A QUALIDADE DA CONSERVAÇÃO DE CALOR EM UM AQUECEDOR SOLAR SUSTENTÁVEL Murilo Marques de Souza 1 Thálita Mayumi Suganuma 2 Guilherme Felipe Moreira Bernardi 3 Leonardo Souza dos Santos 4 Maria Conceição de Lacerda 5 RESUMO: A confecção do aquecedor solar sustentável tem como ideia economizar energia elétrica, beneficiando assim o meio ambiente. O sistema existe para aquecer e conservar a água no reservatório térmico em todos os dias e períodos. A diferença do coletor solar dos demais é a respeito dos materiais utilizados para sua confecção, foram empregados produtos de pós-consumo como garrafas pet e caixas de leite, que substituíram a caixa metálica entre outros materiais. No reservatório térmico foi usado um barrilete de 20 litros revestido com papel alumínio com função de manter a água aquecida por mais tempo. Com o experimento foram constatados excelentes resultados provenientes do aquecedor, quando exposto a luz solar absorve o calor muito rápido com temperaturas de até 63,5 C, contudo o modo como foi conservado a água do sistema não apresentou resultados como previstos trocando energia com o meio externo. Portanto, percebeu-se que quanto melhor for o sistema térmico utilizado para o armazenamento da água que passa pelo aquecedor melhores efeitos serão atingidos proporcionando a conservação da água por mais tempo. PALAVRAS-CHAVE: Aquecedor solar sustentável. Sustentabilidade. Reservatório térmico. Conservação do calor. 1. INTRODUÇÃO Na área de geração de energia, existe um indicio de esgotamento de recursos hídricos tornando difícil a construção de novas hidrelétricas, tendo como necessidade, a implantação de novos meios para a obtenção de energia sob a possibilidade de um colapso no sistema. Pesquisas mostram que esses problemas podem ser amenizados pelo uso em larga escala do 1 Acadêmico do 2º Período do Curso de Bacharelado em Engenharia Civil da Faculdade Panamericana de Ji- Paraná UNIJIPA. E-mail: murilomarquesouza@hotmail.com 2 Acadêmico do 2º Período do Curso de Bacharelado em Engenharia Civil da Faculdade Panamericana de Ji- Paraná UNIJIPA. E-mail: mayumisuganuma@hotmail.com 3 Acadêmico do 2º Período do Curso de Bacharelado em Engenharia Civil da Faculdade Panamericana de Ji- Paraná UNIJIPA. E-mail: guilhermebernardi.m@gmail.com 4 Acadêmico do 2º Período do Curso de Bacharelado em Engenharia Civil da Faculdade Panamericana de Ji- Paraná UNIJIPA. E-mail: leo_jipa@hotmail.com 5 Doutora em Antropologia de Iberoamérica pela Universidade de Salamanca España USAL. Coordenadora de Pesquisa e Professora da componente curricular de Metodologia Científica, na Faculdade Panamericana de Ji- Paraná UNIJIPA. E-mail:undjkawyt@gmail.com.
2 aquecedor solar de água, que utiliza a energia solar que é algo extremamente abundante no mundo. A ideia de confeccionar um aquecedor solar sustentável é de economizar energia elétrica, beneficiar o meio ambiente com uma reciclagem direta sem qualquer processo industrial nos produtos descartáveis. O projeto foi construído com materiais de baixo custo que podem ser facilmente adquirido em qualquer local do país, objetivando assim, informar a todos de que essas embalagens (pós-consumo) podem ter uma aplicação útil no lado social. É preciso conscientizar a população do reaproveitamento de materiais recicláveis (garrafa pet, caixas de leite, etc.), que muitas vezes são jogados em lugares inapropriados causando várias doenças e problemas nas cidades, como enchentes e inundações. A energia solar possui uma característica importante que é a de não ser poluente, portanto demonstra grande potencial de aplicação para gerar energia elétrica em pouca quantidade, por exemplo, em residências, unidades familiares, canteiros de obras, construções civis, creches, escolas e locais de atendimento ao público. Com o uso desta, ocorre uma redução no consumo de energia, gerando menos custo. O aumento da preocupação com os impactos causados pela construção civil no meio ambiente faz com que a engenharia busque soluções alternativas como a utilização de recursos renováveis, viabilizando soluções tanto tecnicamente como economicamente. Atualmente no mercado, o custo da energia e dos materiais extraídos das fontes naturais é muito significante nos empreendimentos civis, cabe aos construtores/empreendedores e profissionais do ramo civil dialogar e apresentar soluções viáveis quanto ao custo e fontes disponíveis. 2. METODOLOGIA Esse coletor solar diferencia-se dos demais, no que diz respeito aos materiais utilizados na sua construção e rendimento térmico. Com a intenção de diminuir os custos, utilizamos para o transporte da água tubos e conexões de PVC, menos eficiente que os tubos de cobre ou alumínio aplicados nos aquecedores convencionais. Os produtos pós-consumo como garrafas pet, caixas de leite, substituem a caixa metálica, o painel de absorção solar e o vidro nela utilizada. O calor absorvido pelas embalagens de caixa de leite, pintadas em preto fosco, é retido no interior das garrafas e transferido para a água através das colunas de PVC, também
3 pintadas em preto fosco. As garrafas pet têm como função proteger o interior do coletor das interferências externas, principalmente dos ventos e mudanças da temperatura, dando origem a um ambiente próprio. Foram utilizados nesse projeto aproximadamente: 2 Barriletes de 20 Litros (Um simulando a caixa d agua e outro com função de reservatório térmico); 20 garrafas pet, de preferência garrafas que possuam formato cônico; 20 embalagens de caixa de leite, sendo no formato que possua uma base retangular; 6 metros de cano PVC de 20 mm ½; 6 conexões T de PVC de 20 mm ½; 3 conexões em joelho 90º de PVC de 20 mm ½; 2 rolos de papel alumínio; 1 Caixa de papelão 1 registro plástico de PVC de 20 mm ½; Ferramentas para confecção do projeto: Luvas para proteger as mãos na hora da pintura; Estilete; 2 Litros de tinta fosca preta; Lixa d água; Cola para tubos de PVC; Arco de Serra; Grampeador Fita veda rosca Os tubos de PVC foram utilizados exclusivamente para o transporte da água, desde o barrilete, passando por todos os compartimentos da placa de absorção até o reservatório térmico onde estará pronta para uso. As conexões e os tubos para a plataforma foram dispostos da seguinte maneira:
4 Fonte: UNESP-Manual de construção (2013 p.19) As embalagens de caixa de leite foram acopladas as garrafas pet que por sua vez tiveram tubos de PVC em seu interior. Conforme a figura a seguir: Fonte: UNESP-Manualdeconstrução (2013 p.21) Utilizamos tubos de PVC que ligaram o trajeto entre caixa/placa/reservatório térmico concluindo assim o sistema completo de aquecedor solar sustentável. Conforme a imagem abaixo:
5 Fonte: Própria 2016 2.1 Reservatório Térmico O reservatório térmico é usado para o armazenamento de água que é aquecida pelo aquecedor solar, ele mantém a água isolada do meio externo, o que possibilita conservar o calor. Sua temperatura media alcançada é de 45º a 50 C. Os reservatórios dos sistemas tradicionais têm formato cilíndrico horizontal e são fabricados em aço inoxidável ou cobre com excelente isolamento térmico. No experimento montamos um reservatório térmico que armazena a água que provem do restante do sistema, esse reservatório foi feito de um barrilete que foi revestido com isolante térmico (papel alumínio) que auxiliou a manter a temperatura da água por um período maior. Caso estivesse sendo aplicado em construções reais de residências ou outros locais adequados esse reservatório estaria localizado no interior da forragem, com a possibilidade de estar exposto facilitando ainda mais a exposição ao sol. Residências que possuam telhado embutido ou residências que possuam uma caixa específica para a caixa d água tornam-se muito mais qualificadas para esse projeto, pois possuem local adequado para armazenamento do reservatório sem que danifique o visual estético da edificação.
6 3. DISCUSSÕES Todos os dados coletados estão dispostos na tabela abaixo de acordo com o horário e suas respectivas temperaturas. Tabela I. Variações de temperatura no decorrer do experimento. Horário Observação Resultado 08h44min O sistema estava sem exposição solar Temperatura de 31,6 C, Reservatório térmico foi exposto ao sol consequentemente o reservatório térmico e o sistema conservaram 3,3 C, visto que a água em temperatura ambiente foi medida em 28,3 C. 09h15min Iniciou-se a exposição do aquecedor ao sol A temperatura da estrutura foi elevada a 63,5 C 10h15min Foi observado a temperatura do Adquiriu 3,4 C ficando então com reservatório 35 C. A água que estava no sistema foi medida a temperatura de 48 C. 11h00min O sistema ficou exposto à luz solar por exatamente 30 minutos Absorveu a temperatura e foi medido a 58 C 11h30min Inserimos a água em temperatura ambiente (34 C) Registramos que não houve variação de temperatura constatando então que Recolocamos mais água em a água deveria ficar retida dentro da temperatura ambiente para novos estrutura. testes. 13h10min Após 40 minutos de exposição continua ao sol observamos que o calor havia se A temperatura da água neste instante era de 43 C transferido para os tubos de PVC 13h30min Depois de 20 minutos houve uma perda A temperatura do reservatório manteve 17h50min de 7 C dentro do reservatório. Então encaminhamos o reservatório a um local com sombra e fizemos medições uma media de 36,3 C. Concluindo então que o reservatório foi eficiente no período diurno. de 20 em 20 minutos. 18h20min - No período noturno as medições foram Demonstrando novamente uma perda 20h20min feitas a cada 1 hora. de 7 C e mantendo constante em 28,3 C. Representando sua
7 ineficiência no período noturno. A partir dos dados coletados no experimento foi observado a qualidade da conservação de calor em aquecedor solar sustentável. Onde no período noturno se obteve uma alta troca de calor com o ambiente externo. Como observado no gráfico abaixo: Gráfico 1: Demonstra a variação de temperatura dentro do reservatório térmico. Pela observação dos aspectos analisados e das dificuldades encontradas quanto à estrutura do aquecedor é conveniente que para futuras pesquisas sejam realizadas aprimoramentos referentes ao reservatório térmico. Tais como: Revestir o reservatório com manta térmica ou até mesmo tingi-lo de preto fosco para que absorva mais temperatura e não a dissipe com facilidade. Também é viável que o material constituinte do reservatório seja de aço inoxidável ou algum metal semelhante. Seria vantajoso que houvesse um compartimento que controlasse a temperatura para que se torne apropriada para um banho, visto que em altas temperaturas do dia a água se torna inviável para um uso. 4. CONSIDERAÇÕES FINAIS Tendo em vista os aspectos observados, concluímos que o experimento somente demonstra eficácia no período diurno dissipando muito calor no período noturno. Trazendo
8 consigo uma carga responsável de sustentabilidade na qual fez com que materiais poluentes não fossem descartados e diminuindo o custo de um banho no período diurno. REFERÊNCIAS ALMEIDA, F. Tomar banho quente custa caro. Disponível em: <http://www.brasilescola.com/> Acesso em: 13 abr. de 2016 AQUESOL. Reservatório térmico Aquesol. Disponível em: <http://www.aquesol.com> Acesso em: 14 abr. 2016 MOURA, A. Você sabe como funciona um aquecedor solar de Água. Disponível em: < http://www.aondevamos.eng.br> Acesso em: 13 abr. 2016. PIMENTEL, W. Sistemas de sustentabilidade na construção civil estudo de caso: aquecedor solar de baixo custo. São Paulo, 2008. Monografia do curso de Engenharia Civil. Universidade Anhembi Morumbi.. REDE GLOBO. Aprenda a construir um aquecedor solar com material reciclável. Disponível em:< http://redeglobo.globo.com/ >Acesso em: 09 abr. de 2016. SOSOL. Sociedade do Sol. ASBS água de banho. Disponível em: <http://www.sociedadedosol.org.br> Acesso em: 14 abr. 2016 SOLAREM. Como funciona aquecedor solar. Disponível em: <http://www.aquecedorsolaragua.com.br/> Acesso em: 12 abr. de 2016 SOLETROL. Aplicações da energia solar. Disponível em: <http://www.soletrol.com.br/> Acesso em: 14 abr. de 2016.