Pró-Reitoria Acadêmica Escola de Exatas, Arquitetura e Meio Ambiente Curso de Engenharia Ambiental Trabalho de Conclusão de Curso

(1)

Pró-Reitoria Acadêmica

Escola de Exatas, Arquitetura e Meio Ambiente Curso de Engenharia Ambiental

Trabalho de Conclusão de Curso

PROPOSIÇÃO DE ALTERNATIVA ECONOMICAMENTE VIÁVEL E SUSTENTÁVEL DE AQUECEDOR SOLAR

Autor: Bruno Cordovil de Macedo Orientador: MSc Tatyane Souza N. Rodrigues Co-Orientador: Nilo Edison Mendes Borges

Brasília - DF

2016

(2)

BRUNO CORDOVIL DE MACEDO

PROPOSIÇÃO DE ALTERNATIVA ECONOMICAMENTE VIÁVEL E SUSTENTÁVEL DE AQUECEDOR SOLAR

Artigo apresentado ao curso de graduação em Engenharia Ambiental da Universidade Católica de Brasília, como requisito parcial para a obtenção de Título de Bacharel em Engenharia Ambiental.

Orientador: MSc. Tatyane Souza Nunes Rodrigues

Co-Orientador: Nilo Edison Mendes Borges

Brasília 2016

(3)

Artigo de autoria de Bruno Cordovil de Macedo, intitulado “Proposição de Alternativa Economicamente Viável e Sustentável de Aquecedor Solar”, apresentado como requisito parcial para obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Ambiental da Universidade Católica de Brasília, em (13/06/2016), defendido e aprovado pela banca examinadora abaixo assinada:

__________________________________________________

Prof. MSc. Tatyane Souza N. Rodrigues Orientador

Curso de Engenharia Ambiental – UCB

__________________________________________________

Nilo Edison Mendes Borges Co-Orientador

__________________________________________________

Prof. MSc. Willem Wily de Paula Barbosa Examinador

Brasília 2016

(4)

Dedico este trabalho a Deus, aos meus pais, irmãs, avós, tios, primos, amigos.

(5)

PROPOSIÇÃO DE ALTERNATIVA ECONOMICAMENTE VIÁVEL E SUSTENTÁVEL DE AQUECEDOR SOLAR

BRUNO CORDOVIL DE MACEDO

Resumo: Atualmente se faz necessário rever os modelos de produção, bem como adotar em larga escala tecnologias de baixo impacto que apresentam desempenho semelhante às convencionais, no entanto, com menos impactos socioeconômicos e ambientais. O presente trabalho trata da viabilidade de uma alternativa economicamente viável e sustentável de aquecedor solar. Contudo, o que difere este protótipo dos demais, é sua premissa baseada na utilização de materiais reaproveitados, visando o fechamento dos ciclos produtivos, redução do volume de resíduos sólidos gerados e reaproveitando de materiais com potencial reciclável.

Objetivando mensurar o desempenho do protótipo quanto à eficiência da placa coletora, à capacidade térmica do reservatório alternativo e ao conforto térmico do usuário, foram realizados três ensaios: Conforto térmico, Capacidade térmica do reservatório alternativo, Eficiência da placa coletora e a interferência dos fatores atmosféricos intervenientes no sistema. Os resultados obtidos foram satisfatórios, o sistema mostrou-se altamente dependente dos fatores intervenientes. Bem como, foi capaz de alcançar a temperatura ideal para banho, e mais importante, mantê-la aquecida no reservatório térmico.

Palavras Chaves: Aquecedor solar. Baixo custo. Energia. Sustentabilidade.

1. INTRODUÇÄO

A questão ambiental compõe a mais importante dimensão de atenção por parte dos múltiplos segmentos da sociedade contemporânea. Está implícito no subconsciente geral a necessidade de rever práticas e atitudes do dia a dia, já que o meio ambiente é uma dimensão indissociável da vida do ser humano e base para a conservação da vida.

Já que não é possível frear a evolução da sociedade de consumo atual, se faz necessário rever os modelos de produção, bem como adotar em larga escala tecnologias de baixo impacto que apresentam desempenho semelhante às convencionais, no entanto, com menos impactos socioeconômico ambientais.

As tecnologias de baixo impacto alinhadas com as fontes de energia eólica, solar e de biomassa, serão a base para suprirmos a demanda energética sem sobressaltos, de maneira segura e confortável. Em virtude disto, o direcionamento a estas fontes se torna inevitável, já que são abundantes, amplamente distribuídas, atrativas do ponto de visto ecológico, além de não poluírem a atmosfera e não

(6)

contribuírem para o aumento da temperatura em escala global. Segundo (COSTA ,2007), as características especiais das energias renováveis que as tornam fascinantes são: uso e produção descentralizada, o que envolve um grande número de produtores e consumidores, com custo inicial relativamente mais alto comparado a sistemas convencionais, mas de baixo custo de manutenção

O Brasil apresenta vocação para os sistemas de aproveitamento de energia solar o ano inteiro, já que esta localizada em sua grande parte na região intertropical.

Sua utilização torna viável o desenvolvimento de áreas ermas onde os custos da rede convencional são muito caros em relação ao retorno do investimento financeiro. É uma alternativa para períodos de estiagem, como o atual, e indiretamente iria transformar as termoelétricas, grandes fontes emissoras de gases de efeito estufa, em opções de segurança. Seu aproveitamento pode ser feito através de pequenas centrais fotovoltaicas autônomas, e até em grandes centrais. Atualmente o crescimento desse tipo de energia é insipido, ficando restrito apenas a sistemas de aquecimento de água.

Este tipo de aquecedor tem recebido maior atenção dos segmentos A e B da sociedade, indústria e serviços de hotelaria, pois apresenta um custo elevado que gira em torno de 4 a 6 mil reais. (Atlas de Irradiação Solar no Brasil, 2006)

Segundo o Atlas de Irradiação Solar no Brasil (2006), temos diariamente uma incidência entre 4500 Wh/m² a 6300 kWh/m² no país. Se compararmos com o maior produtor de energia solar no mundo, a Alemanha, a qual recebe em seu lugar mais ensolarado 40% menos radiação solar, que o lugar menos ensolarado do Brasil

O Gráfico 1 apresenta as principais matrizes energéticas mundiais e sua produção, em relação a produção brasileira. Mesmo com a disparidade da matriz hidráulica em relação as “Outras”, onde estão enquadradas as matrizes eólica, solar e de biomassa, o Brasil utiliza estas fontes energéticas acima da média mundial.

(7)

Gráfico 1 – Matrizes Energéticas Mundiais X Matrizes Energéticas Brasil

Fonte: EPE, 2014

No atual contexto que o Brasil se encontra, a crise energética é latente. Esta crise não surgiu por acaso, está inserida em um processo que tem como antecedentes a redução de investimentos na transmissão, distribuição e conservação da energia; a dependência do país com relação às usinas hidrelétricas; os fatores ambientais, que incluem os baixos índices pluviométricos, os quais produziram impactos negativos na matriz energética; crescente demanda em virtude do desenvolvimento de novos empreendimentos nos diferentes setores da economia, associado ao aumento de consumo residencial de energia elétrica.

As falhas na gestão do setor são visíveis, desde 1994 o excedente energético de reserva vem sendo usado aos poucos para compensar o déficit de geração oriundo da falta de investimento na expansão do sistema. Muitos culpam a questão das chuvas pelo colapso dos reservatórios, mas existe uma quantidade de chuva que cai inexoravelmente, e é com ela que se deve contar parar gerar eletricidade. A verdade é que o Brasil já enfrentou períodos de seca maiores 1951 a 1956; 1968 a 1971 e

(8)

1989, sem que o sistema de abastecimento de energia fosse prejudicado. (ABRADE, 2013)

Na Figura 1 podemos visualizar as linhas de transmissão de dimensões continentais implantadas no país, o que exacerba as perdas. Pode-se verificar também os bolsões onde não existem quase nenhuma rede de transmissão, como na região Norte; interior da região Nordeste e Centro-Oeste. Com investimentos em painéis solares, por exemplo, poderiam ser evitados custos de eletrificação, o que indiretamente iria aumentar a oferta de energia em períodos de estiagem, e toda a população que se encontra inserida nessas regiões, teria acesso a energia. No Brasil, 3.8 milhões de pessoas não possuem acesso à energia elétrica (ANEEL, 2012).

Figura 1 – Mapa dos Sistemas de Transmissão

Fonte: ONS, 2015

Como não se pode dispensar o potencial hidráulico brasileiro, uma opção viável são as Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCHs), que operam a fio d’água com reservatórios que possuem uma menor área alagada. Esta é uma grande vantagem

(9)

já que os grandes potenciais hidráulicos remanescentes estão inseridos em áreas com fortes restrições ambientais e distantes dos grandes centros consumidores.

A energia solar não demanda nenhum custo em si, se pensarmos que é

“gratuita”, e com as tecnologias atuais, já temos índices de aproveitamento satisfatórios na sua conversão. Outro fator que chama a atenção é sua imunidade às flutuações de preços.

Os sistemas solares de baixo custo têm como objetivo socializar o aquecimento solar de água, visto que os sistemas convencionais apresentam valor de compra elevado, sempre perdendo para os chuveiros elétricos. Um sistema de aquecimento solar convencional tem um preço médio de 4.000R$ sendo composto por um boiler fabricado em aço inoxidável, cobre ou aço carbono; e o coletor solar (placas coletoras de alumínio, com vidro de alta transparência e conexões em cobre). Alguns modelos possuem ainda resistência e termostato, o que permite aquecer a água em dias chuvosos e/ou nublados.

Já os sistemas de baixo custo, como o presente na Figura 4 abaixo é composto por três placas coletoras de 0,91 m2 de PVC (Policloreto de Vinila) que foram interligadas e pintadas de preto, e um reservatório de 170 litros. As placas coletoras são compostas de um perfil de forro de PVC modular com tubos de PVC acoplados às suas extremidades, funcionando em regime de termossifão. Por ser uma tecnologia social, existem outras versões de aquecedores solares de baixo custo, as quais utilizam materiais distintos na obtenção do reservatório e das placas, fazendo o preço final variar bastante. É estipulado um custo médio de 800 a 1.000 R$, variando conforme a região, de acordo com a Organização Não Governamental - ONG, Sociedade do Sol (2014)

(10)

Figura 2 – Sistema ASBC ( Aquecedor Solar de Baixo Custo)

Fonte: Varella (2004).

No Brasil utiliza-se amplamente o sistema direto, o qual usa a energia potencial do reservatório superior e a ação da termossifonagem para movimentar a água. Este efeito termossifão se dá pela movimentação da água pela diferença de densidade entre a temperatura da água no coletor e o fluido do reservatório, o qual possui menor temperatura. Este fato torna desnecessária a presença de bombas, trazendo economia no gasto de energia para opera-las e sua manutenção.

Fazendo uma analise socioeconômica, a disseminação dos aquecedores solares de baixo custo, apresenta uma gama de vantagens. Poderia apresentar a redução dos gastos energéticos com o chuveiro elétrico, responsável por um consumo residencial de 47,5%, sendo presente em 83,5%, dos lares brasileiros, segundo (ANEEL, 2013). Além de sobrecarregar o Sistema Operador nos horários de pico de demanda, iniciar um processo do uso de energias limpas e renováveis de maneira democrática, abrangendo habitações populares e áreas rurais.

Assim, o presente trabalho tem como objetivo geral apresentar uma alternativa economicamente viável e sustentável de aquecedor solar, tendo em vista que esta tecnologia não é inovadora, e já vem sendo desenvolvida no Brasil a alguns anos.

Contudo, o que difere este protótipo dos demais, é sua premissa baseada na utilização de materiais reaproveitados, visando o fechamento dos ciclos produtivos, redução do

(11)

volume de resíduos sólidos gerados e reaproveitando de materiais com potencial reciclável. Como objetivos específicos pretende-se: (a) Montagem de protótipo de Aquecedor Solar de Baixo Custo; (b) Monitoramento de sistema existente na área de estudo; (c) Verificar sua viabilidade por meio do custo-benefício, com vistas a diminuir ainda mais o investimento inicial; (d) Analisar a interferência dos fatores intervenientes, compreendidos por: velocidade do vento, angulo de inclinação, insolação e umidade do ar; e (e) Comparar os sistemas de aquecimento solar.

2. MATERIAIS E MÉTODOS

Emergindo como uma solução para a redução do consumo diário do chuveiro elétrico, foi elaborado o protótipo de um sistema de aquecedor solar de baixo custo.

Visando a replicação deste protótipo, fechamento dos ciclos produtivos e aproveitamento de material com potencial reciclável, os materiais utilizados para a confecção do protótipo foram em sua maioria reaproveitados de atividades comerciais as quais iriam fazer seu descarte. Para a construção do coletor solar, utilizou-se uma placa de policarbonato, originada de retalhos inservíveis de uma empresa que fabrica toldos, e para o reservatório térmico e boiler optou-se por reutilizar embalagens.

Previamente à construção do protótipo, elaborou-se uma revisão bibliográfica baseada em artigos científicos, manuais do Ministério do Meio Ambiente (MMA), do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) e da Associação Brasileira de Refrigeração, Ar Condicionado, Ventilação (ABRAVA); e a norma da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) – NBR 15569/08, com o intuito de embasar teoricamente o estudo proposto.

O protótipo foi concebido com o propósito de compreender o sistema de aquecimento termo solar, atestar sua eficiência e coletar dados que comprovem que a solução proposta é capaz de atender as necessidades de conforto do usuário.

Os materiais necessários para a elaboração e execução, que foram custeados pelos pesquisadores e orientadores, são descritos a seguir: 01 placa de policarbonato (80mx80m); 01 tubo PVC (32 mm); 01 tubo PVC (20 mm); 01 pincel atômico; 01 trena;

01 lixa d’água 220; 01 serra corte CS2000; 01 lima circular; 990g de resina para laminação; 400g de massa plástica; 03 joelhos 90° (25 mm); 01 registro (25 mm) PVC;

01 mangueira (20 mm); 06 engates para mangueira; 01 tê 90° (25 mm); 04 caps soldáveis PVC (32 mm). Totalizando um investimento final em material de R$ 101,67,

(12)

levando em conta que as serras já haviam sido adquiridas pelo Campo-Escola de Logística de Subsistência (CELOGS) da Universidade Católica de Brasília e nem todo material foi utilizado por inteiro, podendo ser reaproveitado na confecção das próximas estruturas.

2.1 Descrição da Área de Estudo

A pesquisa foi inteiramente desenvolvida no Campo Escola de Tecnologia Social (CELOGS), situado no Campus I da Universidade Católica de Brasília (UCB), Águas Claras (S15°45’38,36 / W047°52’26,94). A seguir será descrito o passo a passo da construção do protótipo de aquecedor termo solar, que seguiu as instruções contidas no Manual de Construção de Aquecedor Termo Solar, elaborado pelo Projeto de Educação Ambiental (PEA) da UCB.

2.2 Composição do Sistema Termo Solar

O protótipo do sistema de aquecedor termo solar (figura 3) teve a seguinte composição: coletor solar, responsável pela captação da energia solar e aquecimento d’água; reservatório térmico (boiler), responsável por coletar a água já aquecida e mantê-la na temperatura ideal; reservatório de água fria, local de onde partirá a água fria em direção ao coletor para que seja aquecida; e respiro que deve ser instalado na saída do boiler para permitir a saída de vapor, o que alivia a pressão do sistema, evitando seu rompimento.

(13)

Figura 3 – Esquema do Protótipo

O sistema de transporte de água empregado foi o termossifão, que se utiliza da diferença de densidade da água para sua locomoção dentro do sistema. Ressalta-se que o depósito foi situado em um nível superior ao do coletor solar, pois devido à água aquecida possuir uma densidade menor do que a água fria, tal posicionamento desencadeia sua ascensão no sistema, enquanto a água fria desce (SINIGAGLIA, 2014)

2.2.1 Reservatórios

Os reservatórios dentro de um sistema de aquecimento solar são responsáveis pelo armazenamento da água, tanto fria, no caso da caixa d’água, quanto a quente, proveniente da placa coletora e que é armazenada no boiler. Sua fabricação deve ser realizada com materiais que suportem temperaturas altas, as quais o sistema possa vir a alcançar, além de não apresentar problemas relacionados à degradação ou corrosão. Geralmente os reservatórios recebem revestimentos térmicos para aperfeiçoar seu funcionamento, isto é, reduzir a perda de calor da água armazenada para o ambiente. Estes sistemas garantem o aproveitamento da energia acumulada no decorrer do dia, assegurando a manutenção desta no período noturno ou no dia seguinte, bem como em períodos em que não foi registrada a radiação.

(14)

Os sistemas de aquecimento solar onde foram realizados os ensaios diferem apenas em relação ao material que foi utilizado na fabricação do reservatório da água quente. Na Tabela 1 (Apêndice C) diferem-se T1 e T2, sendo T1 o sistema confeccionado com EPS (isopor) e manta de algodão. Recebendo um tratamento externo com uma folha de alumínio e plástico filme, protegendo contra a umidade e danos no transporte ou instalação.

Enquanto T2 se refere ao reservatório térmico composto por um tubo de PVC (200mm) com 54 cm de comprimento, com isolamento térmico composto por espuma de poliuretano expandida, juntamente com EPS. O sistema T2 já se encontrava em operação na área de estudo, e foi utilizado como parâmetro.

2.2.2 Tubulações e conexões

As tubulações envolvidas na construção destes sistemas de aquecimento devem suportar as altas temperaturas compreendidas pelo fluido circulante (atingindo 90ºC) e não apresentarem problemas relacionados com durabilidade. Em sistemas industriais, o cobre é o material mais utilizado, por atender as demandas de resistência à corrosão. Contudo, denota custo relativamente superior aos tubos de polímeros, os quais foram adotados nesse projeto. Mesmo que estas tubulações de PVC, não resistam a temperaturas em tal grau, este não foi um aspecto restringente neste caso, uma vez que ela suporta temperaturas acima das abalizadas em residências, que alcançam 60ºC.

2.2.3 Coletores Solares

Os coletores solares são responsáveis por absorver a maior porção de radiação solar e deslocar esta para o fluido que corre em seu interior. Estão disponíveis no mercado numerosos tipos e modelos de aquecimento, com distintas características e usos. Os coletores solares devem ser resistentes às intempéries e ações climáticas, tendo em vista que é a peça mais exposta do sistema, eficientes na conversão de energia, além de resistir às pressões do sistema e apresentar baixa taxa de manutenção.

Devido aos custos comparativamente onerosos dos sistemas de placas e coletores planos, a alternativa proposta surge como uma opção viável, mas com perda de eficiência. Segundo a Sociedade do Sol (2014), um sistema de baixo custo chega a apresentar 10% do valor equivalente a um tradicional. Perscrutar nesses sistemas

(15)

alternativos é ir avante de apreciar apenas sua eficiência e aplicabilidade. É averiguar quais opções são realmente válidas e viáveis, e que de fato atendam à maioria das famílias de baixa renda.

2.2.4 Inclinação dos Coletores

A disposição do conjunto de coletores é de suma importância para instalações mais eficientes, visando o aproveitamento pleno da radiação solar. Como regra básica, identificada em diversas metodologias internacionais, recomenda-se que a instalação apresente uma inclinação equivalente à latitude da região onde será instalado o sistema, somando-se 10°. Como exemplo, para a cidade de São Paulo, localizada à latitude aproximada de 23°, indica-se a instalação dos coletores com 33°

de inclinação. Essa inclinação pode mudar de acordo com a época do ano para aumentar sua eficiência. O maior aproveitamento ocorre quando os coletores solares são direcionados para o Norte Geográfico (quando instalados no Hemisfério Sul, como no caso do Brasil). (Revista Mackenzie de Engenharia e Computação, 2013)

2.3 Fatores Intervenientes

Uma série de elementos podem influenciar e causar interferência no processo de armazenagem e transformação do calor dento do sistema. A Radiação Solar Global (RG), a qual incide sobre a placa coletora, representa a soma de toda a energia recebida em um determinado ponto, compreendendo a soma da radiação direta e difusa. Esta apresenta a tendência de diminuir durante o dia, já que a disponibilidade de luz vai diminuindo. O mesmo se dá em virtude da cobertura de nuvens, reduzindo a incidência de radiação solar na superfície do coletor. (ALBUQUERQUE, 2002)

A Umidade Relativa (UR) revela-se um fator importante a ser analisado, já que a quantidade de moléculas de água no ar pode vir a interferir na captação por parte da placa coletora e causar perda de calor nas extremidades das peças. Segundo UNGER (1990), existe a variação da UR juntamente com a variação da eficiência do coletor solar. Onde se observa que em períodos secos a UR aumenta gradativamente e a eficiência praticamente mantém-se constante. Já em períodos chuvosos a UR alcança seus maiores valores e a eficiência possui uma leve tendência de aumentar.

(16)

Quando a UR atinge valores mínimos, pode-se verificar que a RG indicando perdas de calor por convecção.

A temperatura do ar (TAr) média e a eficiência média do coletor solar, possuem relação inversamente proporcional a eficiência . Observa-se também que a Tar possui uma tendência geral em diminuir ao longo do dia, em virtude da ação do sol. Afirma- se que quanto maior a temperatura do ar menor será a eficiência, o que concorda com a afirmação de UNGER (1990), onde afirma que a eficiência do coletor decresce a temperaturas elevadas, devido ao aumento das perdas de calor por convecção.

A velocidade do vento exercerá uma influência na redução da eficiência do coletor solar. Quanto maior o vento, menor será a temperatura do ar, o que favorece o aumento da umidade relativa do ar. A velocidade do vento, quando máxima, diminuiu a eficiência em cerca de 10%. (ZILLES, 1990)

2.4 Métodos de ensaio

Com objetivo de mensurar o desempenho do protótipo quanto à eficiência da placa coletora, à capacidade térmica do reservatório alternativo e ao conforto térmico do usuário, foram realizados três ensaios, baseados nos estudos de Sodré (2010).

Para avaliar a influencia dos fatores intervenientes foram aproveitadas as temperaturas obtidas para os ensaios, e a partir de dados meteorológicos de Estação Convencional auferidos pelo Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), foram adquiridos: Umidade, Velocidade do vento, Nebulosidade, Insolação, bem como dados pluviométricos.

Nos ensaios foram utilizados termômetro de bulbo tradicional e Phmetro para aferir a temperatura da água; multi-medidor de velocidade do vento, temperatura sendo T1 e T2, as temperaturas de cada sistema de aquecimento, e umidade relativa do ar. Para a coleta de dados utilizou-se a Tabela 1 (Apêndice 3).

2.4.1 Ensaio de eficiência da placa coletora

O ensaio de eficiência da placa de policarbonato foi desenvolvido a fim de verificar sua efetividade em relação ao aquecimento da água. O ensaio embasou-se na coleta da temperatura de saída dos sistemas em período com radiação solar e períodos sem radiação, a fim de verificar sua eficiência em situações extremas.

(17)

2.4.2 Ensaio da capacidade térmica do reservatório alternativo

O ensaio de capacidade térmica do reservatório alternativo foi realizado com o propósito de avaliar o tempo em que a água se manteria aquecida dentro do reservatório térmico (boiler). Para tal, foram realizadas coletas das temperaturas de saídas dos sistemas próximas ao nascer e ao pôr-do-sol, a fim de verificar se a água estaria na temperatura ambiente e mensurar a sua oscilação de temperatura.

2.4.3 Ensaio de conforto térmico

O ensaio de conforto térmico foi efetuado para aferir se a temperatura de banho estava próxima à temperatura ideal de 34°C. Este ensaio fundamentou-se em simular banhos às 7h, 10h, 12h, 14h, 17h, pretendo coletar as temperaturas de saída em horários de banhos convencionais da população brasileira (SODRÉ, 2010).

3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 3.1 Ensaios

Os ensaios foram divididos em dois momentos. O primeiro momento se deu no mês de outubro, na estação da primavera, sendo este o mês mais quente e inserido no trimestre mais chuvoso, compreendido entre outubro, novembro e dezembro (INMET). As temperaturas em Brasília oscilam de 12º C a 35.8° C neste mês a precipitação média é de 172,1 mm (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE).

Para o estudo dos fatores intervenientes foram coletadas as temperaturas no mês de maio, na estação do outono, sendo este mês inserido no período mais frio, compreendido entre maio a julho. As temperaturas em Brasília oscilam de 12º a 27ºC neste mês e a precipitação média é de 38,6 mm (INPE). Para este estudo, foram coletadas as temperaturas apenas no sistema T1.

3.1.1 Ensaio de eficiência da placa coletora

O sistema T2 que já estava em operação, apresentava a temperatura de 39° C nesse mesmo horário. Após três horas de exposição, o sistema T1 havia alcançado a temperatura de 39° C e o T2 48°C, ambos ultrapassando a temperatura tida como ideal (34º C). Às duas horas da tarde, os sistemas apresentaram seu pico de temperatura, a água chegou a 45°C no reservatório T1 e 51°C no T2. A partir deste horário não existe mais absorção de calor por parte dos sistemas, estes começam a

(18)

dissipa-lo lentamente. Às cinco horas da tarde, o sistema T1 apresentava 41°C e o T2 48°C, ainda se mantendo acima da temperatura ideal (34º C) para banho. Durante o ensaio, o tempo se apresentou ensolarado e com vento na parte da manhã, e a partir das duas horas da tarde, nublado, com a temperatura variando de 25°C a 27°C

Estes dados revelam que mesmo em condições climáticas transitórias e com movimentações de massas de ar, a água é aquecida pela placa coletora de forma eficaz, atingindo a temperatura mínima ideal de 34º C, conforme o gráfico 2.

Ressaltando o aumento de temperatura de 31% para T2, e de 95% para T1. Esta diferença ficou grande em virtude do sistema T2 já estar em operação.

Gráfico 2 – Ensaio de eficiência do coletor

Nas primeiras coletas, realizadas no período de 07h00min, a temperatura da água no reservatório T2 atinge 17°C acima da temperatura ambiente. Se levarmos em consideração que a primeira coleta é realizada após um período de 12 horas com baixa ou nenhuma incidência solar, comprovamos a eficiência do aquecedor. Nos horários de coleta após intensa incidência solar, a temperatura da água aquecida chega a atingir 24°C acima da temperatura ambiente.

3.1.2 Ensaio de capacidade térmica do reservatório

Foram coletadas as temperaturas T1 48°C e T2 53°C no dia 20/10 às 19h11min min da tarde, ao pôr do sol, com temperatura ambiente de 31°C, segundo o INMET.

No dia seguinte, às 06h40min min, ao nascer do sol, com temperatura ambiente de 20°C foi coletada uma temperatura de T1 26°C e T2 38°C, revelando perdas de 22°C

25 26 27

23

39

45 39

48 51

0 10 20 30 40 50 60

07:00 10:00 14:00

Temperatura em °C

Horário da Coleta E F I C I Ê N C I A D O A Q U E C I M E N T O

TEMPERATURA AMBIENTE T1 T2

(19)

para T1 e 15°C para T2, representando perdas de 48% e 71% para T1 e T2, respectivamente.

Após o pôr do sol e o nascer do sol, existe um período em que não existe radiação solar, o boiler alternativo T2 ainda apresentava condições ideais para banho, enquanto T1 teve uma perda excessiva, levantando a hipótese de que o tipo do boiler interfere na capacidade de armazenamento de energia térmica, comprometendo o conforto térmico do usuário, conforme ilustrado no gráfico 4, a seguir

Gráfico 3 – Ensaio Capacidade térmica do reservatório

3.1.3 Ensaio de conforto térmico do usuário

A seguir serão detalhadas as temperaturas máximas de aquecimento de água obtidas em cada dia. A Tabela 1 descreve os registros encontrados durante o ensaio, juntamente com o gráfico mostrando as temperaturas obtidas em cada sistema, divididas pelos números de coletas.

Tabela 1 – Dados de Clima e Temperatura

Data Hora Temperatura ambiente

(C°) Condição climática T1

(C°) T2 (C°)

07/out 07:00 25 sol/ com vento 23 39

07/out 10:00 26 sol/ com vento 39 48

07/out 14:00 27 nublado 45 51

31

20 48

26 53

38

0 10 20 30 40 50 60

17:00 07:00

20/out 21/out

TEMPERATURA EM °C

DATA E HORA DA COLETA DE DADOS G R Á F I C O D E C A P A C I D A D E T É R M I C A D O

R E S E R V A T Ó R I O

(20)

07/out 17:00 25

08/out 07:00 25 sol/ sem vento 48 38

08/out 14:00 29 sol/ com vento 45 58

08/out 17:00 27 sol/ com vento 26 55

09/out 07:00 23 sol/ sem vento 40 39

09/out 10:00 27 sol/ com vento 48 48

09/out 14:00 29 sol/ com vento 46 58

09/out 17:00 28 sol/ com vento 27 56

19/out 07:00 20 sol/ sem vento 35 40

19/out 10:00 27 sol/ com vento 45 40

19/out 14:00 30 sol/ com vento 48 58

19/out 17:00 30 sol/ sem vento 47 57

20/out 07:00 22 sol/ sem vento 28 41

20/out 10:00 29 sol/ com vento 35 41

20/out 14:00 36 sol/ com vento 49 58

20/out 17:00 31 sol/ com vento 48 53

21/out 07:00 20 nublado 26 38

21/out 10:00 30 nublado 38 52

21/out 17:00 35 sol sem vento 48 55

22/out 07:00 25 nublado 28 41

22/out 10:00 30 sol com vento 36 39

22/out 14:00 26 chuva 39 48

23/out 09:00 18 nublado 21 32

23/out 10:00 18 nublado 21 31

23/out 11:00 19 nublado 20 31

23/out 12:00 19 nublado 20 31

23/out 13:00 19 nublado 20 31

23/out 14:00 19 nublado com vento 26 29

23/out 17:00 21 nublado sem vento 26 28

23/out 18:00 23 sol com nuvem 27 29

23/out 19:00 21 nublado 26 28

No primeiro dia de coleta, houve variação na dinâmica climática, com uma manhã ensolarada e com vento, para uma tarde nublada. As temperaturas saíram de 23°C T1 E 39°C T2, alcançado as temperaturas máximas de 45°C T1 E 51°C T2.

Resultados que vão bem além da base estabelecida para banho, que segundo (SODRE, 2010) deve ser de 34ºC, mínimo. Deve-se ressaltar que o vento é um fator físico que influencia negativamente, pois quanto mais forte o vento, menor será a

(21)

temperatura do ar, o que favorece o aumento da umidade relativa do ar. O vento acaba desempenhando um papel de sumidouro, retirando calor do sistema por convecção.

No segundo dia, houve sol com a presença de ventos fracos em alguns momentos, e as temperaturas alcançaram 48°C T1 e 58°C T2, perdendo apenas 3°C até às cinco horas da tarde.

No terceiro dia, temperatura ambiente variou de 23°C a 29°C, contudo o dia foi ensolarado com pouco vento, o que propiciou os sistemas atingirem temperaturas máximas de 48°C em T1 e 58°C em T2. O projeto foca na utilização deste sistema para o abastecimento exclusivo para banho, no entanto, em áreas com menor incidência de ventos pode-se alimentar outros usos.

No quarto dia, foram registradas temperaturas variando de 20°C a 30°C, em um dia com condições climáticas semelhantes ao terceiro dia, onde o sistema alcançou as mesmas temperaturas.

No quinto dia, às sete da manhã não havia a presença de vento e mesmo com a temperatura ambiente em 22°, os sistemas apresentavam as seguintes temperaturas: T1- 28°C e T2- 41°C. Embora T1 tenha ficado 6 graus abaixo do desejado para o conforto térmico do usuário, T2 mostrou excelente capacidade para manter a água aquecida. Esta eficiência se dá em virtude da diferença de materiais utilizados na confecção dos boilers.

No sexto dia, o céu permaneceu nublado, havendo presença de sol apenas no final da tarde, a partir das quatro horas. A temperatura ambiente variou entre 20°C e 30°C, e os sistemas apresentaram máximas de 48°C e 55°C, sendo T1 e T2, respectivamente. Cabe ressaltar a capacidade de absorção de calor por parte da placa coletora, que mesmo com o céu nublado conseguiu levar a temperatura à 38°C (T1) e 42°C (T2) às dez da manhã e levando o sistema à atingir o pico de temperatura às cinco da tarde.

No sétimo dia, a manhã amanheceu parcialmente nublada, com presença de sol às dez horas, onde foram coletadas as temperaturas: 36°C em T1 e 39°C em T2.

Mesmo com a presença de chuva durante as duas outras coletas realizadas às duas e às cinco da tarde, o sistema atingiu temperaturas máximas de 39°C e 48°C em T1 e T2, respectivamente.

O oitavo dia de coleta seguiu uma rotina diferente, já que as temperaturas foram coletadas de hora em hora, das oito da manhã às sete da noite. Esta foi realizada com o céu encoberto praticamente o dia inteiro, havendo a presença de sol com muitas

(22)

nuvens apenas na medição realizada às seis horas da tarde. Este dia foi onde o sistema operou em condição extrema, a ausência do sol na totalidade das coletas, já que na última coleta realizada às sete horas, o céu já estava nublado novamente. A temperatura ambiente variou de 18°C a 23°, e os sistemas mantiveram a água aquecida sempre em valores superiores aos dos coletados para temperatura ambiente. As máximas obtidas foram de 27°C (T1) e 32°C (T2). O sistema T2 não apresentou aquecimento da água, foi apenas perdendo a energia acumulada no dia anterior. Já T1, mesmo ficando abaixo do valor estipulado para o conforto térmico do usuário (34ºC), apresentava às oito horas da manhã 21°C e atingiu o pico de 27°C às seis horas da tarde, momento em que houve a parca presença de atividade solar.

A compilação dos resultados acerca do conforto térmicos dos usuários T1 e T2, são apresentados nos gráficos 4 e 5 a seguir. O ciclo de variação de temperatura em T1 e T2, são apresentados no gráfico 6.

Gráfico 4 – Ensaio conforto térmico do usuário T1

25 26 27 25

23

27 29 28 20

27 30 30 22

29 36

31 20

30 35

25 30 23

39

45 48

45

26 40

48 46

27 35

45 48 47

28 35

49 48

26 38

48

28 36

0 10 20 30 40 50 60

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

TEMPERATURA EM °C

NÚMERO DE COLETAS T1

CICLO DE VARIAÇÃO DE TEMPERATURA T1

TEMPERATURA AMBIENTE T1

(23)

Gráfico 5 - Ensaio conforto térmico T2

Gráfico 6 - Ensaio do conforto térmico ao usuário

A partir deste ensaio, comprovou-se que os sistemas operam dentro da temperatura ideal pra banho de 34ºC mesmo em dias nublados com curtos períodos de sol, revelando a capacidade de o coletor elevar a temperatura da água muito além

0 0

25 26 27 25

0 0 0

23 27 29 28 20

27 30 30 22

29 36 31

20 30 35

25 30 26

0 0 39

48 51

0 38

58 55 39 48

58 56

40 40

58 57

41 41

58 53

38 52

55

41 39 48

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

TEMPERATURA EM °C

NÚMERO DE COLETAS T2

CICLO DE VARIAÇÃO DE TEMPERATURA T2

TEMPERATURA AMBIENTE T2

0 20 40 60 80 100 120 140 160

07:00 10:00 14:00 17:00 07:00 14:00 17:00 07:00 10:00 14:00 17:00 07:00 10:00 14:00 17:00 07:00 10:00 14:00 17:00 19:11 06:40 07:00 10:00 17:00 07:00 10:00 14:00 08:00 10:00 14:00 17:00

1 2 3 4 5 6 7 8

Temperatura em °C

Número de dias de coleta CICLO DE VARIAÇÃO DE TEMPERATURA EM T1 E T2

(24)

da temperatura ideal para banho, cabendo ressaltar também o reservatório T2 que apresentou eficiência na manutenção da temperatura da água de um dia para o outro, superior a T1.

No dia vinte e três de Outubro foram realizadas medições de hora em hora, em um dia totalmente nublado, com pouca ou nenhuma presença de sol. Esta coleta foi de suma importância tendo em vista que se faz necessário analisar a capacidade dos sistemas operarem fora da zona de conforto, conforme demonstra a tabela 2.

Tabela 2 – Coleta de temperatura em dia com céu encoberto

Dia Hora Temperatura ambiente (C°) Condição climática T1 (C°) T2 (C°)

23/out 08:00 18 céu encoberto 21 32

23/out 18:00 23 sol com muitas nuvens 27 29

Este é um dos principais desafios de qualquer sistema de aquecimento termo solar, operar em dias em que a incidência da radiação solar é muito baixa. A ausência de radiação nas horas da manhã é altamente prejudicial aos sistemas, tendo em vista que atingem seus picos de temperatura às duas da tarde. Como se pode ver na tabela, a temperatura ambiente variou apenas 1°C até às três da tarde, quando passou de 19°C para 20°C. Os sistemas apresentaram temperaturas superiores às temperaturas ambiente, mostrando a eficiência das placas coletoras, mesmo sem a incidência solar direta e a presença de vento em algumas horas do dia. As temperaturas máximas obtidas foram de 27°C (T1) e 32°C (T2). Fica evidente que o sistema T2 não absorveu energia durante o dia, foi apenas dissipando a que havia acumulado no dia anterior.

Sua temperatura às oito da manhã era de 32°C, oscilou entre 31°C e 29°C, mas passou a maior parte do tempo entre 31°C e 28°C. Contudo, deve-se destacar a sensibilidade das placas coletoras as variações de temperatura, pois quando houve um aumento de 2°C na temperatura ambiente às seis horas da tarde, os sistemas

(25)

registraram um aumento de 1°C. Deve se destacar também a variação de 28% em T1 e de 12,5% em T2. Conforme gráfico 6.

Gráfico 6 - Temperatura ambiente X Temperatura da Água

3.2 Custos do protótipo

O custo total do projeto foi de 101,67 R$. Atendendo os principais focos do projeto que eram o fechamento dos ciclos produtivos, através do reaproveitamento de matérias, além de apresentar uma opção economicamente viável para a população de baixa renda uma opção ao chuveiro elétrico. A Tabela de Custo do Protótipo apresenta os custos do sistema executado (Apêndice D)

Segundo EPE (2014) o consumo residencial brasileiro da classe C/D é de 157 Kwh. Se multiplicarmos esse consumo médio pela tarifa da distribuidora de energia local (Companhia Energética de Brasília – CEB), que é de 0,36931 reais, segundo ANEEL, chegaremos a um custo mensal de 58 reais. O chuveiro consome mensalmente, de forma isolada, 74,4kWh, o equivalente a quase 50% do consumo total de uma residência. Logo, ao substituirmos o chuveiro elétrico por um sistema de termo solar de baixo custo, haveria uma economia de 27,50 reais, por mês.

A partir do desenvolvimento de um aquecedor solar eficiente utilizando material reciclado, reutilizado e de baixo custo prova-se que é plenamente possível difundir as tecnologias sustentáveis para universalizar o acesso à energia elétrica no Brasil reduzindo a dependência da geração hidrelétrica, alterando sua matriz para energia

0 10 20 30 40

09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00

TEMPERATURA EM °C

HORÁRIO DA COLETA

TEMPERATURA AMBIENTE X TEMPERATURA DA ÁGUA

(26)

renovável de menor impacto ambiental, reduzindo custos com geração, transmissão e distribuição, e reduzindo a vulnerabilidade do sistema energético brasileiro ante as oscilações do ciclo hidrológico.

O ensaio de capacidade térmica mostra a eficiência do reservatório em manter a água aquecida. O resultado foi que mesmo em um dia atipicamente encoberto e com bastante vento, a água manteve-se aquecida de forma constante.

Apesar da enorme eficiência no aquecimento da água e armazenamento de energia térmica, o sistema necessita de ajustes. O tipo de boiler interferiu diretamente nos resultados obtidos. O boiler T1 apresentou oscilações influenciadas pelas condições climáticas, e diferenças significativas na eficiência térmica em relação ao boiler T2. Para justificar tal fenômeno existem as hipóteses de que o formato do boiler ou a altura da lâmina d’água interferem na transmissão de energia. Estas hipóteses devem ser testadas em outra ocasião.

3.3 Fatores Intervenientes

Com o intuito de analisar a interferência dos fatores intervenientes no rendimento do ASBC, foram utilizadas as temperaturas do ar e da água, proveniente do boiler; a umidade relativa e velocidade do vento, coletados no CELOG, seguindo uma escala de temporal que simula horários de banho. Além de dados de nebulosidade e insolação obtidos através de estações do INMET (Apêndice C e E).

Pôde-se observar que a temperatura da água no coletor é sensível às alterações dos parâmetros meteorológicos, os quais possuem interferências entre si.

Segundo (ALBUQUERQUE, 2002) a diminuição da radiação ocasiona uma redução na temperatura, a qual causa aumento da umidade. Nos dias em que isso se sucedeu, foram verificadas temperaturas inferiores aos dias em que esse cenário não aconteceu. Havendo ação dos ventos, está diminuição será ainda maior.

O gráfico 7 expressa a relação entre a temperatura da água e umidade do ar.

Observa-se que a umidade do ar apresentou uma relação inversamente proporcional com a temperatura da água dentro do coletor. No dia 31/05 as 14:00, por exemplo, foi aferido um dado de umidade do ar de 34%, enquanto nosso sistema conseguiu manter

(27)

a água em 54ºC. A relação oposta também fica muito clara, quando contrapomos os 71,5% de umidade com uma temperatura da água de 34º no dia 24/05

Gráfico 7 – Relação entre a temperatura da água e umidade do ar

Em outros momentos, as intercorrências da temperatura, radiação e umidade são irrelevantes, e a redução na temperatura da água se dá puramente em função do vento, conforme gráfico 8.

Gráfico 8 – Relação entre temperatura da água e velocidade do vento

Pode-se notar que a resposta do sistema em relação à ação da velocidade do vento, segue o que foi descrito por (UNGER, 1990). Quando houve presença de vento superior a 1 m/s, foi verificado a redução da temperatura da água dentro do sistema, como no dia 25/05 onde mediu-se uma velocidade do vento de 3,1 m/s e a temperatura

(28)

da água ficou em 34ºC, limite do conforto térmico do usuário. A influencia do vento fica clara, haja vista que essa medição foi feita as 17h, horário em que normalmente apresentam-se temperaturas superiores, já que o sistema ficou exposto a atividade solar por todo o dia.

Quanto maior o vento, menor será a temperatura do ar, o que favorece o aumento da umidade relativa do ar (ZILLES, 1990). Em circunstâncias de ventos fracos (girando em torno de 1 m/s), a interferência no rendimento é desprezível e a temperatura da água será mais suscetíva as variações de umidade e da radiação período onde provavelmente houve a presença de nuvens e chuva. Este fato foi observado com clareza no dia 27/05, onde a velocidade do vento ficou dentro do padrão citado acima, e mesmo com 8,7 horas de exposição direta ao sol, a umidade relativa do ar na casa dos 65% se mostrou um fator preponderante na temperatura de apenas 37ºC, as 17h.

Outro fator analisado foi a inclinação dos coletores, sendo que os que operam no hemisfério Sul, devem ser orientados para o norte verdadeiro e seguir a inclinação com ângulo igual ao da latitude do lugar. Como o sistema estudado utiliza o mecanismo de termossifão, o coletor deve ser inclinado com mais de 10º, somados ao ângulo de latitude. Este acréscimo ao ângulo de inclinação visa facilitar o mecanismo termossifão e equiponderar a variação anual da declinação do sol, com o

intuito de que a radiação seja sempre a mais perpendicular possível (SIQUEIRA, 1983). No sistema foi empregada uma inclinação de 10º, em virtude da

latitude negativa (-16º) e da correção do terreno.

A Insolação, sumarizada como as horas em que houve atividade solar, segue uma relação direta com o aquecimento da água dentro do sistema. Nos dias 23, 25 e 31/05 houve a maior disponibilidade de sol/h, e o sistema respondeu com as maiores temperaturas. Contudo, a Insolação se revela como um fator menos influente, quando comparada à umidade do ar e velocidade do vento. Contudo, não foi possível estabelecer uma relação clara da influencia dos dois fatores sobe a Insolação.

4. CONCLUSÕES E RECOMENDAÇÕES

Como esperado, de acordo com a literatura e especificações técnicas, os sistemas operaram abaixo das temperaturas ideais de 34°C (Sódre, 2010), em condições sem radiação solar. Por se tratar de uma tecnologia social, esta difere em vários pontos dos sistemas de aquecimento solar tradicionais. Nos sistemas produzidos

(29)

industrialmente, existem resistência elétrica e termostato, que em dias onde há radiação solar é insipida são acionados e aquecem a água.

O ensaio de eficiência da placa de policarbonato aponta eficácia do protótipo. A partir da comparação entre a temperatura ambiente e a temperatura da água observamos um aumento da segunda em relação à primeira. Um dado relevante é a temperatura da água atingida no horário de 7h em que, mesmo havendo a menor temperatura ambiente e advinda de um período sem incidência solar, observa-se elevada temperatura da água, comprovando o aquecimento através de energia gerada no dia anterior.

Para futuros estudos vale ressaltar a importância de se pensar em como solucionar o aquecimento nos dias chuvosos e nublados, a fim de trazer maior conforto ao usuário.

Os resultados obtidos revelam que o sistema termo solar T2, é capaz de alcançar a temperatura ideal para banho, e mais importante, mantê-la aquecida no reservatório térmico, conferindo total conforto ao usuário em todos os horários de banho propostos.

Enquanto o sistema T1 se mostrou também eficaz em alcançar as temperaturas ideais e mantê-las durante o mesmo dia, contudo, havendo uma ineficiência na manutenção da temperatura de um dia para o outro, como foi atestado no Ensaio de Conforto Térmico do Usuário.

O sistema de mostrou altamente dependente dos fatores intervenientes. Ele se comporta de maneira diferente quando há altas/baixas taxas de umidade do ar, velocidade do vento superior a 1m/s, alto/baixo grau de insolação e condições de temperatura não favoráveis ao aquecimento da água. Observou-se que a umidade do ar pode representar um sumidouro de energia tão relevante quanto o vento, contrariando o que era esperado no estudo, onde era esperado que esse tivesse papel protagonista. Para futuras analises, deve-se esmiuçar qual o grau de interferência na capacidade de aquecer e manter aquecida a água, em relação a velocidade do vento, insolação e umidade do ar.

É muito importante focar em estudos específicos que trabalhem acerca do reservatório térmico, afim de buscar uma eficiência térmica que seja equivalente aos modelos de reservatórios industriais, não obstante, com a utilização de matérias que apresentem baixo custo e fácil acesso. As estações do ano são um fator que também deve ser considerado, bem como os impactos da ação das chuvas, vento e radiação solar global. Visando comparar os diferentes níveis de interferência de acordo com a

(30)

sazonalidade, e comparar a capacidade de aquecimento durante todo o ano, sugere- se que os ensaios sejam feitos durante todo o ano.

O Brasil tem potencial para ter a energia solar como alternativa imediata às usinas termelétricas, acionadas regularmente em períodos de estiagem, e que suprem a demanda gerada pela indústria. Essa oscilação deixa a população suscetível a variação de preço e abastecimento haja vista a energia termelétrica ser cara e o abastecimento prioritário da indústria que, segundo dados do Atlas da Energia Elétrica do Brasil da ANEEL, é o principal consumidor de energia no Brasil e no mundo.

5. ABSTRACT

This coursework is about an experimental study that has the objective to build a prototype of a thermo-solar heater for domestic showers, with the utilization of the polycarbonate as a solar collector and recyclable materials to produce the thermic source, in order to reduce the cost of the heating system and diminish the environmental impact created by the non-renewable energy sources, and the demand of the hydroelectric power plants. Our main goal is to present an alternative solution to the actual usage of energy in residences, knowing that the shower represents 48, 7%

of a common residence where four people live. Tests were realized to evaluate the efficiency of the thermo-solar heating system and its practical applications for a viability study.

Key-words: Energy economy. Alternative sources. Polycarbonate. Prototype.Thermo- solar heater

6. REFERÊNCIAS

ABRAVA. Manual de capacitação em projetos de sistemas de aquecimento solar.

ABRAVA, 2008. Disponível em <

http://www.forumclima.pr.gov.br/arquivos/File/manual >. Acesso em: Março de 2016.

ABRADE. Perdas nas distribuições: Baixa tensão, Altos prejuízos. ABRADE, 2013. Associacao Brasileira de Distribuidores de Energia Elétrica

ALBUQUERQUE. T. T. de A.; BARCELLOS. K. M..; LYRA. R. F. da F. Influência dos Parâmetros Meteorológicos sobre a Eficiência de um Coletor Solar Plano Destinado a Aquecimento de Água na Região de Macéio-Al. Alagoas, 2002.

AMORIM, A.K.B.; NARDI, I.R. de ; NERY, V. Del Water conservation and effluent minimization: Case study of a poultry slaughterhouse, Resources, Conservation and Recycling, v. 51, p. 93– 100, 2007.

(31)

EPE, Anuário Estatístico de Energia Elétrica 2014, ano base 2013. EPE, Empresa de Pesquisa Energética

BEZERRA, A.M., Aplicações térmicas da energia solar, Editora Universitária - UFPb, João Pessoa, 2001.

BEZERRA, J.M., Análise de um Sistema Alternativo para Aquecimento de água por Energia Solar, 1999. 101f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Centro de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, Programa de Pós- Graduação em Engenharia Mecânica, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal.

COSTA, Raimundo Nonato Almeida. Viabilidades térmica, econômica e de matérias de um sistema solar de aquecimento de água de baixo custo para fins residenciais / Raimundo Nonato de Almeida Costa – Natal, RN, 2007.

FANTINELLI, J. T., Tecnologia solar de interesse social e baixo custo para aquecimento de água na moradia, Dissertação de Mestrado da Faculdade de Engenharia Mecânica da ÚNICAMP, Campinas - São Paulo, 2002.

GRUPO DE ESTUDOS EM ENERGIA DA PUC‐MG. Noções iniciais sobre aquecimento solar. Rede Brasil de capacitação em aquecimento solar, 2013.

Disponível em: <http://www.mesasolar.org.uy/archivos/Nocoes.pdf>;. Acesso em:

Março de 2016.

IPEA, 2013. TEXTO PARA DISCUSSÃO- 1812, 2013; Energia Fotovoltaica Ligada à Rede Elétrica: Atratividade para o Consumidor Final e Possíveis Impactos no Sistema Elétrico. Disponível em < http://repositorio.ipea.gov.br/ > >. Acesso em:

Agosto de 2015.

PEA. Manual de construção de aquecedor termo solar. Universidade Católica de Brasília, 2014. [Não publicado]

NOTA TÉCNICA EPE, 2014. Análise da Inserção da Geração Solar na Matriz Elétrica Brasileira. Disponível em: <http://www.epe.gov.br/geracao/Documents >.

Acesso em: Agosto de 2015.

NCEP/NCAR 1996. 40-year Reanalysis Project. Bulletin of the American Meteorological Society

PROCEL. “Pesquisa de posse de equipamentos e hábitos de uso: ano base 2005”.

PROCEL-ELETROBRAS, Disponível em: <http://www.eletrobras.gov.br> Acesso em Abril de 2016

RELATÓTRIO 2012, 2013. Agência Nacional de Energia Elétrica– ANEEL. Disponível em: http:www.aneel.gov.br . Acesso em: Março de 2016.

G. Antônio de Mello Júnior, Estudo comparativo da eficiência de métodos alternativos de aquecimento da água por energia solar. Revista Mackenzie de Engenharia e Computação, São Paulo, v. 13, n. 1, p. 101-116, out. 2013

Secretaria de Energia Elétrica, Departamento de Monitoramento do Sistema Elétrico, MME. BOLETIM MENSAL DE MONITORAMENTO DO SISTEMA ELÉTRICO

(32)

BRASILEIRO (2014). Disponível em:

<http:www.mme.gov.br/see/menu/publicações>. Acesso em: Maio de 2016

SINIGAGLIA, Tiago. Dimensionamento de um aquecedor solar de baixo custo:

reservatório térmico alternativo. Horizontina: 2014. 39 p. Sociedade do Sol – www.sociedadedosol.org.br >. Acesso em: Maio de 2016.

SIQUEIRA, Débora Abrahão, 1984. Estudo de desempenho do aquecedor solar de baixo custo – Uberlândia. Dissertação de Mestrado da Universidade Federal de Uberlândia-MG, 1983.

SWERA, 2006. Atlas Brasileiro de energia Solar; 1a Edição. Disponível em: <

http://www.ccst.inpe.br/wp-content/themes/ccst-2.0/pdf/atlas_solar-reduced.pdf>.

Acesso em: Maio de 2016

Trends in Renewable Energies, SolarAcess.com, Canadian Association for Renewable Energies, 2005-2007. Acesso em: Maio de 2016

VARELLA, F.K.O.M., Tecnologia solar residencial: inserção de aquecedores solares de água no Distrito de Barão Geraldo – Campinas, Dissertação de Mestrado da Faculdade de Engenharia Mecânica da UNICAMP, Campinas-São Paulo, 2004.

SODRÉ, D. Construção e análise de desempenho de um sistema de aquecimento solar de água utilizando placa de policarbonato como superfície absorvedora.

Dissertação (Mestrado em Tecnologia de Materiais; Projetos Mecânicos;

Termociências) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2010.

INMET – Instituto Nacional de Meterologia. Disponível em:

<http://www.inmet.gov.br/portal/index.php?r=clima/mesTempo>. Acesso em: 03 mai.

2016

INPE - Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Disponível em:

<http://clima1.cptec.inpe.br/estacoes/pt#>>. Acesso em: 03 mai. 2016

UNGER, T. A. Estudos Sobre a Aplicação da Energia Solar Efetuados no M.I.T. V Congresso Brasileiro de Energia, v. 1, p. 193 – 204, 1990.

ZILLES, R; CORBELLA, O. D. Comparação Experimental de Testes de Coletores Solares Planos com Simulador e com Radiação Solar. V Congresso Brasileiro de Energia. v. 1, p. 161-170, 1990.

(33)

APÊNDICE A – Área de Estudo

Figura 1 – Universidade Católica de Brasília. (Google Earth,2015)

Figura 2 - Campo Escola de Tecnologia Social (CELOGS)

(34)

APÊNDICE B – Montagem do Sistema

Figura 1: Marcação da placa. Figura 2 : corte da placa

Figura 3 : Marcação do Tubo PVC Figura 4: Corte superior do tubo

(35)

Figura 5 – Corte lateral do tubo Figura 6- Mistura para vedação das frestas.

Figura 7: Vedação entre tubo e placa de Figura 8 – Coletor solar finalizado policarbonato

(36)

Figura 9- Teste de vazamento Figura 10- Pintura do coletor solar

Figura 11 – Reservatório de água fria Figura 12– Respiro

(37)

APÊNDICE C – Modelo de tabela utilizada nos ensaios e monitoramento dos fatores intervenientes.

Tabela 1 – Ensaio de conforto térmico ao usuário

Tabela 2 – Monitoramento dos fatores intervenientes

(38)

APÊNDICE D – Custo do protótipo

Material Unidade Quantidade Custo unitário (R$) Custo total (R$)

Placa Policarbonato m 1 reaproveitamento 0

Tubo PVC (32mm) m 3 7,24 21,72

Mangueira de

silicone m 2 1,51 3,02

Cap (Tampão) unid 2 1,66 3,32

Joelho 90 unid 3 1,92 5,76

Sold. Luva unid 2 1,55 3,1

Engate rápido unid 5 4,87 24,35

Rosca T unid 1 2,31 2,34

Adaptador de

Mangueira unid 1 0.98 0,98

Torneira PVC unid 1 4,18 4,18

Tinta preta unid 1 12,9 12,9

Resina para

laminação unid 1 15 15

Massa plástica unid 1 5 5

Boiler alternativo unid 1 reaproveitamento 0

Reservatório de

água fria unid 1 reaproveitamento 0

TOTAL 101,67

(39)

APÊNDICE E - Tabela Dados INMET