Economia de energia com aquecedores elétricos de acumulação

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Artigo-Grupo Seminário II-Engenharia Mecânica-UFSJ
Tema: Economia de energia a partir da otimização dos aquecedores elétricos
Resumo:
Com a crescente demanda energética nos grandes centros, um dos grandes vilões do consumo é o chuveiro elétrico. A partir desse problema pensa-se como uma solução a utilização de aquecedores elétricos de acumulação (boiler), tal solução será explicitada por meio deste artigo.
Artigo: Segundo pesquisas realizadas pelo grupo de estudos em energia-GREEN da pontifícia universidade católica (PUC/MG) dos eletrodomésticos comumente presentes nas casas dos brasileiros o chuveiro elétrico é um dos que mais afetam o consumo, principalmente no horário entre as 17:00 às 21:00 (horário de ponta do sistema.[1: Define-se como horário de ponta do sistema o horário em que existe a maior demanda de energia pelos consumidores.]
O alto grau de consumo dentro do horário de ponta são ocasionados uma série de problemas nas linhas de produção e transmissão de energia cujos custos de manutenção são repassados diretamente aos consumidores em forma de tarifas e encargos.
O aquecedor elétrico (Boiler) era visto antes da popularização do aquecedor de passagem mais conhecido como chuveiro elétrico como o grande vilão do consumo, o que era em parte verdade devido aos problemas técnicos-estruturais existentes nos antigos aparelhos, como termostatos de baixa qualidade, deficiência do isolamento térmico e instalações inadequadas. Tomando conhecimento desses dados pode se notar que os fabricantes vem otimizando seus equipamentos obtendo dados surpreendentes em rendimento além de que o conforto oferecido por um aquecedor boiler é muito maior que de um chuveiro elétrico, pois é possível se obter uma grande vazão de água a uma temperatura constante ao passo que em um chuveiro elétrico ao se aumentar a vazão perde-se em conforto já que a temperatura tem uma queda brusca.
Os aquecedores elétricos com reservatório próprio são regulamentados pela norma técnica-NBR10674,” Como um aparelho estacionário para aquecer água em um recipiente temporário ou de longa duração tendo os devidos dispositivos para controlar a temperatura da água evitando perdas de calor”.
Em experimentos realizados pela EDP-Bandeirante em casas e prédios residenciais concluíram que o bom desempenho dos aquecedores estão diretamente ligados as características do aquecedor, hábitos de consumo e a qualidade da instalação.
Para que possamos avaliar o desempenho dos aquecedores devemos primeiramente levar em conta os fatores e relações: Volume x Temperatura; Potência x Tempo; Isolamento térmico além da posição e qualidade do termostato, timer e resistência elétrica.
Volume x Temperatura
A relação entre volume e temperatura consiste na quantidade de água e temperatura de uso que a mesma se encontra. Sabe-se que no mercado são encontrados aquecedores com reservatórios de 50 à 250 litros. Em uma comparação simples dois aquecedores da mesma marca porém com reservatórios diferentes e temperaturas diferentes de trabalho tem o mesmo gasto energético sendo assim um grande reservatório com uma temperatura de trabalho em cerca de 40°C é muito mais vantajoso do que um pequeno reservatório com um temperatura de 80°C fazendo com que um reservatório maior apesar de mais caro tenha um custo benefício muito maior ao se levar em conta o volume de água que pode ser armazenada.
Potência x Tempo
A relação entre potência e tempo de aquecimento varia de acordo com as dimensões do reservatório e da energia que a resistência elétrica dissipa convergindo para um tempo maior ou menor dependendo das condições acima.
A seguir são mostradas duas curvas de aquecimento de aquecedores de mesmo volume porém de resistência elétrica diferente.
CURVA
Interpretando tais dados pode-se inferir que o tempo de aquecimento de um boiler de alta resistência é bem menor porém as perdas de energia são tão grandes que não valeria a pena devido ao custo das tarifas ter um boiler com uma resistência tão elevada.
Isolamento Térmico
Na maioria dos aquecedores populares o isolamento térmico é insuficiente ou deficitário acarretando em perdas de energia desnecessárias, isso ocorre principalmente pois os fabricantes desejam um aquecedor compacto e com um grande volume levando ao uso de finas camadas de isolante o que ocasiona as perdas. A alternativa para tal problema é recobrir a parte externa do reservatório com um isolante não rígido que pode ser de lã de vidro, isopor, polietileno ou lã de rocha otimizando ainda mais o custo benefício do aquecedor já que se aumenta sua eficiência.
Posição e qualidade do termostato
O termostato é uma das partes mais importantes o boiler já que ele fornece à resistência elétrica o comando necessário de ligar/desligar. Assim tanto a posição quanto a qualidade da mesma tem forte influência no desempenho do boiler, pois um termostato de baixa qualidade pode acarretar no mau funcionamento do aparelho gerando gastos extras e a posição do termostato tem influência na veracidade da leitura que o mesmo realiza pois os fluidos quando aquecidos ou resfriados sofrem o fenômeno físico de convecção que tem influência direta na medição da temperatura fazendo com que a resistência se ative desnecessariamente.
Resistência elétrica
O posicionamento da resistência elétrica assim como o termostato tem um papel importante no funcionamento do aquecedor. Como o calor se propaga em forma de onda deve-se atentar a posição visando um maior contato com tais ondas.
Timer
A utilização do timer é útil pois o mesmo se liga em horários pé programados pelo consumidor fazendo com que o aquecedor não se ligue nos horários como de madrugada nem no horário de ponta do sistema. Tornando assim extremamente econômico o uso de tal aparelho em conjunto com o boiler. 
Conclusão
Ao se adquirir um aquecedor deve se fazer as seguintes considerações em relação aos hábitos que o consumidor tem como a vazão de banho, tempo de cada banho, locais da residência com água quente para que se escolha um aquecedor de boa qualidade e que vá atender a demanda do consumidor.
Quanto ao uso do aquecedor deve-se também salientar que é possível otimiza-lo fazendo com que o custo benefício seja ainda maior tudo isso aliado ao uso consciente da energia e fomentando o uso de alternativas mais econômicas podem literalmente liquidar as tarifas elétricas fazendo com que cada vez mais famílias tenham acesso ao conforto de ter agua quente em seus lares a um custo operacional relativamente baixo e ainda desafogando as linhas de transmissão brasileiras, cortando os custo de manutenção e podendo até proporcionar a lugares que antes não viam nem esperança de luz elétrica ter um serviço de qualidade.