ALESSANDRO VANIR DA MOTA

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1 ALESSANDRO VANIR DA MOTA APROVEITAMENTO DA ENERGIA SOLAR NO SISTEMA DE AQUECIMENTO DE ÁGUA DA PISCINA DO GINÁSIO DO CCT-UDESC JOINVILLE-SC 2007

2 UNIVERSIDADE DO ESTADO DE SANTA CATARINA UDESC CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS CCT DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL DEC ALESSANDRO VANIR DA MOTA APROVEITAMENTO DA ENERGIA SOLAR NO SISTEMA DE AQUECIMENTO DE ÁGUA DA PISCINA DO GINÁSIO DO CCT-UDESC Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Departamento de Engenharia Civil da Universidade do Estado de Santa Catarina, como parte dos requisitos para obtenção do titulo de bacharel em Engenharia Civil. Orientador: Doutor Doalcey Antunes Ramos JOINVILLE-SC 2007

3 ALESSANDRO VANIR DA MOTA APROVEITAMENTO DA ENERGIA SOLAR NO SISTEMA DE AQUECIMENTO DE ÁGUA DA PISCINA DO GINÁSIO DO CCT-UDESC Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Departamento de Engenharia Civil da Universidade do Estado de Santa Catarina, como parte dos requisitos para obtenção do titulo de bacharel em Engenharia Civil. Banca examinadora: Orientador: Prof. Doalcey Antunes Ramos UDESC Banca 01: Prof. Mário Cezar Aguiar UDESC Banca 02: Profª. Andreza Kalbusch UDESC Joinville-SC, / / 2007.

4 RESUMO O presente trabalho aborda de uma forma sucinta a questão da necessidade do uso de energias renováveis, motivados pelo desenvolvimento sustentável, mostrando as principais alternativas energéticas, em especial, o aproveitamento da energia solar, suas características, formas de aproveitamento, vantagens e desvantagens. Tem como foco principal a concepção de um projeto, que visa o aproveitamento da energia solar, no aquecimento de piscinas térmicas já providas de sistema de aquecimento, e, posterior análise financeira para verificação da viabilidade de sua implantação. Este sistema foi projetado para atender a piscina do Ginásio de Esportes do Centro de Ciências Tecnológicas (CCT) da Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC). Para o desenvolvimento do projeto foi analisado o grande número de variáveis que interferem no dimensionamento e no desempenho final do sistema, constatando-se que o método de dimensionamento que leva em consideração a produção de energia necessária para manter a piscina aquecida, ou seja, para repor as perdas térmicas, resulta em um tempo de retorno do capital inicial relativamente curto. PALAVRAS-CHAVE: Alternativas energéticas. Energia solar. Aquecedor solar. Piscinas térmicas.

5 4 LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1 - Componentes da radiação solar ao nível do solo...17 Figura 2 - Distribuição diária média entre da energia solar recebida pela Terra...18 Figura 3 - Coletores solares específicos para aquecimento de piscinas...28 Figura 4 - Órbita da Terra em torno do Sol, com seu eixo N-S inclinado de um ângulo de 23,5 o...31 Figura 5 - Trajetória dos raios de Sol na atmosfera e definição do coeficiente de "Massa de Ar" (AM)...32 Figura 6 - Norte magnético X Norte geográfico...33 Figura 7 - Piscina do CCT-UDESC...45 Figura 8 Ginásio do CCT-UDESC...45 Figura 9 - Posicionamento da piscina em relação ao ginásio...46 Figura 10 - Detalhe do esquema de ligação atual...46 Figura 11 - Coletores ligados em série...54 Quadro 1 - Principais diferenças entre coletores solares para residências e para piscina...30 Quadro 2 - Relação de área recomendada...37 Quadro 3 - Constante multiplicadora...38 Quadro 4 - Localização para Joinville...47 Tabela 1 - Nebulosidade média para Joinville...49 Tabela 2 - Radiação solar média para Joinville...49 Tabela 3 - Umidade relativa do ar para Joinville...50 Tabela 4 - Temperatura média para Joinville...51 Tabela 5 - Perda de energia térmica...53 Tabela 6 - Análise de custos...58 Tabela 7: Análise de custos acumulados...58 Gráfico 01 - Ganho financeiro usando coletor solar (acumulado)...59

6 5 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO OBJETIVOS JUSTIFICATIVA METODOLOGIA ALTERNATIVAS ENERGÉTICAS ENERGIA SOLAR ENERGIA EÓLICA ENERGIA HIDRÁULICA ENERGIA MAREMOTRIZ BIOMASSA APROVEITAMENTO DA ENERGIA SOLAR CARACTERÍSTICAS FORMAS DE APROVEITAMENTO DA RADIAÇÃO SOLAR Aplicações térmicas A obtenção de forca motriz diversa A obtenção de eletricidade Conversão termoelétrica direta Conversão termoelétrica indireta Conversão fotovoltáica A obtenção de energia química VANTAGENS E DESVANTAGENS DA ENERGIA SOLAR Vantagens Desvantagens ENERGIA SOLAR NO BRASIL SISTEMA DE AQUECIMENTO SOLAR PARA PISCINAS DIFERENÇAS ENTRE SISTEMAS DE AQUECIMENTO SOLAR DE ÁGUA PARA RESIDÊNCIAS E PARA PISCINAS PARÂMETROS CONSIDERÁVEIS NO DIMENSIONAMENTO Latitude Orientação Inclinação Altitude Ventos...34

7 Nebulosidade Radiação solar média Umidade Relativa do ar Temperatura média Temperatura desejada Dimensões da piscina Perda de energia térmica Tempo de aquecimento inicial METODOLOGIA DE DIMENSIONAMENTO ESTUDO DE CASO: AQUECIMENTO DA PISCINA DO GINÁSIO DO CCT CARATERÍSTICAS DA PISCINA MEDIÇÕES DE PARÂMETROS ELÉTRICOS PARÂMETROS CONSIDERADOS PARA JOINVILLE Latitude, longitude e altitude Orientação Inclinação Ventos Nebulosidade média Radiação solar média Umidade Relativa do ar Temperatura média Temperatura desejada para a água da piscina DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA DE AQUECIMENTO DA PISCINA Dimensionamento dos coletores Tempo de aquecimento inicial Dimensionamento da moto-bomba ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS ANÁLISE DE CUSTOS PARA A IMPLANTAÇÃO DE UM SISTEMA DE AQUECIMENTO SOLAR NA PISCINA DO CCT-UDESC Estimativa de custos Orçamento de implantação Estimativa de retorno...59 CONSIDERAÇÕES FINAIS...60 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS...62 ANEXOS...65

8 7 1 INTRODUÇÃO A necessidade de economia dos recursos naturais é um tema muito discutido atualmente, não só pelo ganho financeiro, mas também visando a qualidade de vida das gerações futuras. Pensando nisso foi criado o termo desenvolvimento sustentável. O desenvolvimento sustentável consiste em criar um modelo econômico capaz de gerar riqueza e bem-estar enquanto promove a coesão social e impede a destruição da natureza. O termo foi utilizado pela primeira vez em 1980 por um organismo privado de pesquisa, a Aliança Mundial para a Natureza (UICN). Em 1987, o conceito apareceu em um informe realizado pela ex-ministra norueguesa Gro Harlem Brundtland para a Organização das Nações Unidas (ONU), no qual se dizia que um desenvolvimento é duradouro quando "responde às necessidades do presente sem colocar em perigo a capacidade das gerações futuras em fazer o mesmo" (FOLHA ON-LINE, 2007). "A formulação do conceito de desenvolvimento sustentável implica o reconhecimento de que as forças de mercado abandonadas à sua livre dinâmica não garantem a não-destruição dos recursos naturais e do ambiente" (ANTXON OLABE apud FOLHA ON-LINE, 2007). Desde então, em um extremo se situam os ecologistas radicais, que defendem o crescimento zero para pôr fim ao esgotamento dos recursos, e em outro lado, estão aqueles que acham que o progresso tecnológico permitirá resolver todos os problemas do ambiente. Por isso, o desenvolvimento sustentável coloca na berlinda o modelo de produção e consumo, que ameaça o equilíbrio do planeta. Além disso, se preocupa com os problemas em longo

9 8 prazo, enquanto o atual modelo de desenvolvimento fundado em uma lógica puramente econômica se centra no "aqui e agora" (FOLHA ON-LINE, 2007). No entanto, esse enfoque é solidário apenas em relação à natureza e não aos países em vias de desenvolvimento que criticam que não podem interromper um crescimento que ainda não se iniciou (FOLHA ON-LINE, 2007). É válido lembrar que o desenvolvimento sustentável envolve várias disciplinas, conhecimentos agregados e ações que se complementam. A degradação ambiental decorre, principalmente, do descontrolado crescimento populacional e da superexploração dos recursos naturais, e, se não houver estabilidade populacional, econômica e ecológica, esses recursos um dia acabarão (UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA, 2007). 1.1 OBJETIVOS Um dos objetivos deste trabalho é mostrar as formas possíveis de produção e aproveitamento de energias alternativas, suas aplicações e características. Uma das formas de energia alternativa é o sistema de captação de energia solar. Das formas de aquecimento que usam a energia solar, foi analisada especificamente a utilizada no aquecimento de piscinas mostrando as principais variáveis, características, vantagens e desvantagens. Este trabalho mostra também um dimensionamento de um sistema de aquecimento solar de água para uma piscina já provida de sistema de aquecimento e relaciona os gastos com energia elétrica provável e os custos de implantação do novo sistema, calculando o tempo em que se poderia retomar o capital inicial.

10 9 1.2 JUSTIFICATIVA No sistema de aquecimento instalado atualmente na piscina do Centro de Ciências Tecnológicas (CCT) da Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC), tipo bomba de calor, há um gasto energético muito alto. Este estudo foi realizado motivado não só pelo aspecto econômico, mas também pela preocupação com a sustentabilidade. 1.3 METOLOGIA Visando o melhor aproveitamento dos equipamentos adotados no dimensionamento, buscando a máxima eficiência, foi adotado como principal variável a energia gasta para suprir as perdas térmicas. Para encontrar esta variável foram feitas medições de parâmetros energéticos, que mostram a quantidade de energia gasta pelos aquecedores elétricos para manter a piscina aquecida.

11 10 2 ALTERNATIVAS ENERGÉTICAS Desde o início do século XX, o mundo tem sofrido com a exploração de seus recursos naturais, com a poluição da atmosfera e com a degradação do solo. O petróleo, por exemplo, considerado uma fonte tradicional de energia, foi tão continuamente extraído que seus poços já começam a se esgotar. O carvão, um recurso ainda mais antigo, também é considerado esgotável. A energia nuclear, da mesma forma, nos alerta para o perigo dos resíduos radioativos. O uso das fontes tradicionais traça sua trajetória ao declínio, não só pela sua característica efêmera, mas por que é uma ameaça ao meio ambiente (PLANETA ORGÂNICO, 2007). Na esteira da questão ecológica, as chamadas fontes alternativas de energia ganham um espaço cada vez maior. As energias alternativas são aquelas obtidas de fontes naturais virtualmente inesgotáveis. São consideradas energias alternativas tanto pela sua disponibilidade garantida (diferente dos combustíveis fósseis que precisam de milhares de anos para a sua formação) como pelo seu menor impacto ambiental, ainda que em alguns casos este impacto possa ser muito grande, como o causado por barragens, que provocam o deslocamento de milhões de pessoas, e a inundação de muitos quilômetros quadrados de terras (WIKIPÉDIA, 2007). Muitos ainda vêem a geração de energia por fontes alternativas como uma iniciativa isolada, incapaz de atender à grande demanda de um país continental. A utilização de energias alternativas não pressupõe o abandono imediato dos recursos tradicionais, mas sua capacidade

12 11 não deve ser subestimada (PLANETA ORGÂNICO, 2007). O Brasil possui uma propensão notável para a geração de energia por fontes alternativas. O meio rural, em especial, pode ser facilmente suprido total ou parcialmente pelo uso das formas alternativas de produção de energia. As condições de clima e relevo são favoráveis no país (PLANETA ORGÂNICO, 2007). A opção pelas fontes alternativas já é viável econômica e tecnicamente. Os processos e equipamentos contam com um elevado grau de qualidade e confiabilidade, e a implantação é rápida e fácil. No entanto, recomenda-se uma análise detalhada das características da região antes da instalação de quaisquer equipamentos. Um exame prévio ajuda na decisão correta sobre a fonte apropriada, otimizando os recursos e obtendo um melhor aproveitamento do potencial de energia (PLANETA ORGÂNICO, 2007). Exemplos de fontes alternativas incluem a energia solar (painel solar, célula fotovoltaica), a energia eólica (turbina eólica, cata-vento), a energia hídrica (roda de água, turbina aquática), a energia maremotriz e a biomassa (matéria de origem vegetal). Há outras fontes alternativas de energia que, no Brasil, ainda carecem de investimento e pesquisa. O hidrogênio, por exemplo, é abundante na natureza, e pode ser usado para produzir eletricidade através de pilhas de combustível. A energia geotérmica é outra opção (PLANETA ORGÂNICO, 2007). 2.1 ENERGIA SOLAR Energia solar é a designação dada a qualquer tipo de captação de energia luminosa (e, em certo sentido, da energia térmica) proveniente do Sol, e posterior transformação dessa energia captada em alguma forma utilizável pelo homem, seja diretamente para aquecimento de água ou ainda como energia elétrica ou mecânica (WIKIPÉDIA, 2007).

13 ENERGIA EÓLICA A energia eólica é a energia cinética das massas de ar provocadas pelo aquecimento desigual na superfície do planeta. Além da radiação solar, também têm participação na formação dos ventos outros fenômenos geofísicos como: rotação da terra, marés atmosféricas e outros. Nos moinhos de ventos (tecnologia antiga) a energia eólica era transformada em energia mecânica, utilizada na moagem de grãos ou para bombear água. A energia eólica atual é produzida através de grandes turbinas colocadas em lugares altos de muito vento. Quando as hélices das turbinas são empurradas, elas rodam e esse movimento produz energia elétrica que depois é armazenada em um gerador. A energia eólica é produzida em grande escala tanto em grandes usinas de vento (com vários aerogeradores), como em localidades remotas e distantes da rede de transmissão (AONDE VAMOS, 2007). Uma restrição presente no aproveitamento da energia eólica é a questão do espaço físico, uma vez que tanto as turbinas quanto os cata-ventos são instalações mecânicas grandes e ocupam áreas extensas. Outro problema é o alto custo dos equipamentos. Todavia, seu impacto ambiental é mínimo, tanto em termos de ruído quanto no ecossistema (PLANETA ORGÂNICO, 2007). 2.3 ENERGIA HIDRÁULICA A energia hidráulica é a energia obtida a partir da energia potencial de uma massa de água. A forma na qual ela se manifesta na natureza é nos fluxos de água, como rios e lagos e pode ser aproveitada por meio de um desnível ou queda de água. Pode ser convertida na forma de energia mecânica (rotação de um eixo) através de turbinas hidráulicas ou moinhos de água. As turbinas por sua vez podem ser usadas como acionamento de um equipamento

14 13 industrial, como um compressor, ou de um gerador elétrico, com a finalidade de prover energia elétrica para uma rede de energia (WIKIPÉDIA, 2007). À exceção das grandes indústrias hidrelétricas, que atendem ao vasto mercado, há também a aplicação da energia hídrica no campo através de pequenas centrais hidrelétricas, baseadas em rios de pequeno porte. As pequenas centrais são capazes de suprir uma propriedade e alimentar seus geradores (PLANETA ORGÂNICO, 2007). 2.4 ENERGIA MAREMOTRIZ Energia maremotriz é um modo de geração de eletricidade através da utilização da energia contida no movimento de massas de água devido às marés. Dois tipos de energia maremotriz podem ser obtidos: energia cinética das correntes devido às marés e energia potencial pela diferença de altura entre as marés alta e baixa (WIKIPÉDIA, 2007). A energia das marés é obtida de modo semelhante ao da energia hidrelétrica. Constróise uma barragem, formando-se um reservatório junto ao mar. Quando a maré é alta, a água enche o reservatório, passando através da turbina hidráulica, tipo bulbo, e produzindo energia elétrica. Na maré baixa, o reservatório é esvaziado e a água que sai do reservatório passa novamente através da turbina, em sentido contrário, produzindo energia elétrica (WIKIPÉDIA, 2007). 2.5 BIOMASSA A matéria orgânica produzida pelas plantas através da fotossíntese - processo que utiliza a radiação solar como fonte energética - é fonte energética de quase todos os seres vivos. Graças a grande cadeia alimentar, onde a base primária são os vegetais, essa energia é

15 14 repassada para os animais, diretamente para os herbívoros e destes para os carnívoros primários e secundários (AONDE VAMOS, 2007). Plantas, animais e seus derivados são biomassa. Sua utilização como combustível pode ser feita na sua forma bruta ou através de seus derivados. Madeira, produtos e resíduos agrícolas, resíduos florestais, excrementos animais, carvão vegetal, álcool, óleos animais, óleos vegetais, gás pobre, biogás são formas de biomassa utilizadas como combustível (AONDE VAMOS, 2007). A renovação na biomassa se dá através do chamado ciclo do carbono. A decomposição ou a queima da matéria orgânica ou de seus derivados provoca a liberação de CO 2 na atmosfera. As plantas, através da fotossíntese, transformam o CO 2 e água nos hidratos de carbono, que compõe sua massa viva, liberando oxigênio. Desta forma a utilização da biomassa, desde que não seja de maneira predatória, não altera a composição média da atmosfera ao longo do tempo (AONDE VAMOS, 2007).

16 15 3 APROVEITAMENTO DA ENERGIA SOLAR O aproveitamento da energia gerada pelo Sol, inesgotável na escala terrestre de tempo, tanto como fonte de calor quanto de luz, não polui e nem prejudica o ecossistema. É hoje, sem sombra de dúvidas, uma das alternativas energéticas mais promissoras para enfrentarmos os desafios do novo milênio (CRESESB, 2007). A energia solar é a solução ideal para áreas afastadas e ainda não eletrificadas, especialmente num país como o Brasil onde se encontram bons índices de insolação em qualquer parte do território e durante quase todo o ano (AMBIENTE BRASIL, 2007). A energia solar soma características vantajosamente positivas para o sistema ambiental, pois o Sol, trabalhando como um imenso reator à fusão, irradia na Terra todos os dias um potencial energético extremamente elevado e incomparável a qualquer outro sistema de energia, sendo a fonte básica e indispensável para praticamente todas as fontes energéticas utilizadas pelo homem (AMBIENTE BRASIL, 2007). A energia solar ainda não tem seu uso muito difundido. O interesse pela energia solar como um todo varia sempre com situações de ordem econômicas e contextos da produção energética, se sobressaindo em momentos de crises. Mas, algumas aplicações, entretanto, têm se mantido mesmo em tempos de estabilidade (AONDE VAMOS, 2007).

17 CARACTERÍSTICAS O Sol fornece anualmente, para a atmosfera terrestre, 1,5 x kwh de energia. Trata-se de um valor considerável, correspondendo a vezes o consumo mundial de energia neste período (CLUBE DE METEOROLOGIA, 2007). De toda a radiação solar que chega às camadas superiores da atmosfera, apenas uma fração atinge a superfície terrestre, devido à reflexão e absorção dos raios solares pela atmosfera. Estas modificações são dependentes da espessura da camada atmosférica, e, portanto, do ângulo Zenital do Sol, da distância Terra-Sol, das condições atmosféricas e meteorológicas e do índice de poluição do ar. Esta fração que atinge o solo é constituída por uma componente direta (ou de feixe) e por uma componente difusa (CLUBE DE METEOROLOGIA, 2007). A figura 1 apresenta um esquema das componentes da radiação solar ao nível do solo. Figura 1: Componentes da radiação solar ao nível do solo. Fonte: Cresesb, 2007.

18 17 Notadamente, se a superfície receptora estiver inclinada com relação à horizontal, haverá uma terceira componente refletida pelo ambiente do entorno (solo, vegetação, obstáculos, terrenos rochosos, etc.) (CRESESB, 2007). Devido à alternância de dias e noites, das estações do ano e períodos de passagem de nuvens e chuvosos, o recurso energético solar apresenta grande variabilidade, induzindo, conforme o caso, à seleção de um sistema apropriado de estocagem para essa energia absorvida (CRESESB, 2007). A medição da radiação solar, tanto a componente direta como a componente difusa na superfície terrestre é de maior importância para o estudo das influências das condições climáticas e atmosféricas. Com um histórico dessas medidas, pode-se viabilizar a instalações de sistemas térmicos e fotovoltáicos em uma determinada região garantindo o máximo aproveitamento ao longo do ano onde, as variações da intensidade da radiação solar sofrem significativas alterações (CRESESB, 2007). A figura 2 apresenta a distribuição diária média de energia solar recebida pela Terra. Figura 2: Distribuição diária média entre da energia solar recebida pela Terra. Fonte: Wikipedia, 2007.

19 FORMAS DE APROVEITAMENTO DA RADIAÇÃO SOLAR A radiação solar direta pode ser aproveitada de diversas formas ainda que a aplicação final seja a mesma. Para efeitos de apresentação pode-se dividir o aproveitamento da energia solar conforme sua aplicação, da seguinte forma: a) aplicações térmicas em geral; b) obtenção de força motriz diversa; c) obtenção de eletricidade; d) obtenção de energia química Aplicações térmicas Aplicações térmicas são aquelas onde a forma de energia necessária ao processo final é o calor. A conversão térmica da radiação solar é a que apresenta maior rendimento, além de ser a mais direta, simples e barata. Nela a radiação solar é transformada em calor pelo efeito térmico da absorção de superfícies escuras ou seletivas. A utilização dessa forma de energia implica saber captá-la e armazená-la. Os equipamentos mais difundidos com o objetivo específico de se utilizar a energia solar fototérmica são conhecidos como coletores solares (AONDE VAMOS, 2007). Em aplicações de baixa temperatura, até 150º C, geralmente são utilizados coletores planos ou caixas de efeito estufa sem concentradores. Para aplicações que exijam temperaturas de trabalho mais elevadas, acima de 150º C, o uso de concentradores é imperativo. Os concentradores são dispositivos focais tais como lentes, refletores cônicos, cilíndricos, parabólicos ou conjuntos de espelhos que, através da concentração dos raios

20 19 solares num foco definido, permitem a obtenção de temperaturas da ordem de até 3.000º C (AONDE VAMOS, 2007). Nessa configuração, devido à seletividade do ângulo de incidência imposta pelos concentradores, apenas a radiação direta é aproveitada, sendo bastante sensível ao alinhamento com a posição do Sol, exigindo a adoção de mecanismo de seguimento. Céu nublado ou ensombramentos também são fatores de acentuada redução no seu rendimento, limitando seu uso a locais de bom índice de insolação e condições climáticas (AONDE VAMOS, 2007). Já nos sistemas de coletores planos e caixas de efeito estufa todos os tipos de radiação incidentes - direta, difusa e refletida - são aproveitados. A produção para estas configurações variam quase que proporcionalmente ao índice de radiação total, garantindo uma operação satisfatória mesmo em dias nublados e de baixa insolação e tornando seu uso bem mais abrangente. Também dispensam dispositivos de segmento do Sol, bastando para sua operação, uma correta orientação geográfica e valores de ângulo de inclinação em relação ao plano horizontal compatível com a latitude (AONDE VAMOS, 2007). As aplicações térmicas mais difundidas são (AONDE VAMOS, 2007): a) aquecimento de água - O aquecimento de água tem ampla utilização na vida moderna seja para banho, piscinas, higienização de roupas e alimentos, processos industriais e outros. Os aquecedores solares de água apresentam diversos atrativos como: vida útil longa, simplicidade, baixa manutenção, rápido retorno do investimento e maior segurança em relação a outros sistemas. Seu uso representa grande economia no consumo elétrico ou de combustíveis. Devido aos valores moderados de temperatura de saída exigidos, tais sistemas funcionam com coletores planos, o que caracteriza simplicidade construtiva e aplicabilidade nas mais variadas regiões. A configuração destes sistemas é

21 20 semelhante aos demais sistemas centralizados com acumulação, onde um reservatório térmico, o boiler, armazena a água aquecida, garantindo água quente nos períodos sem radiação. Para períodos longos de chuva ou nublados, é necessário um sistema auxiliar de aquecimento a fim de garantir um conforto contínuo. A indústria brasileira já produz sistemas de excelente qualidade e vem crescendo a passos largos. Concessionárias de energia elétrica têm apostado no incentivo à utilização de aquecedores de água solares como forma de aliviar os problemas causados pelo uso do chuveiro elétrico: o incremento no pico de demanda; b) destiladores - Os destiladores solares por efeito térmico são propostos principalmente para obtenção de água potável a partir de água com alto teor salino. Os modelos básicos se valem de efeito estufa para evaporação da água e sua simplicidade permite uma construção artesanal sem muito refinamento; c) secagem de frutas e grãos - A secagem de produtos agrícolas tem uma grande aplicabilidade, sendo processo obrigatório para vários tipos de colheitas tais como café, chás, tabacos etc. e também como forma de garantir a conservação de alimentos. O processo mais utilizado ainda é a secagem ao ar-livre que também se vale da radiação solar, mas de maneira primitiva e carregada de problemas pela exposição dos produtos a poeira, chuva, ataque de insetos, roedores etc. Os secadores solares podem representar grande melhoria na qualidade destes produtos, principalmente em relação à higiene. A aplicação se estende também à desidratação de frutas, carnes e peixes. O Brasil é apontado como um dos países que mais desenvolveu a tecnologia dos secadores solares. Dentre os modelos desenvolvidos encontram-se dois grandes grupos: o de exposição direta e indireta. Nos de exposição direta os alimentos ficam

22 21 expostos numa caixa de efeito estufa com fundo preto. Para alimentos que não devem ser expostos diretamente à radiação solar, foram desenvolvidos os modelos de exposição indiretos onde coletores planos aquecem o ar que circula em circuito aberto através da caixa onde os alimentos são inseridos. A circulação de ar tanto pode ser forçada como natural. No entanto quando for necessário utilizar controle de umidade e temperatura o uso da circulação forçada é imperativo; d) cozinha - Uma aplicação térmica das mais simples é o fogão solar. Os modelos conhecidos utilizam concentradores e o efeito estufa. Apesar de muito simples, os fogões solares enfrentam restrições de uso, pois só podem ser usados durante o dia, em períodos de céu limpo e em locais de boa insolação. A necessidade de manuseio ao ar livre é um inconveniente; e) calefação - Em algumas regiões, principalmente as subtropicais, o aquecimento do ambiente é sempre desejável. Existem vários tipos de arranjos e dispositivos para o aproveitamento da radiação solar em aquecimento ambiente de residências. O maior problema citado é que os períodos de maior demanda não podem ser atendidos devido à baixa radiação disponível; f) refrigeração por ciclo de absorção e adsorção - Tanto a refrigeração por absorção como por adsorção, já são conhecidas há bastante tempo e em ambas a principal característica é a utilização de fonte de calor para seu funcionamento. A refrigeração por ciclo de absorção tem sido muito cogitada ultimamente, principalmente em aplicações de co-geração para fornecimento integrado de energia e refrigeração em indústrias e shopping centers. Um grande atrativo é que as variações da disponibilidade da energia solar, em geral, acompanham as de necessidade de refrigeração.

23 A obtenção de força motriz diversa É utilizada para se obter energia mecânica para tarefas específicas como bombeamento de água, irrigação, moagem de grãos, etc. As duas formas de obtenção mais comuns são: obtenção de eletricidade por painéis fotovoltáicos e posterior alimentação de um motor elétrico ou, através da conversão térmica e alimentação de um motor de ciclo térmico (AONDE VAMOS, 2007) A obtenção de eletricidade A obtenção de eletricidade pode ocorrer por conversão termoelétrica direta, conversão termoelétrica indireta e conversão fotovoltáica Conversão termoelétrica direta Vários fenômenos conhecidos permitem que a energia solar seja convertida diretamente em eletricidade. Os dispositivos mais citados são o gerador termoelétrico e o termo iônico. Apresentam a vantagem de não possuírem partes móveis, mas têm rendimento muito baixo (AONDE VAMOS, 2007) Conversão termoelétrica indireta Utiliza o efeito da termo conversão para obtenção de calor e acionamento de uma máquina térmica, geralmente um motor de ciclo. O motor é utilizado para acionar um gerador elétrico convencional. Existem várias combinações usuais entre termo conversão e motor

24 23 utilizadas, com resultados variados. Por uma questão de eficiência, os sistemas de termo conversão utilizam, em sua grande maioria, coletores com concentradores (AONDE VAMOS, 2007). Essa montagem apresenta rendimentos globais baixos, mas oferece a vantagem de funcionar em regime contínuo dispensando sistemas adicionais de armazenamento. Nelas a massa de água armazena naturalmente o calor produzido nos períodos de radiação permitindo o funcionamento regular nos intervalos sem sol (AONDE VAMOS, 2007) Conversão fotovoltáica Atualmente, os sistemas fotovoltáicos vêm sendo utilizados em instalações remotas possibilitando vários projetos sociais, agropastoris, de irrigação e comunicações. As facilidades de um sistema fotovoltáico tais como modularidade, baixos custos de manutenção e vida útil longa, fazem com que sejam de grande importância para instalações em lugares desprovidos da rede elétrica (CRESESB, 2007). A energia solar fotovoltáica é a energia obtida através da conversão direta da luz em eletricidade (efeito fotovoltáico). O efeito fotovoltáico é o aparecimento de uma diferença de potencial nos extremos de uma estrutura de material semicondutor, produzida pela absorção da luz. A célula fotovoltáica é a unidade fundamental do processo de conversão (CRESESB, 2007). Inicialmente o desenvolvimento da tecnologia apoiou-se na busca, por empresas do setor de telecomunicações, de fontes de energia para sistemas instalados em localidades remotas. O segundo agente impulsionador foi a "corrida espacial". A célula solar era, e continua sendo, o meio mais adequado (menor custo e peso) para fornecer a quantidade de energia necessária para longos períodos de permanência no espaço. Outro uso espacial que

25 24 impulsionou o desenvolvimento das células solares foi a necessidade de energia para satélites (CRESESB, 2007). A crise energética de 1973 renovou e ampliou o interesse em aplicações terrestres. Porém, para tornar economicamente viável essa forma de conversão de energia, seria necessário, naquele momento, reduzir em até 100 vezes o custo de produção das células solares em relação ao daquelas células usadas em explorações espaciais. Modificou-se, também, o perfil das empresas envolvidas no setor. Nos Estados Unidos, as empresas de petróleo resolveram diversificar seus investimentos, englobando a produção de energia a partir da radiação solar (CRESESB, 2007). Atualmente o custo das células solares é um grande desafio para a indústria e o principal empecilho para a difusão dos sistemas fotovoltáicos em larga escala. A tecnologia fotovoltáica está se tornando cada vez mais competitiva, tanto porque seus custos estão decrescendo, quanto porque a avaliação dos custos das outras formas de geração está se tornando mais real, levando em conta fatores que eram anteriormente ignorados, como a questão dos impactos ambientais (AMBIENTE BRASIL, 2007). No Brasil a geração de energia elétrica por conversão fotovoltáica teve um impulso notável, através de projetos privados e governamentais, atraindo interesse de fabricantes pelo mercado brasileiro. A quantidade de radiação incidente no Brasil é outro fator muito significativo para o aproveitamento da energia solar (AMBIENTE BRASIL, 2007) A obtenção de energia química A energia solar pode ser aplicada em sistemas que produzam diretamente energia química. Os trabalhos de pesquisa neste sentido mais citados são (AONDE VAMOS, 2007): a) produção de hidrogênio através de fotólise da água por células eletroquímicas

26 25 especiais alimentadas por energia de painéis fotovoltáicos; b) produção de hidrogênio ou gás metano através de sistemas biológicos. A obtenção da energia química a partir da energia solar possui um grande atrativo que é representado pelas vantagens inerentes aos combustíveis (AONDE VAMOS, 2007): a grande densidade energética; facilidade de distribuição e de transporte; boa adequação à aplicação nos transportes. permitir armazenamento sem degradação por longos períodos, compensando variações sazonais de produção. 3.3 VANTAGENS E DESVANTAGENS DA ENERGIA SOLAR Vantagens As vantagens da utilização da energia solar segundo Wikipédia (2007), são: a energia solar é gratuita. a energia solar não polui durante seu uso. A poluição decorrente da fabricação dos equipamentos necessários para a construção dos painéis solares pode ser controlada utilizando as formas de controles existentes atualmente; a baixa necessidade de manutenção para as centrais; os painéis solares são a cada dia mais potentes ao mesmo tempo em que os custos dos mesmos vêm decaindo. Isto torna cada vez mais a energia solar uma solução economicamente viável; a energia solar é excelente em lugares remotos ou de difícil acesso, pois sua instalação em pequena escala não obriga a enormes investimentos em linhas de

27 26 transmissão; em países tropicais como o Brasil, a utilização da energia solar é viável em praticamente todo o território, e, em locais longe dos centros de produção energética, e sua utilização ajuda a diminuir a demanda energética nestes e conseqüentemente a perda de energia que ocorreria na transmissão; Desvantagens As desvantagens da utilização da energia solar segundo Wikipédia (2007), são: existe variação nas quantidades produzidas de acordo com as condições climáticas (chuvas, nebulosidades), além de que durante a noite não existe produção alguma, o que obriga a que existam meios de armazenamento da energia produzida durante o dia em locais onde os painéis solares não estejam ligados à rede de transmissão de energia; locais em latitudes médias e altas sofrem quedas bruscas de produção durante os meses de inverno devido à menor disponibilidade diária de energia solar. Locais com freqüente cobertura de nuvens tendem a ter variações diárias de produção de acordo com o grau de nebulosidade; as formas de armazenamento da energia solar são pouco eficientes quando comparadas, por exemplo, aos combustíveis fósseis, à energia hidroelétrica e à biomassa; em piscinas (sistema aberto) não há um controle preciso de temperatura; necessidade de um sistema de aquecimento auxiliar para dias com pouca insolação.

28 ENERGIA SOLAR NO BRASIL O mercado brasileiro de aquecimento solar teve seu crescimento em números consideráveis nos meados da década de 70 com a crise do petróleo. O Brasil possui um grande potencial energético solar, mas são necessárias a instalação e manutenção de instrumentos de medição solar em todo território. O aproveitamento racional da energia solar no sentido de produzir instalações bem dimensionadas e economicamente viáveis só é possível a partir de informações solarimétricas consistentes da região em questão (AMBIENTE BRASIL, 2007). Em 1995, através do Grupo de Trabalho de Energia Solar (GTES), foram estabelecidas, dentro do contexto de solarimetria, duas propostas de trabalho que se seguiram com o apoio da instituição: o Atlas Solarimétrico do Brasil publicado em agosto de 1997 pelo Grupo de Pesquisas em Fontes Alternativas (FAE/UFPE) e o Atlas de Irradiação Solar do Brasil publicado em outubro de 1998 pelo Laboratório de Energia Solar (Lab Solar/UFSC) e Instituto de Pesquisas Espaciais (INPE) (AMBIENTE BRASIL, 2007). O primeiro está representando por mapas mensais contendo isolinhas das medidas de insolação e radiação global, fundamentais na compilação de dados históricos disponíveis em todas as estações terrestres existentes no País. A segunda proposta trata da aplicação e adaptação para o Brasil de um modelo físico alemão utilizando imagens de satélites e está representado por mapas mensais contendo valores pontuais da radiação global (AMBIENTE BRASIL, 2007). Os avanços e esforços realizados na área de solarimetria vêm trazendo resultados significativos e muitas informações. É importante analisar que a qualidade de tais dados, depende dos alcances e limites técnicos de cada modelo (AMBIENTE BRASIL, 2007).

29 28 4 SISTEMA DE AQUECIMENTO SOLAR PARA PISCINAS O sistema de aquecimento solar para piscinas é constituído de uma bateria de placas coletoras, as quais são interligadas a uma bomba comandada por um controlador diferencial de temperatura. A maioria das bombas utilizadas para filtragem e recirculação da água da piscina possui potência suficiente para permitir a circulação de água através do sistema, que normalmente fica sobre um telhado próximo. Quando isso não ocorrer, é necessário o uso de uma bomba auxiliar (ALO SOLAR, 2007). Pode ser adaptado em qualquer piscina, tanto em projetos ou já construídas, aquecendo grandes quantidades de água com alta velocidade de circulação. A montagem é bastante simples e a manutenção é mínima. Possibilita a expansão do sistema, uma vez que novas placas podem ser adicionadas a qualquer momento. Deve ser imune à ação de produtos químicos (cloro e algicidas) (ALO SOLAR, 2007). A figura 3 mostra coletores solares específicos para aquecimento de piscinas. Figura 3: Coletores solares específicos para aquecimento de piscinas. Fonte: Enalter, 2007.

30 DIFERENÇAS ENTRE SISTEMAS DE AQUECIMENTO SOLAR DE ÁGUA PARA RESIDÊNCIAS E PARA PISCINAS No sistema de aquecimento solar para residências (sistema fechado) existe um reservatório chamado boiler que armazena a água a altas temperaturas, em torno de 70 C, funcionando em menores pressões. No sistema de aquecimento solar para piscina (sistema aberto), o reservatório de água aquecida é a própria piscina, onde a temperatura atingida normalmente fica entre 26 C e 32 C. Nesse sistema ocorrem pressões bem maiores, e é dito aberto já que a água fica exposta a fatores externos como vento e evaporação (POLISOL, 2007). Os coletores solares para residências foram desenvolvidos com o objetivo de propiciar altas temperaturas. Neste sistema, as placas e tubos são metálicos e cobertos com vidro, que produz um efeito estufa e aumenta, ainda mais, a temperatura da água. Quando utilizado para aquecimento de piscinas, tem sua vida útil comprometida ao entrar em contato com os produtos químicos utilizados no tratamento da água (POLISOL, 2007). A solução encontrada para aquecer a água tratada foram os coletores abertos, confeccionados em polipropileno 1, completamente inerte aos produtos químicos presentes na água de piscina. Estes coletores foram projetados especificamente para aquecer grandes volumes de água, devido à alta vazão e por não ter a necessidade de reservar a água a uma temperatura muito elevada. Além dessas vantagens, o sistema solar de aquecimento de piscinas permite instalações de água quente com tubulações de PVC (POLISOL, 2007). 1 O polipropileno origina-se de uma resina termoplástica produzida a partir do gás propileno que é um subproduto da refinação do petróleo. Em seu estado natural, a resina é semi-translúcida e leitosa e de excelente coloração, podendo posteriormente ser adtivado ou pigmentado. Este produto é usado nos casos onde é necessária uma maior resistência química. Uma das vantagens é que pode ser soldado, permitindo a fabricação de tanques e conexões (VICK, 2007).

31 30 No passado, os coletores solares usados para o aquecimento de piscinas nos Estados Unidos, Europa e Austrália eram predominantemente de cobre. Nos últimos 15 anos os coletores fabricados em polipropileno superaram os de cobre e hoje esse material é considerado o ideal para o aquecimento de piscinas. Atualmente, nos Estados Unidos, conforme dados do Departamento de Energia e o SRCC (Solar Rating & Certification Corporation), do total de coletores solares para piscinas comercializados, 91% são de polipropileno, 8% de EPDM (borracha) e 1% de cobre (POLISOL, 2007). O quadro 1 resume as principais diferenças entre coletores solares residenciais e para piscina. Principais diferenças Coletor para Piscina Coletor Residencial Polipropileno Cobre Aberto Fechado com vidro Temperatura de 32 C Temperatura de 70 C Tubulação de PVC Tubulação de cobre Grandes volumes de água Pequenos volumes de água Alta pressão e vazão Baixa pressão e vazão Direto no telhado Estrutura metálica 5 kg/m² 20 kg/m² Quadro 1: Principais diferenças entre coletores solares residenciais e para piscina. Fonte: Polisol, PARÂMETROS CONSIDERÁVEIS NO DIMENSIONAMENTO Para dimensionar o sistema de aquecimento solar é preciso calcular as condições reais de instalação, analisar o local, a inclinação e a orientação dos coletores solares. Também é

32 Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software 31 importante saber qual é a temperatura desejada da água, bem como dados climáticos como temperatura média, radiação solar e umidade relativa. Isso tudo, além dos dados habituais como: área da piscina; localidade; se a piscina é aberta ou fechada; se a piscina é de uso residencial ou comercial. As condições consideradas para o dimensionamento variam de lugar para lugar, pois nosso planeta, em seu movimento anual em torno do Sol, descreve trajetória elíptica num plano que é inclinado de aproximadamente 23,5 o com relação ao plano equatorial. Esta inclinação é responsável pela variação da elevação do Sol no horizonte em relação à mesma hora, ao longo dos dias, dando origem às estações do ano e dificultando os cálculos da posição do Sol para uma determinada data, como pode ser visto na figura 4 (CRESESB, 2007). Figura 4: Órbita da Terra em torno do Sol, para o hemisfério sul, com seu eixo inclinado de um ângulo de 23,5o. Fonte: Cresesb, 2007.

33 Generated by Foxit PDF Creator Foxit Software 32 A posição angular do Sol, ao meio dia solar, em relação ao plano do Equador (Norte positivo) é chamada de Declinação Solar (d). Este ângulo varia de acordo com o dia do ano, dentro dos seguintes limites: -23,45 < d < 23,45. A soma da declinação com a latitude local determina a trajetória do movimento aparente do Sol para um determinado dia em uma dada localidade na Terra, fazendo variar o coeficiente de Massa de Ar (AM), que corresponde a espessura de camada atmosférica a ser atravessada pelos raios solares, como pode ser visto na figura 5 (CRESESB, 2007). Figura 5: Trajetória dos raios de Sol na atmosfera e definição do coeficiente de "Massa de Ar" (AM). Fonte: Cresesb, 2007.

34 Latitude Para paises situados no hemisfério sul, quanto maior a latitude, maior será a distância entre o ponto estudado e o Sol no solstício de inverno, devido à inclinação da Terra, conseqüentemente ocorrerá menores temperaturas e menores índices de insolação Orientação No hemisfério sul os coletores devem ser instalados e direcionados preferencialmente para a posição mais próxima do norte, observando a condição de inclinação da Terra no inverno. Deve se observar que Norte Geográfico não é a mesma coisa que Norte Magnético. O Norte Magnético é o norte apontado pela bússola e difere em alguns graus, para leste ou para oeste dependendo da posição na Terra. Para a maior parte do Brasil, a diferença é de aproximadamente 20º para o leste. Então, devemos somar 20º à direita da direção apontada pela bússola para encontrar a direção do Norte Geográfico, conforme ilustrado na figura 6 (SOLETROL, 2007). Figura 6: Norte magnético X Norte geográfico. Fonte: Soletrol, 2007.

35 Inclinação A inclinação em que devem ser instalados os coletores é influenciada pela latitude, devendo-se inclinar um valor 10 somadas à latitude. Faz-se necessária essa inclinação, pois os raios solares devem atingir os coletores em um ângulo próximo de 90º, maximizando a absorção da radiação (ALO SOLAR, 2007) Altitude Quanto maior a altitude, menor será a camada atmosférica a ser atravessada pelos raios solares, o que pode aumentar o seu índice. Mas deve ser levado em conta que em altitudes mais elevadas há menores temperaturas ambiente Ventos A incidência de ventos é um problema, uma vez que aumenta a perda de térmica, empurrando o ar já aquecido sobre a piscina. As perdas térmicas, agravadas pelo vento, ocorrem por convecção e evaporação Nebulosidade A quantidade de dias por mês com céu encoberto deve ser considerado uma vez que as nuvens, a chuva, ou outro tipo de precipitação, absorvem e bloqueiam parcialmente os raios solares, diminuindo consideravelmente a radiação e influindo na temperatura ambiente.

36 Radiação solar média A radiação solar é função da localidade e da nebulosidade. A quantidade de radiação incidente em determinada região é fator determinante no estudo de viabilidade de implantação deste tipo de projeto, sendo imprescindível sua prévia medição Umidade Relativa do ar Umidade relativa alta combinada com baixas temperaturas são fatores determinantes na formação de nuvens, ou seja, nebulosidade Temperatura média A temperatura média é um outro fator de grande importância, uma vez que, combinada com a temperatura desejada, determina a variação a ser alcançada e o gasto energético para mantê-la aquecida, portanto, a quantidade de energia que deve ser produzida pelos coletores Temperatura desejada Como dito no item anterior, a temperatura desejada combinada com a temperatura média determina a energia a ser produzida.

37 Dimensões da piscina Obviamente quanto maior o volume da piscina maior será a produção de calor necessária para aquecê-la e quanto maior a área maior será a energia necessária para mantê-la aquecida. Na área superficial da piscina ocorrem as maiores perdas térmicas, em torno de 70%, sendo muito significativa no dimensionamento (ALO SOLAR, 2007) Perda de energia térmica A variação diária de ganho e perda térmica é influenciada pela menor temperatura ambiente, quando a água perde calor para a atmosfera. As perdas térmicas ocorrem por condução, por convecção, por radiação, por evaporação e por renovação de água. É muito importante que a piscina seja coberta durante a noite para evitar que a água perca o calor acumulado durante o dia. O dimensionamento do sistema também pode prever o uso de uma capa térmica, que permite a redução do número de coletores solares (ALO SOLAR, 2007) Tempo de aquecimento inicial O dimensionamento pode levar em conta o tempo de aquecimento inicial. Esse tempo depende da temperatura desejada, do volume de água a ser aquecido. Também depende da insolação nos primeiros dias, da temperatura ambiente, do vento local e do tempo diário de utilização da piscina. Quanto menor o tempo de aquecimento inicial desejado maior será o número de coletores necessários (POLISOL, 2007).

38 METODOLOGIA DE DIMENSIONAMENTO O dimensionamento do sistema busca um melhor desempenho do produto, a melhor eficiência do equipamento e consequentemente a otimização de custos no processo de aquecimento. Muitas empresas usam equações e tabelas pré-definidas para o dimensionamento dos coletores. As variáveis consideradas nessas tabelas e equações nem sempre estão explícitas. Transen (2007) propõe a seguinte fórmula: A c = A p x R equação 3.1 Onde: A c é a área necessária de coletores; A p é a área da piscina; R é a relação das áreas, definida pelo quadro 2. Relação de área recomendada Muito quente Clima Quente Frio Muito frio Piscina Aplicação Temp. Fechada Aberta Fechada Aberta Fechada Aberta Fechada Aberta Clubes 28ºC a 30ºC 0,70 0,80 0,90 1,00 1,00 1,10 1,10 1,20 Resid. e academias 30ºC a 32ºC 0,80 0,90 1,00 1,10 1,10 1,20 1,20 1,30 Fisioterapia e SPAS 34ºC 1,20 1,30 1,30 1,40 1,40 1,50 1,60 1,70 Exemplos de referencias quanto as variações climatológicas Cuiabá, Campo Grande, Fortaleza, Recife, etc. Belo Horizonte, Birigui, Rio de Janeiro, Uberaba, ettc. São Paulo, Florianópolis, Pocos de Caldas, Londrina, etc. Campos do Jordão, Curitiba, Porto Alegre, Serra Gaúcha, etc. Quadro 2: Relação de área recomendada. Fonte: Transen, 2007.

39 38 Enalter (2007) utiliza outro método. A fórmula usada está descrita abaixo. A c = V p x R equação 3.2 Onde: A c é a área necessária de coletores; V p é o volume da piscina; R é a constante multiplicadora, definida pelo quadro 3. Multiplicador (R) Aplicação Clubes Resid. e academias Fisioterapia e SPAS Exemplos de regiões Muito quente Tipo de Clima Quente Frio Muito frio Tipo de Piscina Temp. Aberta Fechada Aberta Fechada Aberta Fechada Aberta Fechada 28ºC 0,80 0,70 0,90 0,80 1,00 0,90 1,10 1,00 28ºC a 30ºC 0,90 0,80 1,10 1,00 1,20 1,10 1,30 1,20 30ºC a 32ºC 1,10 1,00 1,30 1,20 1,35 1,30 1,50 1,40 Cuiabá, Campo Grande, Fortaleza, Recife, etc. Belo Horizonte, Birigui, Rio de Janeiro, Uberaba, ettc. São Paulo, Florianópolis, Pocos de Caldas, Londrina, etc. Campos do Jordão, Curitiba, Porto Alegre, Serra Gaúcha, etc. Quadro 3: Constante multiplicadora Fonte: Enalter, Alo Solar (2007) faz a seguinte relação: para cada 10% da área da piscina em número de coletores, assegura-se o incremento de 1 C acima da temperatura da piscina (sem aquecimento), desde que todas as outras condições ideais de instalação estejam presentes: A coletor = 10% x A piscina ΔT = 1ºC equação 3.3 A coletor = 20% x A piscina ΔT = 2ºC A coletor = 30% x... A metodologia usada por muitos fabricantes consiste em calcular a potência do aquecedor necessária para aquecer a água inicialmente, considerando que a potência de início de aquecimento supra as perdas depois de atingida a temperatura desejada (MACEDO, sd).