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FABRICAÇÃO E ESTUDO DE FOGÃO SOLAR COM SUCATA DE CADEIRA 
GIRATÓRIA COMO BASE 
 
 
 
Luiz Guilherme Meira de Souza 
Universidade Federal do Rio Grande do Norte 
Centro de Tecnologia 
Departamento de Engenharia Mecânica 
Campus Universitário, S/N, Lagoa Nova 
Natal RN 59072-970 
lguilherme@dem.ufrn.br 
(single space line, size 10) 
Gabriel Cavalcante Fernandes Carlos (Times New Roman, Bold, size 10) 
Universidade Federal do Rio Grande do Norte 
Centro de Tecnologia 
Departamento de Engenharia Mecânica 
Campus Universitário, S/N, Lagoa Nova 
Natal RN 59072-970 
Eng.gabrielcavalcante@gmail.com(Times New Roman, size 9) 
(single space line, size 10) 
Resumo. O presente trabalho analisou a viabilidade da utilização de um fogão solar à concentração, 
com parábola de 0,9 m de diâmetro, com sucata de cadeira giratória como base de fixação. São 
apresentados os processos de fabricação, montagem e operação do fogão solar proposto, que utiliza 
uma parábola de antena em desuso. Serão apresentados resultados de testes de cocção para alguns 
alimentos da culinária nordestina, que demonstram a viabilidade de produzir o cozimento de todos 
os alimentos testados. Os processos de fabricação montagem e operação são simples, podendo ser 
repassados para pessoas de quaisquer níveis intelectuais e sociais, podendo representar, até mesmo, 
uma opção de geração de emprego e renda, pela comercialização dos alimentos produzidos. 
Ressalte-se, também, a contribuição ao desenvolvimento sustentável de tal estudo que gera uma 
diminuição aos ataques à natureza pela utilização da lenha como combustível e consequente 
emissão de poluentes, além de seu baixo custo de produção. 
 
Palavras-chave: energia solar, baixo custo, sucatas de cadeira e antena, desenvolvimento 
sustentável. 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
Há algum tempo, o tema desenvolvimento sustentável está em evidência em nossa sociedade, 
pois as consequências climáticas e naturais são cada vez mais visíveis. O uso de energias “sujas” 
como os combustíveis fósseis contribuíram em grande parte para esses efeitos. Uma das 
desvantagens de sua utilização para realização de trabalho ou para gerar energia elétrica, é a 
poluição do meio ambiente, emitindo gases tóxicos como monóxido de carbono (𝐶𝑂), dióxido de 
carbono (𝐶𝑂2) e óxidos de nitrogênio (𝑁𝑂𝑥), além da emissão de calor para atmosfera. (FONTES, 
2011). 
Nesse contexto, as energias “limpas” vêm se tornando não apenas uma fonte alternativa de 
desenvolvimento sustentável, mas também necessária para a continuidade da sociedade. Dentre elas, 
 
 
destaca-se a energia solar, que é abundante em nosso planeta e pode ser utilizada de diversas 
formas, como em fornos solares, fogões solares, sistemas fotovoltaicos, usinas heliotérmicas. 
Atualmente, em nosso país, a utilização de fogão a gás de cozinha, gás liquefeito de petróleo 
(GLV), é bastante utilizado para cocção de alimentos em geral, mas deve-se salientar que o mesmo 
tem um preço elevado para diversas famílias brasileiras. (LIMA, 2018). Assim, o uso de um 
mecanismo eficaz e viável economicamente para comunidades com baixo poder aquisitivo tem um 
importante impacto social. 
No Brasil o estudo de fogões solares teve pioneirismo no Laboratório de Energia Solar da 
Universidade Federal da Paraíba, na década de 80, através do Prof. Arnaldo Moura Bezerra, que 
construiu vários tipos de Fogões à Concentração, utilizando materiais diversos para a superfície 
refletora dos parabolóides. 
No LES/UFRN essa linha de pesquisa tem merecido destaque já tendo sido objeto de várias 
dissertações de mestrado e teses de Doutorado, além de mais de inúmeros TCCs e trabalhos para 
eventos científicos, com maior ênfase para os fogões a concentração e do tipo caixa (JUNIOR, 
2016), (LION 2013) E (MACEDO NETO, 2010). 
” 
O trabalho desenvolvido neste artigo tem o principal objetivo de demonstrar a viabilidade de 
se construir um fogão solar utilizando equipamentos em desuso, tais como a antena parabólica e 
uma estrutura de cadeira giratória. Esse sistema funciona por meio da convergência dos raios solares 
incidentes na parábola para a sua região focal. Nessa região, foi necessária uma estrutura auxiliar 
para fixar a panela para o cozimento dos alimentos. Além disso, um dos principais destaques do 
projeto foi o uso da estrutura de cadeira giratória como base de sustentação, pois esse material 
estava sucateado em um galpão da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, e pôde ser 
reaproveitado de forma satisfatória, já que o mesmo possibilitou a rotação e translação do 
mecanismo por completo. 
Para demonstrar a eficácia e possibilidade da confecção e uso, por comunidades carentes 
principalmente, do fogão solar com sucata de cadeira giratória como base, serão apresentados 
resultados de testes de cozimento para alguns alimentos da culinária nordestina, destacando-se o 
tempo de cocção, como macarrão, feijão verde, carne moída e ovo. Será comprovado, o impacto 
social positivo do ponto de vista econômico para essas famílias, além de contribuir para o 
desenvolvimento sustentável com o uso dessa energia limpa e renovável. 
 
 
 
3. MATERIAIS E MÉTODOS 
O projeto partiu de algumas problemáticas, visto que inicialmente existiam apenas dois 
mecanismos distintos (a antena parabólica já com espelhos fixados e a estrutura de cadeira 
giratória). Primeiramente foi necessário pensar em uma fixação entre esses dois componentes, e isso 
foi feito com fios de arame e barras de alumínio. 
 
 
 
Figura 1. Fixação entre parábola e base da cadeira giratória 
 
Posteriormente, foi necessário pensar em um mecanismo que permitisse variar a inclinação 
da parábola, visto que durante o dia o sol tem sua posição alterada e com isso é preciso ajustar o 
ponto de incidência dos raios solares na área focal da parábola. Assim, um mecanismo de alavanca 
foi construído com material PVC e arame para a fixação, mostrado na Figura 2. 
 
 
Figura 2. Mecanismo para regulagem da parábola. 
 
Por fim, uma estrutura de fixação para a panela foi construída com material PVC e uma 
grade de geladeira. Essa estrutura foi de fácil confecção, mostrada na Fig. 3, possibilitou a livre 
radiação solar no fundo da panela, pois foi feito um furo na grade, tornando o mecanismo livre de 
condução térmica. 
 
 
 
 
Figura 3. Estrutura de PVC com grade suporte para panela. 
 
A parte experimental consistiu em cozer alguns alimentos típicos da culinária brasileira, tais 
como macarrão, feijão verde, carne moída e ovos, com a finalidade de mostrar a viabilidade de uma 
família poder fazer seu almoço de forma barata e sustentável. A Figura 4 mostra os alimentos crus 
escolhidos e a Figura 5 os alimentos em processo de cocção no fogão solar estudado. 
 
 
 
Figura 4. Alimentos escolhidos para os testes de cocção. 
 
A Figura 5 mostra algumas imagens do fogão solar à concentração fabricado para promover 
a cocção dos alimentos escolhidos. 
 
 
 
 
 
 
Figura 5. Fogão solar à concentração fabricado para a produção da cocção de alimentos. 
 
Durante todo o experimento a temperatura foi monitorada a cada três minutos por meio do 
termômetro infravermelho digital laser, mostrado na Figura 6. Esse levantamento servirá para 
demonstrar a eficácia do fogão solar construído. 
 
 
Figura 6. Termômetro infravermelho utilizado para medições dos níveis de temperatura. 
 
 
Embora não seja o foco do presente trabalho, é possível realizar o estudo teórico/numérico por 
trás dessa transformação de energia solar em energia térmica. Esse processo, para se concretizar, 
passa por alguns estágios, (JUNIOR, 2016), (LION 2013) e (MACEDO NETO, 2010), como segue: 
 
 
1. No primeiro estágio a radiação solar é captada através de uma superfície de coleção e 
refletida até o estágio de absorção e conversão da radiação solar em energia térmica. 
2. No segundo estagio a radiação solar é absorvida e transferida ao fluido de trabalhoque 
pode ser água, óleo, sais etc. que circula através de tubulações apropriadas, ou simplesmente um 
elemento absorvedor cujo rendimento térmico dependerá do formato e das propriedades do 
material empregado como, por exemplo, a emissividade (ε) e a absortividade (α) que são 
parâmetros de projeto que assumem papel limitante. 
Esquematicamente, o ciclo de conversão global do sistema pode ser representado de acordo 
com o diagrama da Figura 7 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 7. Esquema global do processo de conversão da energia solar em energia térmica. 
 
Assim, pode-se perceber que a fase inicial do processo depende da eficiência ótica, (o), o 
qual está intimamente ligado às características do material e do grau de precisão que é construído a 
superfície de captação do sistema. Ela representa uma variável limitante no resultado global do 
sistema juntamente com a eficiência térmica, ( t) na segunda fase do processo. Outro fator 
importante deve ser considerado em qualquer projeto de conversão de energia radiante em outra 
forma de energia diz respeito à variação da intensidade de radiação em função da localização 
geográfica e de outros fatores associados a clima, época do ano e poluição atmosférica. 
 
Entretanto a eficiência útil do ciclo pode ser representada através da relação, equação (1): 
tou  = (1) 
A potência útil do sistema, em (W), é dada pela diferença entre a potência absorvida e 
potência perdida, de acordo com a equação: 
 
perdasabsútil PPP −= (2) 
 
 A potência absorvida pela panela é dada pela equação: 
absprduc PkAI = ... (3) 
Onde: 
Captação e reflexão da 
Energia solar 
Absorção e conversão da 
Radiação solar em 
energia térmica 
 
Radiação solar 
o t 
FASE I FASE II 
 
 
 Ic - Radiação instantânea coletada pelo sistema de captação de energia solar W/m2 
Au - Área útil do concentrador. (m2) 
r - Refletividade do concentrador (%) 
krd - Fração da radiação refletida que é absorvida pela panela (%) 
ap - Absortividade da panela (%) 
Pabs - Potência máxima absorvida pela panela (W) 
 
Considerando-se que perda radiativa da panela para o meio é desprezível, a perda total é 
convectiva, dada equação (4): 
 
( )
aeplpceperdas TTAhP −= (4) 
Onde: 
hce– coeficiente de convecção entre a superfície externa da panela e o ar ambiente. (W/m2. oC) 
Alp – Área lateral da panela (m2) 
Tip – Temperatura externa da panela (0C) 
Tep – Temperatura ambiente (0C) 
 
O coeficiente de convecção pode ser dado pela equação (5), mostrado a seguir. 
 
n
ak
ar
ce L
RC
L
K
h = (5) 
Onde: 
 Kar – Condutividade térmica do ar (W/m2. °C). 
 L – Altura da panela 
n
aL
R - Numero de Rayleigh 
O coeficiente Ck e o expoente n, dependem do intervalo do numero de Rayleigh, sendo que: 
para n = ¼ o escoamento é laminar e para n = 1/3 o escoamento é turbulento. 
Para encontrar os valores de eficiências térmica, ótica e útil (total), utilizam-se as equações abaixo 
descritas: 
 
( )
appceoccu TTAhIAP −−=  (6) 
 
A eficiência óptica, (O) do sistema, é dada pela seguinte equação: 
 
prdo k  ..= (7) 
 
A eficiência térmica, ( t) do sistema, é dada pela relação entre a energia útil (Qu) e o fluxo 
líquido de energia coletada, (Ac Ic o). Assim: 
occ
u
t
AI
Q



= (8) 
 
 
O fator de concentração ( C ) é definido como sendo a relação entre (Ac) - área da superfície 
de coleção de energia solar e ( Ar ) - área iluminada do absorvedor: 
 
r
c
A
A
C = (10) 
 
 
 
É possível estabelecer uma relação entre a concentração, a temperatura e a energia dissipada 
pela radiação no foco de um concentrador, para valores de (C) que varie numa faixa de 1: n. A 
temperatura de um corpo situado no foco de um concentrador depende da densidade de fluxo na 
imagem de Gauss sendo, portanto, governado pela lei de Stefan-Boltzmann (INCROPERA, 2013). 
Uma vez que (C) representa o fator de concentração então a energia em função de (C) pode ser dada 
pela equação (12), como segue: 
 
4... TPCE abs == (12) 
Onde: 
σ - Constante de Stefan-Boltzmann, (5,67 x 10-8 W/m2. °K-4) 
ε - Emissividade do absorvedor 
T - Temperatura absoluta no foco (°K) 
C – Fator de concentração solar 
O valor teórico da temperatura pode ser calculado por meio da equação (13), como segue: 
 
4
1
.
.






=

absPCT (13) 
 
 
RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
O primeiro alimento testado foi o feijão verde. O experimento começou às 11 horas e 34 
minutos. Inicialmente colocou-se 500ml de água, e após 10 minutos, foi colocado 0,5kg do feijão 
verde. O feijão ficou pronto para consumo em 40 minutos de cozimento. A Figura 8 mostra o feijão 
verde em processo de cozimento e após cozido, pronto para consumo. 
 
 
Figura 8. Feijão verde em cozimento e após cozido. 
 
 
 
O segundo alimento foi o macarrão. O horário de início foi 12 horas e 18 minutos. O 
procedimento foi semelhante ao do feijão verde. Inicialmente colocou-se 500ml de água e após 8 
minutos foi adicionado 0,2kg de macarrão. O alimento ficou pronto em 30 minutos. A Figura 9 
mostra o macarrão em cozimento no fogão solar e após cozido, pronto para consumo. 
 
 
Figura 9. Macarrão em cozimento e após cozido. 
 
O terceiro alimento foi a carne moída. O experimento começou às 12 horas e 50 minutos. O 
tempo de cozimento da carne moída correspondeu a 15 minutos. A Figura 10 mostra o macarrão em 
cozimento no fogão solar e após cozido, pronto para consumo. 
 
 
Figura 10. Carne moída em cozimento e após cozida. 
 
 
O quarto teste foi para o assamento de três ovos mexidos. O horário de início foi às 13 horas e 
10 minutos e após 3 minutos ficaram prontos para consumo. A Figura 11 mostra os ovos durante o 
processo de assamneto e pronto para consumo. 
 
 
 
 
Figura 11. Ovos em assamento e após assados, prontos para consumo. 
 
Após a cocção de todos os aliementos, foi servida a refeição. A Figura 12 mostra um dos pratos 
servidos com os alimentos cozinhados e assados no fogão solar testado. 
 
 
Figura 12. Prato servido com os alimentos produzidos no fogão solar fabricado. 
 
Por fim, em outro dia de experimento, foi realizado o teste para ebulição de 500ml de água. 
Foi também medida a temperatura no fundo da panela, que alcançou 420°C. O Gráfico da Figura 13 
apresenta as temperaturas na água até a ebulição. O tempo de ebulição correspondeu a 13 minutos. 
 
 
Figura 13. Temperatura da água 
 
 
O tempo de ebulição da água foi bem maior que o obtido em um fogão convencional a gás, em 
torno de 5 minutos, porém ressalte-se a utilização de uma energia limpae a não utilização do gás e 
da lenha, danosos à saúde de nosso planeta. Enfatize-se, ainda, que após a ebulição da água, o tempo 
de cozimento dos alimentos será igual ao do fogão convencional. 
Analisando-se os resultados de todos os testes, vê-se que os alimentos puderam ser cozidos em 
um tempo satisfatório, visto que o experimento teve uma duração total de 1 hora e 36 minutos. 
Outro ponto que reforça a viabilidade desse fogão é o lado econômico, pois o único custo foi com 
material PVC para estrutura suporte da panela. Todos os outros componentes do sistema foram de 
materiais reaproveitados. 
 
CONCLUSÕES E SUGESTÕES 
Tendo em vista que o presente trabalho teve como objetivos centrais a construção do fogão 
solar com base em sucata de cadeira giratória e aplicação desse sistema, com a finalidade de 
oferecer um meio barato, sustentável e que seja capaz de gerar um impacto social positivo, 
principalmente nas comunidades mais carentes do nosso país. 
A seguir, serão apresentadas as conclusões de caráter geral com base nos dados coletados, 
além de sugestões para possíveis aperfeiçoamentos no sistema em estudo. 
 
1. O fogão solar proposto é viável para o fim de cozimento de alimentos, podendo minimizar 
problemas relacionados ao meio ambiente, o desmatamento, poluição por combustíveis fósseis, 
além do aspecto econômico envolvido; 
2. O sistema é de fácil operacionalidade, montagem e transporte; 
3. As dimensões dos espelhos que compõe a parábola refletora foram fundamentais para a 
obtenção de uma temperatura de foco significativa, pela diminuição da dispersão na reflexão dos 
raios pelas semi-parábolas; 
4. O fogão proposto tem capacidade de cozimento no período de 8 às 15 horas, dentro de boas 
condições solarimétricas; 
5. As variações de posição do fogão para que a panela estivesse sempre no foco do sistema 
pôde ser obtida por meio do mecanismo de alavanca construído com cano PVC; 
6. Os tempos de cozimento dos alimentos foram bastante competitivos com o fogão 
convencional a gás e com os similares solares já estudados e construídos em todo mundo; 
7. Uma dificuldade encontrada no fogão e que poderá ser aperfeiçoada foi com relação à 
estrutura de PVC suporte da panela, pois a mesma gera duas linhas de sombra na parábola, podendo 
afetar o rendimento do sistema; 
 
 
8. Novos materiais para parábola poderão ser propostos, a fim de diminuir o peso relativo do 
sistema; 
9. Aperfeiçoar a fixação rotativa entre a parábola e a estrutura base de cadeira giratória 
 
REFERÊNCIAS 
 
LION, Carlos Alberto Pereira Queiroz Filho, Desenvolvimento de Compósito a Partir da Piaçava 
para Construção de uma Parábola de Fogão Solar. Tese de Doutorado em Engenharia de 
Materiais, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal/RN,2013. 
MACEDO NETO, M. C. Fogão Solar à Concentração com Parábola Refletora Construída em 
Material Compósito, Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) Programa de Pós-
Graduação em Engenharia Mecânica. Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, RN, 
2014. 
FARIAS, L.M., SELLITO, M.A. Uso da energia ao longo da história: evolução e perspectivas 
futuras, Revista Liberato. Novo Hamburgo, v. 12, 2011 
LIMA, R. R. Fabricação e estudo de um fogão solar à concentração mono e bifocal - Trabalho 
de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) UFRN, 2018 
FONTES, R. A Origem da Energia Solar: Usos, Tecnologias e Evolução. Disponível em: 
<https://blog.bluesol.com.br/origem-da-energia-solar/>. Acesso em: 22 dez. 2020. 
INCROPERA, F. P. . FUNDAMENTOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR E DE MASSA . 7. 
ed. [s.l: s.n.]. 
JUNIOR, A. P. DE M. FABRICAÇÃO E ESTUDO DE UM FOGÃO SOLAR MULTIFOCAL 
PARA COCÇÃO DE ALIMENTOS. [s.l.] UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO 
NORTE, 2016. 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE 
CENTRO DE TECNOLOGIA 
COORDENAÇÃO DO CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA 
 
 
Natal, 18 de dezembro de 2020. 
 
Ao(s) dezoito dia(s) do mês de dezembro do ano de dois mil e vinte, às dez horas, 
na plataforma google meet, instalou-se a banca examinadora do Trabalho de 
Conclusão de Curso do aluno GABRIEL CAVALCANTE FERNANDES CARLOS, 
matrícula 20160152958, do curso de Engenharia Mecânica. A banca examinadora foi 
composta pelos seguintes membros: LUIZ GUILHERME MEIRA DE SOUZA, 
orientador; JACIEL CARDOSO DE LIMA, examinador externo; RAIMUNDO 
VICENTE PEREIRA NETO, examinador externo. Deu-se início à abertura dos 
trabalhos pelo LUIZ GUILHERME MEIRA DE SOUZA, que após apresentar os 
membros da banca examinadora, solicitou a (o) candidato (a) que iniciasse a 
apresentação do trabalho de conclusão de curso, intitulado FABRICAÇÃO E 
ESTUDO DE FOGÃO SOLAR COM ESTRUTURA DE SUCATA DE CADEIRA”, 
marcando um tempo de trinta minutos para a apresentação. Concluída a exposição, 
LUIZ GUILHERME MEIRA DE SOUZA, orientador, passou a palavra aos 
examinadores para arguirem o(a) candidato(a); após o que fez suas considerações 
sobre o trabalho em julgamento; tendo sido APROVADO, o(a) candidato(a), 
conforme as normas vigentes na Universidade Federal do Rio Grande do Norte. A 
versão final do trabalho deverá ser entregue à Coordenação do Curso de Engenharia 
Mecânica, no prazo de 7 DIAS; contendo as modificações sugeridas pela banca 
examinadora e constante na folha de correção anexa. Conforme o que rege o 
Projeto Político Pedagógico do Curso de Engenharia Mecânica da UFRN, o(a) 
candidato(a) não será o aprovado(a) se não cumprir as exigências acima. 
 
 
 
 
 
LUIZ GUILHERME MEIRA DE SOUZA 
Orientador 
 
 
 
JACIEL CARDOSO DE LIMA 
Examinador externo 
 
 
 
 
 
 
RAIMUNDO VICENTE PEREIRA NETO 
Examinador externo