SEMINARIO VI_REVI última

Prévia do material em texto

<p>2</p><p>COTIDIANO E CIÊNCIA: A ELETRICIDADE E CONSTRUTIVIDADE ENVOLVIDA NO CHUVEIRO ELÉTRICO.</p><p>Acadêmicos: Adriano Tobias, Cristiano, Fernando Nickhorn Garcia</p><p>Tutor Externo: Leandro Figueiredo</p><p>RESUMO</p><p>O chuveiro elétrico é um dispositivo amplamente utilizado como uma solução prática e eficiente para o aquecimento da água, utilizando o princípio da conversão de energia elétrica em calor. Seu funcionamento baseia-se no princípio conhecido como efeito Joule, onde a corrente elétrica atravessa uma resistência, geralmente composta por ligas metálicas de alta resistividade, aquecendo-a. A água fria passa por essa resistência aquecida, elevando sua temperatura rapidamente antes de ser liberada pelo espalhador. A construção do chuveiro elétrico inclui componentes essenciais como a carcaça isolante, a câmara de aquecimento e os controles de temperatura. A carcaça é feita de materiais isolantes para evitar choques elétricos, enquanto a câmara de aquecimento maximiza a transferência de calor para a água. Os controles de temperatura, presentes em muitos modelos, permitem ajustar a potência da resistência e o fluxo de água, proporcionando um banho mais confortável e eficiente. O chuveiro elétrico combina princípios de eletricidade e engenharia para atender as necessidades dos consumidores de forma eficaz e com segurança.</p><p>Palavras-chave: chuveiro elétrico, efeito Joule, aquecimento da água, eficiência energética, segurança elétrica.</p><p>1. INTRODUÇÃO</p><p>Dica!</p><p>O objetivo do trabalho deve apresentar uma aplicação prática. Exemplos: visita em empresas ou associações ou ONGs ou Institutos. Ainda, poderá ser utilizado roteiros deou de questionários.</p><p>Para saber mais sobre os itens solicitados neste campo acesse a etapa I da trilha de aprendizagem.</p><p>O chuveiro elétrico, aparelho muito presente nos lares brasileiros, é utilizado para aquecer a água do banho. Sua versatilidade, facilidade de montagem e capacidade de fornecer água quente instantaneamente contribuem para sua legitimidade. Os princípios elétricos do chuveiro elétrico devem ser claros para que sejam usados de forma segura e eficaz. O objetivo deste trabalho é discutir os conceitos básicos e as particularidades do funcionamento do chuveiro elétrico, fornecendo informações necessárias para seu entendimento e sua correta utilização. Bem como, poder obter através deste estudo, a relação dos circuitos elétricos combinados aos fatores físicos envolvidos nesta interação.</p><p>1.1. HISTÓRIA E EVOLUÇÃO</p><p>A história do chuveiro elétrico tem sua origem no início do século 20, quando as primeiras patentes foram registradas nos Estados Unidos e na Europa. Ao longo do tempo, o design e a tecnologia destes equipamentos evoluíram significativamente, resultando em modelos mais eficientes e seguros. No Brasil, os chuveiros elétricos se popularizaram na década de 1940, tornando-se um item essencial em quase todas as partes do país.</p><p>1.2. IMPORTÂNCIA E APLICAÇÕES</p><p>Os chuveiros elétricos não só trazem conforto no banho, mas também possuem influência direta na saúde e higiene humana. Como seu uso está presente no dia a dia de milhões de brasileiros, a higiene pessoal e um ambiente limpo são fundamentais. Além disso, exercem um papel importante no consumo da água, garantindo um controle preciso da temperatura e evitando o desperdício.</p><p>2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA</p><p>2.1 PRINCÍPIOS DE FUNCIONAMENTO</p><p>O funcionamento do chuveiro elétrico, representado na figura 1, através de princípios físicos simples, mas essenciais, que permitem a conversão de energia elétrica em energia térmica para aquecer a água.</p><p>FIGURA 1 – ESQUEMA FUNCIONAL SIMPLIFICADO DO CHUVEIRO ELÉTRICO</p><p>FONTE: https://brasilescola.uol.com.br/amp/fisica/funcionamento-chuveiro-eletrico.htm. Acesso em 07/07/2024.</p><p>No modo inverno, a temperatura da água é mais elevada do que no modo verão devido à configuração interna do chuveiro elétrico. Este dispositivo possui uma chave seletora que altera o circuito elétrico conforme o modo escolhido. No modo inverno, a chave fecha os contatos da resistência elétrica, interrompendo a passagem de corrente entre os terminais, o que reduz a resistência elétrica e aumenta o aquecimento da água. No modo verão, a chave permanece aberta, permitindo a circulação da corrente elétrica através dos terminais, aumentando a resistência elétrica e, consequentemente, resultando em menor aquecimento da água.</p><p>É essencial que o chuveiro elétrico seja equipado com uma resistência elétrica blindada para prevenir o contato da resistência energizada com a água. Caso contrário, a água, sendo um excelente condutor de eletricidade, poderia transferir a corrente elétrica para o corpo humano, potencialmente resultando em acidentes graves ou fatais durante o banho. Assim, destacam-se os principais aspectos teóricos subjacentes ao funcionamento desse dispositivo:</p><p>2.1.1. Lei de Joule (Efeito Joule):</p><p>A Lei de Joule estabelece uma relação entre a quantidade de calor gerada por uma corrente elétrica através de um determinado condutor, que é diretamente proporcional à resistência do condutor e ao quadrado da corrente, conforme FIGURA 2. Simplificando, quando uma corrente elétrica passa através de uma resistência elétrica, situação presente no chuveiro elétrico, ocorre a dissipação da energia na forma de calor. Esse calor é transferido para a água que flui através do chuveiro.</p><p>FIGURA 2 – REPRESENTAÇÃO DO EFEITO JOULE</p><p>FONTE:https://www.eletricista.srv.br/o-efeito-joule-e-o-superaquecimento-da-rede-eletrica/. Acesso em 07/07/2024.</p><p>A tensão do chuveiro elétrico é expressa em Volts (V), deve ser compatível com a instalação elétrica da edificação, sendo normalmente 127 V ou 220 V. Outro ponto a ser avaliado é a potência do equipamento, medida em Watts (W), está diretamente relacionada à resistência interna do dispositivo. Esta resistência pode ser substituída por outra de maior ou menor capacidade de aquecimento, onde em regiões de clima frio, a demanda por banhos mais quentes é maior, o que requer a utilização de resistências com potência mais elevada.</p><p>Em contraste, em áreas de clima quente, são preferidos banhos mais frescos, para os quais resistências de baixa potência são mais adequadas.</p><p>2.1.2. Resistência e Impedância Elétrica:</p><p>Pode-se dizer que a resistência do chuveiro é geralmente feita de materiais como ligas metálicas específicas ou aço inoxidável, como ilustrado na figura 3, que podem suportar altas temperaturas e resistir à corrosão causada pela água. Essa resistência objetiva oferecer uma alta resistividade elétrica, o que maximiza a conversão de energia elétrica em calor.</p><p>Já a impedância é a medida total da oposição oferecida ao fluxo da corrente alternada, incluindo a resistência e a reatância. A impedância pode ser afetada por diversos fatores, como a frequência da corrente, o tipo de material condutor e as características estruturais do chuveiro, influenciando diretamente no funcionamento e desempenho do aparelho.</p><p>FIGURA 3 – EXEMPLO DE UMA RESISTÊNCIA DE UM CHUVEIRO ELÉTRICO.</p><p>FONTE: https://www.astra-sa.com/destaques/a-resistencia-ideal-para-cada-ducha/. Acesso em 07/07/2024.</p><p>2.1.3. Termostato:</p><p>O termostato desempenha um papel fundamental neste sistema de controle da temperatura da água no chuveiro elétrico. Suas funções incluem monitorar continuamente a temperatura da água e controle da quantidade de eletricidade fornecida à resistência para manter a temperatura definida. Isso garante um banho confortável e seguro, além de otimizar o consumo de energia.</p><p>2.1.4. Sustentabilidade e Impactos ambientais:</p><p>A eficiência energética do chuveiro elétrico está relacionada à capacidade de controlar precisamente a temperatura da água e minimizar as perdas de calor durante o processo de aquecimento. Chuveiros modernos são projetados com isolamentos térmicos eficazes e sistemas de controle de temperatura avançados, que ajudam a reduzir o consumo de eletricidade e melhorar a eficiência global do dispositivo.</p><p>Porém, todo ciclo de vida de um chuveiro elétrico deve ser levado em consideração, incluindo a produção</p><p>e descarte dos materiais usados. Medidas de design sustentável e políticas de reciclagem podem reduzir o impacto ambiental destes dispositivos, promovendo uma abordagem abrangente à sustentabilidade na indústria de água quente.</p><p>2.1.5. Segurança:</p><p>Na instalação e para o bom funcionamento do chuveiro elétrico, deve-se levar em conta a segurança, que é garantida por normas e regulamentos que especificam requisitos mínimos para a instalação elétrica segura e operação segura do dispositivo. Isso inclui proteção contra curto-circuitos, superaquecimento e choques elétricos, assegurando que o uso do chuveiro seja seguro para os seus usuários.</p><p>Falando em segurança pode-se citar o disjuntor diferencial residual, também conhecido como DR, é um componente essencial para a segurança do chuveiro elétrico. Como função principal possui atuação contra choques elétricos, desligando o circuito automaticamente caso detecte alguma fuga de corrente. Isso é muito importante, especialmente em ambientes de áreas úmidas, como o banheiro, onde o risco de contato com a água é alto. O DR atua como um sensor de proteção, monitorando a diferença entre a corrente que entra no circuito e a que sai, desligando rapidamente caso haja algum desequilíbrio.</p><p>3. METODOLOGIA</p><p>Segundo Gil (2002), a metodologia do trabalho consiste na formulação do problema, construção das hipóteses e a identificação da dependência e relação entre as variáveis, que são bem passadas num referencial teórico ou um conceito de estudo e pesquisa. A metodologia foi feita através de uma pesquisa bibliográfica, a partir do levantamento de referências teóricas, publicadas por meio de escritos e eletrônicos, como livros, artigos científicos, páginas da web sites.ou qualquer trabalho científico inicia-se como uma pesquisa bibliográfica, que que permite ao pesquisador conhecer o que já se estudou sobre o assunto, existem , porém, pesquisas científicas que se baseiam unicamente na pesquisa bibliográfica, procurando referências teóricas publicadas com objetivo de recolher informações ou conhecimentos prévios sobre o problema e respeito no qual se procura a resposta.</p><p>Na construção de um artigo científico, a etapa referente à descrição dos materiais e métodos de pesquisa utilizados assume grande importância, pois quando esta etapa está bem escrita, o restante do trabalho será compreendido com mais facilidade. esta etapa deve conter o detalhamento do trabalho de forma que outros pesquisadores possam replicar a mesma pesquisa que foram feitas</p><p>Este trabalho foi baseado nos estudos de vídeos e práticas e instalações assim como existem vários tipos de chuveiros também existem vários tipos de instalações, e na experiência na área elétrica.</p><p>4. RESULTADOS E DISCUSSÕES</p><p>4.1 Inovações Futuras e Tendências.</p><p>À medida que avanços contínuos são feitos em materiais e tecnologias de aquecimento, espera-se que os chuveiros elétricos se tornem ainda mais eficientes e econômicos. A integração de sistemas de aquecimento instantâneo e controle inteligente de energia representa uma área de desenvolvimento promissora. Além disso, a adoção de padrões de eficiência energética mais rigorosos pode impulsionar a inovação no setor, oferecendo benefícios tanto para os consumidores quanto para o meio ambiente.</p><p>5. CONCLUSÃO</p><p>Este trabalho nos possibilita a termos uma ideia mais abrangente de toda a tecnologia e desenvolvimento aplicado a um dispositivo encontrado na maioria dos lares, não somente no Brasil, mas no mundo. O chuveiro elétrico continua a desempenhar um papel importante na vida moderna, proporcionando um aquecimento de água eficiente e confortável com foco na higiene pessoal. Com uma compreensão aprofundada de seus componentes e princípios de operação, é possível apreciar não apenas seu impacto no conforto diário, mas também seu potencial para promover práticas sustentáveis de consumo de energia e água. Ao avançar em direção a tecnologias mais eficientes e sustentáveis, os chuveiros elétricos continuam a evoluir como uma solução viável para as necessidades contemporâneas de aquecimento de água.</p><p>Este artigo oferece uma visão abrangente do funcionamento do chuveiro elétrico, destacando sua importância tecnológica e seu impacto no contexto atual de sustentabilidade e eficiência energética.</p><p>REFERÊNCIAS</p><p>· A RESISTÊNCIA IDEAL DE CADA DUCHA.Blog Astra, 2015.Disponível em https://www.astra-sa.com/destaques/a-resistencia-ideal-para-cada-ducha/. Acesso em 07/07/2024.</p><p>· HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: Eletromagnetismo (vol. 3). 10. ed. Rio de Janeiro, RJ: LTC, 2016.</p><p>· MELO, Pâmella Raphaella. "Como funciona o chuveiro elétrico?"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/funcionamento-chuveiro-eletrico.htm. Acesso em 07 de julho de 2024.</p><p>· NUSSENZVEIG, Herch Moysés. Curso de física básica: Eletromagnetismo (vol. 3). Editora Blucher, 2015.</p><p>· O FEITO JOULE E O SUPERAQUECIMENTO DA REDE ELÉTRICA. Blog do Eletricista, 2022. Disponível em https://www.eletricista.srv.br/o-efeito-joule-e-o-superaquecimento-da-rede-eletrica/. Acesso em 07/07/2024.</p><p>· SATO, H., RAMOS, I. M. L. (2014). Física para Edificações. Brasil: Bookman Editora, 2014.</p><p>1 Acadêmicos: Adriano Tobias, Antônio Merque Ferraz, Cristiano, Fernando Nickhorn Garcia</p><p>2 Nome do Professor: Leandro Figueiredo</p><p>Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI - Curso (FLC9687EEA) – Seminário Interdisciplinar VI- 01/07/24</p><p>image2.png</p><p>image3.png</p><p>image1.png</p>