aquecedor solar, maquete

aquecedor solar, maquete

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE GOIÁS

UNIDADE DE CIÊNCIAS EXATAS

CURSO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA

DISCIPLÍNA DE ENERGIA

PROF. Joselma

10º Período

AQUECEDOR SOLAR COM LATAS

DE ALUMINIO RECICLADAS

João Asmar Júnior

Anápolis

Dezembro - 2008

1-Apresentação

 

-Histórico

 

     Conscientes que somos dos danos que causam ao meio ambiente tais embalagens, achamos por bem guardá-las, aguardando a implantação da coleta seletiva no município, o que felizmente começa a acontecer.

      Mas com o propósito de dar um destino útil ás embalagens pet , caixas tetra pak, bandejas de isopor, sacolas plásticas, etc., surgiu-nos a idéia de aplicá-las em  um aquecedor  solar alternativo.  Em conseqüência dos resultados obtidos, com um projeto extremamente simples e barato, sentimos que poderíamos dar um destino coletivo, à implantação do mesmo.

-Finalidade

 

     Além de economizar energia elétrica, beneficiar diretamente o meio ambiente,  o nosso projeto tem como objetivo despertar nas pessoas de um modo geral, a consciência de que todas essas embalagens pós-consumo podem transformar-se em algo útil no lado social.

     O registro junto ao INPI (Instituto Nacional de Propriedade Industrial) se fez necessário para garantir a finalidade social e, que se Deus quiser, juntos conseguiremos proporcionar uma melhor qualidade de vida a tantas pessoas, com um pouco mais de conforto, já que nosso propósito não é extrair dividendos na comercialização do mesmo, mas sim, quem sabe, até gerar renda e empregos para cooperativas de catadores, instituições, etc., com projetos bem administrados por pessoas com caráter fraterno e comprometidos com o social. O que felizmente nota-se nos contatos pessoais ou nas centenas de e-mails recebidos.

    

    Como funciona um Aquecedor Solar:

 

    - Circulação por termo sifão

 

     O principio de funcionamento por termo sifão é o que mais se adapta á sistemas simples como ao nosso projeto, pois desde que tenha a possibilidade de instalação do coletor com a parte superior do mesmo, ou seja, a barra superior do retorno da água quente, como indica o diagrama abaixo.                      

 

                                                 

Diagrama nº 1

Esse desnível é necessário para garantir a circulação da água no coletor com diferença de densidade entre a água quente e a fria, sendo que á medida que esquenta a água nas colunas do coletor, ela sobe para a parte superior da caixa ou reservatório, ao mesmo tempo em que a água fria por ser mais pesada dirige-se a parte inferior do coletor, empurrando a água quente para a caixa ou reservatório, mantendo esse movimento enquanto houver irradiação solar. Processo idêntico aos aquecedores convencionais do mercado com sistema termo sifão, diferenciando-se apenas nos materiais aplicados na sua fabricação.

     O item 6-pescador de água quente, do Diagrama  nº1,  deve ser feito com uma mangueira de borracha, dessas usadas em máquinas de lavar louças, ou  com eletroduto flexível amarelo. Sua função é a de acompanhar a variação do nível da água, coletando sempre da parte mais quente. Fixe uma ponta ao flange, e a outra ponta a uma bóia, com o tamanho suficiente para manter o pescador em cima.

Produzindo os componentes do conjunto  

 

    -Passo a passo na construção do coletor solar

 

     O coletor solar é o componente que merece especial atenção, por ser o mesmo,  responsável direto pelo bom desempenho de um sistema de aquecimento solar.      

     Nosso coletor solar diferencia-se dos convencionais, no que tange a materiais utilizados na sua construção e rendimento térmico, pois por questão de baixar custos, utilizamos nas colunas de absorção térmica, tubos de micro aspersão de borracha, menos eficiente do que os tubos de cobre aplicados nos coletores convencionais de mercado, sem causar o amolecimento dos mesmos, e por conseqüência, comprometer a estrutura do aquecedor solar na parte superior, provocando vazamentos.

Sem esquecer da caixa ou reservatório, se os mesmos forem de materiais com limites de temperatura para acumulação.

     As latinhas de alumino são devidamente encaixadas, fazem o papel da caixa, do painel de absorção solar e do PET nos coletores convencionais, que em ambos tem como função proteger o interior do coletor de interferências externas, principalmente dos ventos e oscilações de temperatura, criando o efeito estufa. Apesar de simples, contém detalhes indispensáveis na sua confecção.

O aquecedor solar que está sendo montado pelo grupo é o mais simples possível, utilizando todos os passos de um aquecedor realmente eficiente de água através da energia solar. Ele se constitui basicamente de uma placa de metal, sobre a qual estende-se um cano negro, que se liga a duas extremidades de um reservatório. Nesta etapa da pesquisa, os coletores devem estar necessariamente em sua posição ideal, aproveitando plenamente a trajetória virtual do Sol, ou seja, a Norte, em nosso hemisfério, ou a Sul no hemisfério Norte (que ainda contempla parte do território brasileiro), apenas as diversas inclinações em função de variações de latitude sendo apresentadas. Os materiais utilizados para a montagem do protótipo são:

Cano de irrigação localizada;

Latinhas vazias de refrigerante cortadas transversalmente;

Placa suporte de metal de;

Segundo o pesquisador, as latinhas foram usadas porque, ao serem cortadas transversalmente, lembram o formato de uma lente côncava. Os canos que conduzem a água até o chuveiro do usuário são colocados no foco dessas "lentes", ou seja, no centro das latas, enfileiradas em uma caixa de metal pintada de preto e vedada com vidro. Por exemplo: (modelo usado pela UNIVERSITAS)

As latinhas foram usadas porque, ao serem cortadas transversalmente, lembram o formato de uma lente côncava. Os canos que conduzem a água até o chuveiro do usuário são colocados no foco dessas "lentes", ou seja, no centro das latas, enfileiradas em uma caixa de metal pintada de preto e vedada com vidro.

O equipamento combina três efeitos que resultam em um bom aumento de temperatura, capaz de aquecer a água. 'A latinhas refletem os raios solares em direção aos canos, a cor negra no fundo da caixa absorve a luz solar e o vidro retém ainda mais o calor por causa do efeito estufa gerado por esse sistema fechado", explica Sales. Segundo ele, o aparelho deve custar aproximadamente R$ 540, contra R$ 3 mil dos aquecedores solares convencionais. Com o desgaste provocado pelo tempo de uso, as latas podem ser recicladas e substituídas por outras.

O novo aparelho não prejudica a saúde humana e o meio ambiente, além de ter custo muito menor do que os outros aquecedores à base de energia solar.

Caixa d’água ou reservatório:

        O coletor solar é o componente que merece especial atenção, por ser o mesmo responsável direto, para o bom desempenho de um sistema de aquecimento solar. Esse coletor solar diferencia-se dos demais, no que tange aos materiais utilizados na sua construção e rendimento térmico. Com intuito de baixar custos, utilizamos nas colunas de absorção térmica, tubos e conexões, menos eficiente do que os tubos de cobre ou alumínio aplicados nos coletores convencionais como também, com o mesmo intuito, estão empregando latinhas de refrigerante e/ou cerveja para o revestimento desta tubulação. As latinhas que estão sendo usadas substituem a caixa metálica e o painel de absorção térmica empregados nos coletores convencionais. Essas latinhas colocadas em fileiras adequadamente espaçadas ficam sobrepostas a uma caixa de metal para que o calor não seja desprendido do coletor e transmitido para o próprio telhado da casa onde foi instalado ou para o ambiente. O calor absorvido pelas latinhas, é retido em seu interior e transferido para a água através das colunas do tubo. As latinhas sendo recobertas por uma camada da garrafa pet, têm como função proteger o interior do coletor das interferências externas, principalmente dos ventos e oscilações da temperatura, dando origem a um ambiente próprio. O plástico impede que entrem, no coletor, água de chuva, materiais sólidos, poeira etc. Tem como finalidade principal provocar o efeito estufa. Ou seja, a luz do sol, incidindo diretamente no vidro, faz com que parte dela penetre no interior do coletor, refletindo outra parcela de luz. Na reflexão, a luz é composta basicamente de raios infravermelhos que não conseguem ultrapassar a camada de vidro, provocando assim um aquecimento interno que ajudará no aquecimento da água que está circulando na tubulação.

A própria caixa d’água existente no local poderá ser aproveitada no fornecimento de água quente e fria, desde que a mesma tenha no mínimo a capacidade de 500 litros, para que torne disponível mais ou menos 250 litros de água quente, já que usaremos como reservatório a metade superior da caixa para o sistema  de  aquecimento  solar. O ideal e recomendável, seria um reservatório só para a água quente, com o tamanho correspondente ao consumo diário do número de pessoas, e próximo dos pontos de consumo, para evitar o desperdício, até que chegue a água quente do reservatório.

     Sendo o reservatório, responsável em acumular a água quente, faz-se necessário um bom isolamento térmico, o que é encontrado nos acumuladores convencionais de mercado, nos quais se usam isotérmicos de alta eficiência.

         Para aqueles que já tenham, ou possam instalar uma caixa ou reservatório com volume igual ou acima do que necessitam, uma solução bastante interessante e simples de encontrar a temperatura e o volume de água quente, que atenda s suas às necessidades de consumo, é a de instalar a saída de água fria para o coletor solar o mais baixo possível. Anexe ao flange pelo lado de dentro da caixa ou reservatório, 1 adaptador na medida interna do flange, e 1 curva de 90º com 2 pedaços de tubos em suas extremidades, fixando 1 dos tubos ao adaptador, sem adesivo, e o outro serve para aumentar as opções de regulagem ( Diagrama nº 1, item 7- Pescador giratório ), pois ao girar o conjunto, você  varia e determina a quantia e temperatura  da água a ser aquecida, de acordo com a estação do ano. Obs.: Opção ótima num protótipo como laboratório em experiências escolares.

     Diante do exposto, sugerimos que cada um encontre o dimensionamento próximo às necessidades de consumo de cada habitação, pois cada projeto requer a observação de diversos fatores, e entre os quais:

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

          

     Sobre os furos a serem feitos na caixa ou reservatório,  sugerimos

como simples referências em percentuais  da altura da caixa:

                  

            

 

 

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 indicamos que pelo menos os dois barramentos sejam amarrados a barras de cano galvanizados de ¾, ou a algo que garanta o alinhamento do coletor

     Importantíssimo: para evitar que bolhas de ar atrapalhem a circulação da água no coletor, é necessário um desnível de 2 cm por cada metro corrido, e jamais deixe curvas nos barramentos.

 

Observação importante: jamais deixe faltar água no coletor, sob risco de superaquecimento e destruição do mesmo.

 

Confira no diagrama:

 

                                   Digrama nº 3

Caso queira fixar direto sobre o telhado sem levar em conta a latitude local, deverão  instalar o coletor solar com no mínimo 10º de inclinação e voltado para o norte geográfico o mais próximo possível, e que terão de aumentar a área quadrada de absorção solar, ampliando o coletor para compensar a perca por posicionamentos.

     Torna-se oportuno ressaltar que quase todos os problemas de eficiência térmica de qualquer aquecedor solar, deixam de existir à medida que nos aproximamos do norte e nordeste.

     Ao darmos a preferência pelo sistema de circulação por termo sifão, torna-se obrigatório 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 de água pesa 1 quilo)

 

                                                                                                                    

Distância entre o coletor e a caixa ou reservatório

 

     O mais próximo possível no intuito de minimizar perdas térmicas, sem deixar de levar em conta também, ás distâncias dos pontos de consumo, evitando dessa forma o desperdício até chegar á água quente.

CONSIDERAÇÕES FINAIS

Concluímos que com um material de fácil acesso e de baixo custo, podemos construir experimentos de grande importância. Neste primeiro momento, percebeu-se que é totalmente viável a implementação de um sistema de aquecimento de água por energia solar em uma residência. Mesmo que os testes tenham indicado que em dias chuvosos ou sem presença plena de raios solares o aquecimento é quase nulo, poder-se-ia contornar esse pequeno problema facilmente através da implementação de um sistema auxiliar que permitisse a ativação manual do chuveiro elétrico quando houvesse necessidade, pois não é necessário adquirir outro tipo de chuveiro ou algo do gênero para poder utilizar o aquecedor solar evitando assim gastos supérfluos e desnecessários. Ou também poderíamos utilizar um sensor de temperatura dentro do reservatório de água que, ao constatar que a temperatura da água não está em um valor aceitável, ligaria um sistema elétrico ou a gás de aquecimento. Isso poderia ser utilizado para a noite e para dias sem ou com pouco sol. Ainda assim a economia feita seria muito grande em relação a aquecedores de água somente a gás ou a eletricidade. Além de realizar-se uma economia financeira para a família, a alternativa energética representa um aumento da utilização de tecnologias limpas e a diminuição dos gastos com tecnologias finitas e que poluem o meio ambiente. Observando o que foi apresentado podemos concluir que se pode usar a energia solar para aquecer a água, num baixo custo. A principal despesa, que tentamos reduzir ao máximo, seria com os gastos na construção e manutenção do sistema total (coletor e reservatório), pois a energia solar é da natureza e não tem nenhum custo. O processo de convecção também não apresenta nenhum custo, pois é um processo espontâneo característico de todo fluído. A maior importância do experimento é de mostrar a facilidade de aquecimento de água pelo processo de convecção da água. É importante ressaltar que o trabalho ajudou muito o grupo na busca por material sobre o assunto e abriu os olhos de todos para o consumo excessivo de energia nos banhos e aquecimentos de água, quando tudo pode ser feito com uma tecnologia limpa, barata e viável como a solar.

Referencias:

<http://inventabrasilnet.t5.com.br/asbc.htm> Acesso em: 20 set 2008.

<http://www.dwa.eng.br/aquecimento.html> Acesso em: 08 ago 2008.

<http://www.cefetsp.br/edu/sinergia/andre2.html> Acesso em: 08 ago 2008.

<http://www.aondevamos.eng.br/textos/texto04.htm> Acesso em: 22 ago 2008.

<http://www.soletrol.com.br/ecologia/> Acesso em: 28 ago 2008.

<http://www.aondevamos.eng.br/projetos/Manual_Jose_Alcino_Alano.htm> Acesso em: 28 ago 2008.

< http://www.hidrotecnica.com.br/default/default.asp> Acesso em: 08 ago 2008.

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