Analise Multivariada

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I SIMPÓSIO INTERNACIONAL DE CIÊNCIAS INTEGRADAS 
DA UNAERP CAMPUS GUARUJÁ 
 
Aquecedor Solar Social 
 
Mário Kawano 
Prof. Universitário 
Fundação Inaciana de Ensino 
Mkawano@fei.edu.br 
 
Resumo 
 
 Neste trabalho procuro conscientizar a população que o maior gasto de 
energia residencial é para produzir aquecimento de água. Também proponho 
mudanças de hábitos a fim de diminuir o consumo de energia elétrica. Mostro 
dois modelos de aquecedores solares para população carente, aproveitando 
materiais reciclados 
 
Palavras-chave: Energia Solar, Energia Alternativa, Aquecedores Solar. 
Seção 2.-Curso de Engenharia Industrial meio ambiente sustentável 
Apresentação: oral. 
 
1. Introdução 
Antes da crise energética de 2001, pouco se preocupava com o consumo 
de energia elétrica, uma família de 4 pessoas consumia em média 282 Kwh 
mensais. Alguns eletrodomésticos eram obsoletos quanto a eficiência como: 
geladeiras, lâmpadas incandescentes, televisores de 29”, chuveiros etc...A 
Figura 1 Distribuição do consumo de eletrodomésticos antes do apagão 
 
 
chuv.ver.
28%
Refrigerador
23%
freezer
16%
estufa
3%
lâmp. Inc.
13%
TV 29"
8%
Outros
6%
ferro
elétrico
3%
chuv.ver.
Refrigerador
freezer
lâmp. Inc.
TV 29"
Outros
estufa
ferro elétricoConsumoTotal de 282 Kwh
 2 
figura 1, traz um gráfico, mostrando a influência de cada eletrodoméstico 
no consumo total de energia. 
 
Figura 2 modernização dos eletrodomésticos 
 
A crise no setor de energia elétrica mudou hábitos e tornou a população 
mais consciente. O chuveiro mudou da posição inverno para verão 
economizando energia elétrica. As lâmpadas foram trocadas pelas fluorescentes 
compactas. No lugar da TV de 29” usou-se a de 14”. Estas modificações fizeram 
que o item TV saísse de foco quanto ao consumo, que pode ser visto na figura 
2. O novo refrigerador consome menos que o freezer. 
A Figura 2 mostra a modernização dos eletrodomésticos. A impressão que 
temos é que o consumo de chuveiro aumentou, mas na realidade foi o consumo 
dos outros equipamentos que caíram dando essa falsa impressão. Basta 
comparar o freezer com o chuveiro que tiraremos uma boa conclusão. Notem 
que o chuveiro continua sendo o maior consumidor de energia. A redução no 
consumo de energia foi de 30%. 
freezer
34%
Refrigerador
21%
Outros
13%
chuv.ver.
7%
ferro
elétrico
7%
lâmp PL
7%
estufa
6%
TV 14"
5% freezer
Refrigerador
Outros
chuv.ver.
ferro elétrico
lâmp PL
estufa
TV 14"Consumo total
136Kwh
chuv.ver.
38%
freezer
23%
estufa
4%
Refrigerador
14%
Outros
12%
ferro elétrico
4%
lâmp PL
5%
chuv.ver.
freezer
Refrigerador
Outros
estufa
ferro elétrico
lâmp PL
Consumo total 197 Kwh
 3 
Figura 3 queda do consumo mensal usando aquecedor solar 
 
 Usando um aquecedor solar o consumo total caiu para menos da metade, 
ou seja, passou a ser de 136 Kwh mensais, como podemos ver pela figura 3. O 
chuveiro não pode ser eliminado completamente, pois em aproximadamente 20 
a 40 dos dias por ano, não há Sol[ 1 ], sendo assim o chuveiro ainda representa 
7% no consumo total de energia. Notem também que se mudarmos o hábito de 
conservarmos alimentos em freezer, o consumo, cai drasticamente para apenas 
32%. 
 
2. Uso de aquecedor solar 
 A figura 4, mostra o princípio de funcionamento de um aquecedor solar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 4 Princípio de funcionamento de um aquecedor solar. 
 
Vamos começar pela manhã, ainda supondo que após dias chuvosos, 
vamos ter um dia ensolarado. Como o receptor de calor está abaixo do nível do 
reservatório térmico este está repleto de água. Ao receber energia, a água em 
seu interior aquece tendo sua densidade diminuída e assim inicia o seu 
movimento ascendente indo flutuar na parte superior do reservatório. Devido 
também a sua posição o receptor acaba recebendo a água mais densa, pois 
está abaixo da parte inferior do reservatório. Esse movimento é contínuo 
enquanto houver Sol. Em uma medição feita chegamos a conclusão que pelo 
receptor chega a circular mais de 300 litros de água por dia. 
 
 4 
3. Parte Experimental 
Como temos que construir um sistema barato, procuramos utilizar 
materiais reciclados: O reservatório térmico[2,3] pode ser uma caixa de isopor, 
revestido internamente com uma camada de silicone, a fim de evitar 
vazamentos e como a claridade através das paredes do isopor propicia a criação 
de algas na água, devemos revestir essa caixa com um plástico opaco. Podemos 
reutilizar também um tambor de polietileno, de preferência os que foram 
usados com produtos alimentícios, que pode ser visto na figura 5. Notem a 
disposição dos canos de entrada e saída do reservatório. A entrada deve ser 
feita por baixo do tambor, pois ao consumirmos a água quente da parte 
superior, a água fria eleva o restante da água quente que sobrou, mantendo-a 
sempre no nível mais elevado. Para controlar o nível de entrada a bóia fica 
amarrada com um fio de nylon. Para garantir que a água de saída seja a mais 
quente possível, usa-se um pescador, que é feito de mangueira flexível com 
revestimento térmico e outra bóia. A bóia pode ser até uma lâmpada grande 
queimada. As tubulações são na realidade mangueiras de polietileno de ¾”. 
Esse encanamento vale também para caixa de isopor. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 5 reservatório térmico de baixo custo 
 
 
 
3.1 Primeiro Tipo de Aquecedor Solar 
 A primeira idéia é construir um aquecedor bastante barato, aproveitando 
pedaços de mangueira de irrigação e garrafas pet de 2 litros de refrigerante. 
O formato do receptor de calor é de um radiador usado em automóveis. 
Para termos um efeito estufa ao redor das mangueiras, são usadas a 
garrafas pet. A metade inferior da garrafa deve ser pintada de branco ou 
deve ter um pedaço de papel alumínio, refletindo a radiação solar para a 
mangueira de irrigação. Na parte que ficar mais alta das garrafas deve-se 
fazer um pequeno orifício, a fim de evaporar a umidade acumulada no 
interior da mesma. O orifício para mangueira pode ser feito com um pedaço 
de cano de ¾ “ galvanizado, basta aquecê-lo no fogo. Cortando com uma 
 5 
cerra o pescoço da garrafa, termos a saída da mangueira. As conexões são 
feitas usando os conectores próprios para esse tipo de mangueira, mas 
podemos usar conexões polietileno, que pode ser visto na figura 6. 
 
 
 
 Conector tipo T 
 
 
 
 Cotovelo de 90 
 
 
 Luva para emenda de Mangueiras 
 
 Figura 6 Conexões de polietileno usados para o receptor de calor 
 
 Para diminuir o custo não foram usadas braçadeiras nas conexões e sim 
arame galvanizado de 2mm. Se alguma conexão 
sofrer algum esforço tanto de tração como de cizalhamento, devemos substituir 
a conexão de plástico por metal . 
 A figura 7 mostra o receptor de calor com garrafas pets. 
 
3.2 Segundo Tipo de Aquecedor Solar 
 Este aquecedor é um pouco mais caro, mas foi feito com objetivo de 
aumentar a área de contato da água com a radiação solar e assim ser mais 
compacto. É feito com duas serpentinas idênticas, que pode ser vista na figura 
8 Usaremos os tipos de conectores de polietileno para mangueira preta também 
de polietileno, já visto na figura 6. 
 Este projeto recebeu o prêmioDestaque Universidade Tigre de 2003. 
Podemos ver uma foto do projeto montado na figura 9. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 6 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
figura 7 Receptor de calor com garrafas pet 
 
 
 7 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 8 Serpentina para aquecedor solar compacto 
 
 
 
Figura 9 projeto ganhador do prêmio destaque Universidade Tigre 2003. 
 
 A figura 10 mostra as duas serpentinas intercaladas 
 
 
 
57cm 
5cm 
 8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 10 Dois receptores de calor intercalados 
 
Foram usados em cada serpentina 12 conectores tipo T, 2 cotovelos, 12 
pedaços de mangueira de ¾” com 8cm de comprimento e 7 pedaços grandes de 
mangueira, cujo comprimento depende da largura da estufa. 
 A estufa foi feita com tábua de assoalho de ype, com 15cm de largura. 
Para manter a mangueira sempre com a mesma inclinação, usamos o mesmo 
arame das braçadeiras. A figura 11a mostra o detalhe dos arames na estufa. As 
mangueiras são presas com cinta elástica. A figura 11b mostra o fundo e a 
superfície superior da estufa. O fundo é composto por uma camada de isopor 
ou lã de vidro sendo esta última mais apropriada, pois as altas temperaturas 
no interior da estufa danificam o isopor. Sobre esse isolamento térmico usamos 
um lençol de borracha, que serve para absorver irradiação. Uma camada de 
 
 
 
 
 
9,5cm 
 9 
vidro de pelo menos 3mm fecha a estufa, vidro que pode ser encontrado em 
depósito de sucatas, pois vidros riscados são sucateados. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 11a mostra o detalhe por cima dos arames na estufa 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 11b mostra os detalhes de perfil da estufa 
 
4. Conclusão 
 O primeiro tipo de aquecedor é bem mais barato, pois a maior despesa 
está no vidro do segundo aquecedor, mas a manutenção é mais freqüente 
devido o acúmulo de pó nas garrafas Pet. A durabilidade é muito boa, pois 
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temos aquecedores instalados a 4 anos que ainda estão em perfeito 
funcionamento. 
O segundo tipo de aquecedor atinge temperatura mais alta chegamos a medir 
71 Celsius na superfície do reservatório térmico, a limpeza é mais simples e 
menos freqüente. Como a estufa atinge temperatura muito elevada é 
aconselhável abrir uma pequena fresta em sua parte superior. 
 O consumo residencial de água aumenta de acordo com a distância do 
encanamento entre o reservatório térmico e o chuveiro. Em distâncias curtas o 
desperdício não passa de um litro de água. Isso parece desastroso, mas vamos 
calcular o desperdício de água a fim gerar a energia necessária para tomarmos 
um único banho de 15 minutos no inverno. A potência do chuveiro é na maioria 
dos casos 5500 Watts. Podemos calcular o consumo de água para gerar essa 
energia. Supondo que a energia gasta neste banho venha de Itaipu. A 
Expressão que dá a potência em função da vazão [3] é: 
 
A altura da queda H de Itaipu é de 120m [3] logo: 
 H5
PQ


=9,17 l/s, portanto em 900s teremos desperdiçado 8250 litros, que é 
mais que um caminhão tanque de água. Normalmente, devido ao custo, a 
população mais privilegiada é quem faz uso de aquecedores solares. Já a 
população mais carente não tem recursos para este investimento, portanto os 
aquecedores aqui propostos justamente contemplam essa parte da população. 
 
Referências bibliográficas: 
 
[1] www.soletrol.com.br/Especiais/Troque_seu_chuveiro/ 
[2] Bezerra, Arnaldo Moura; Aplicações Térmicas da Energia Solar; Editora 
universitária; 1998; João Pessoa, PB. 
[3] Palz, Wolfgang; Energia Solar e Fontes Alternativas; Nemus; 1981; São 
Paulo; S.P. 
[3] Macintyre, Archibald Joseph; Máquinas Motrizes Hidráulicas; Guanabara II; 
1983; Rio de Janeiro; R.J. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
HQP **5
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I SIMPÓSIO INTERNACIONAL DE CIÊNCIAS INTEGRADAS 
DA UNAERP CAMPUS GUARUJÁ 
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