 MM 1/2" R$ 1,50
R$ 3,00
tatal geral R$ 92,00
Este custo é apenas uma indicação, pois vai depender da motivação de
cada pessoa no momento da construção, porque como visto acima não esta incluída
a mão de obra. No entanto, acreditamos que qualquer pessoa consiga montar este
aquecedor seguindo as instruções desta cartilha.
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2.4 O método de melhoria
Após uma análise do aquecedor solar, vimos que podem ser feitas algumas
melhorias quanto à manutenção da água aquecida por um período maior através de
um isolamento térmico da caixa ou reservatório. Destacando-se o isopor (material
que apresenta tempo indeterminado para ser decomposto). Seguindo o mesmo
principio de utilizar materiais recicláveis será usado caixas tetra pak. Tais caixas
serão preenchidas com isopor, sendo então fechadas novamente, resultando cada
uma num bloco isotérmico. Para fixarem esses blocos na caixa ou reservatório usem
cola ou fita adesiva, enfim do modo que você achar melhor, tomando o cuidado de
preencherem os espaços entre as caixinhas, quando fixadas em recipientes
redondos ou de cantos arredondados, com sacolas plásticas ou papéis. Vale alertar
que se a caixa ou reservatório ficar ao ar livre, deverá a mesma ter uma proteção
(lona plástica) contra a umidade, ou caso contrário, esse tipo de isolamento térmico
será danificado. Ele é mais recomendado, quando possível, embaixo do telhado.
Como a reposição de água fria é feita no fundo da caixa ou reservatório, não é
necessário o isolamento térmico desse local. Não devemos esquecer que é
obrigatório o isolamento da tampa da caixa, e apliquem o isolamento térmico,
somente após ter feito todos os furos e ligações necessárias à instalação do
conjunto.
1.5 Metodologia
Inicialmente o trabalho foi desenvolvido através de pesquisas em internet,
artigos acadêmicos e bibliotecas, por se tratar de um projeto já existente, o foco foi
direcionado para a realização de possíveis melhorias e conscientização.
Na segunda fase foram feitos o levantamento de dados relativos a custos
para sua realização, e uma comparação com o método tradicional para aquecimento
da água com energia solar. Tendo em vista que o objetivo da pesquisa é a redução
de custos com o consumo de energia elétrica e contribuir com a preservação do
meio ambiente, pois grande parte de material utilizado para confecção do projeto é
feito de material reciclável (garrafas pet e embalagens de leite longa vida).
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As informações serão organizadas juntamente com os dados para que
possam ficar claros os benefícios que o projeto oferecerá aos seus usuários.
1.6 Cronograma de execução
Cronograma Projeto: Aquecedor Solar
CÓD. DESCRIÇÃO RESP. INÍCIO FIM%
OK
1 Reavaliar Pré-Projeto keyth 17/11/10 19/11/10 100
2 Operacionalização dos conceitos Luciano 19/11/10 22/11/10 100
3 Melhoria Jefté/Rosana 22/11/10 25/11/10 100
4 Levantamento de dados Renato 25/11/10 27/11/10 100
5 Analise e interpretação de dados Renato/Rosana 27/11/10 29/11/10 100
6 Estimativa de custos keyth 25/11/10 27/11/10 100
7 Montagem dos slides Luciano 29/11/10 02/12/10 100
8 Preparar para montar parte escrita Graziela 01/12/10 03/12/10 100
9 Normas ABNT e bibliografia da parte escrita Graziela 01/12/10 04/12/10 100
10 Entrega e apresentação do Projeto 6/12/2010
Legenda:
% Ok = % Realizada
2.7 Resultados esperados
Esperamos que esse projeto possa contribuir com a preservação do nosso
ecossistema.Evitar que materiais de difícil decomposição seja despejados na
natureza. Conscientizar as pessoas da importância de se reciclar, e de como pode
se lucrar com materiais recicláveis, pois é uma ótima matéria prima e de qualidade
barata. Buscamos ainda por meio de este trabalho mostrar que existem outras
formas de energia que ocasionam menor impacto ao meio ambiente, nem por isso
diminuindo sua eficácia( energia alternativa do sol).
Também estaremos economizando energia elétrica o que evitará novos
desmatamentos e desvios nos cursos naturais de rios para construção de novas
usinas hidrelétricas poupando assim a fauna e flora de certas regiões. Através da
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instalação do aquecedor solar de recicláveis, que com relação ao custo houve uma
queda considerável nos últimos anos.
Atualmente,esse tipo de aquecimento pode privilegiar não apenas das
classes baixas, mas também a classe média e até mesmo as classes altas com o
intuito de conscientização, o que poderá torna uma tendência a crescer
mundialmente.Com isso o papel do governo é fundamental para divulgar o uso da
energia solar como também a conscientização da população quanto às vantagens
dessa energia abundante que é o sol.
Enfim, esperamos através da adaptação proposta sobre o isolamento
térmico com caixas tetra pak e isopor aumentar a eficácia do equipamento já
existente, estimulando também outros pesquisadores em busca de novas melhorias.
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3. CONCLUSÃO
O projeto foi desenvolvido pelo grupo para obter uma melhoria que
ajudasse ainda mais no aquecimento da água e que não elevasse o custo, de modo
que ficasse dentro dos padrões de custo,acessível para qualquer classe social.
O aquecedor solar feito com materiais recicláveis pode beneficiar não
somente casas mas também empresas e indústrias, pois contribuiria para eliminar
mais lixo do meio ambiente e evitará desmatamento de grandes áreas de florestas
por conta da construção de mais usinas hidrelétricas.
Conclui-se então que o projeto poderá ser divulgado para ser executado por
qualquer pessoa e que será totalmente viável e sustentável, mostrando que existem
outras formas de se ter energia sem gerar grandes impactos à natureza e que nem
por isso deixará de ser eficiente.
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REFERÊNCIAS
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produzidos com materiais recicláveis como motivador de reflexões sobre
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