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RAFAEL FRANCHIN

Aquecedor solar otimizado em relação ao seu desempenho e montagem com baixo custo para comunidades carentes Trabalho

de

Graduação

Interdisciplinar

apresentado à FACULDADE DE ARQUITETURA E URBANISMO DA UNIVERSIDADE PRESBITERIANA MACKENZIE,

como

requisito

parcial

para

obtenção do título de BACHAREL em DESENHO INDUSTRIAL – HABILITAÇÂO EM PROJETO DE PRODUTO.

Orientador: Professor Me. Ivo Eduardo Roman Pons São Paulo 2010


Rafael Franchin

Aquecedor solar otimizado em relação ao seu desempenho e montagem com baixo custo para comunidades carentes Trabalho de Graduação Interdisciplinar apresentado ARQUITETURA UNIVERSIDADE

à E

FACULDADE

DE

URBANISMO

DA

PRESBITERIANA

MACKENZIE, como requisito parcial para Aprovado em

obtenção do título de BACHAREL em DESENHO INDUSTRIAL – HABILITAÇÂO EM PROJETO DE PRODUTO. BANCA EXAMINADORA

______________________________________________________________________________ Prof. Ms. Ivo Eduardo Roman Pons – Orientador ______________________________________________________________________________ Prof. Dr. Marcelo Oliveira ______________________________________________________________________________

2


À minha mãe, meu pai e ao meu irmão, por estarem sempre ao meu lado me apoiando e confiando na minha capacidade.

3


Agradecimentos

Ao meu orientador, Ivo Eduardo Roman Pons, pelo incentivo,

paciência e por tudo o que me ensinou durante o desenvolvimento do trabalho.

Ao professor Marcelo Oliveira, por me ajudar com as questões

técnicas do produto.

Ao pessoal do Projeto Arrastão, por me auxiliarem nas visitas

à comunidade Jardim Vale das Flores.

À Gabriela Gobbi, minha namorada, pela ajuda e paciência.

Especialmente ao meu pai e à minha mãe, por toda a ajuda,

carinho e pelas horas de discussão sobre o projeto.

4


5


Resumo

Podemos considerar o Brasil um país privilegiado com relação à incidência de energia solar, porém essa energia

sem custo, que não se esgota ou polui, não é aproveitada em sua totalidade. Sendo assim, este projeto é baseado na preocupação da população em situação de baixa renda com gastos relativos à energia elétrica e em alternativas de geração de energia a partir de fontes renováveis. Assim foi projetado um aquecedor solar otimizado em relação ao seu processo de fabricação, desempenho e montagem, com baixo custo, beneficiando o meio ambiente e reduzindo o valor da conta de energia elétrica dos usuários a fim de acumular mais renda para eles. Para o desenvolvimento deste projeto foram estudados os tipos de aquecedores disponíveis no mercado, seus prós e contras, além de visitas e pesquisas na comunidade Jardim Vale das Flores (Campo Limpo, São Paulo – Capital), para uma possível instalação deste equipamento nas residências visando à disseminação do produto pela comunidade. Palavras-chave: Energia Solar, Sustentabilidade, Aquecedor Solar.

6


Abstract

Brazil is a privileged country when we talk about the incidence of solar energy, but this energy without cost,

which doesn’t fade or pollute, is not explored in full. Because of that, this project is based on the concern of the population living in low income with expenses related to electricity and on the alternative energy generation from renewable resources. So we designed a solar heater optimized in relation to its manufacturing process, performance and installation, with low cost, benefiting the environment and reducing energy bills of these communities in order to earn more income for them. To develop this project we studied the types of solar heater available on the market, their pros and cons, besides visiting the community Jardim Vale das Flores (Campo Limpo, São Paulo – Capital), for a possible installation of this equipment in homes in order to spread the product in the community. Keywords: Solar Energy, Susteinability, Solar Heater.

7


Lista de ilustrações Fig. 1 – Roda de Ecoconcepção Fig. 2 – Esquema linear unidirecional da economia Fig. 3 – A História das Coisas Fig. 4 – Panela de Mouchot Fig. 5 – Forno de Telkes Fig. 6 – Esquema simplificado geral de aquecedor solar de água quente doméstica Fig. 7 – Sistema solar passivo – Termo-sifão Fig. 8 – Sistema solar ativo Fig. 9 – Percurso do sol em meses diferentes Fig. 10 – Painel sobre o telhado Fig. 11 – Painel sobre a laje Fig. 12 – Painel fixado na parede Fig. 13 – Painel coletor solar tradicional Fig. 14 – Corte e encaixe da placa coletora do ASBC Fig. 15 – Esquema simplificado do ASBC. Fig. 16 - Esquema de encaixe das garrafas, caixas de leite e tubos Fig. 23 – Esquema de funcionamento do tubo à vácuo Fig. 22 – Aquecedor solar de tubos à vácuo Fig. 23 – Placa solar evaporadora Fig. 26 – Banheiro da Dª Elza Fig. 24 – Relógios de luz Fig. 27 - À esq. casa da Creunice e à dir. Casa da Dª Elza Fig. 25 – Relógios de luz Fig. 28 - Verticalização e obstrução do sol Fig. 25 – Casa da Dª Elza Fig. 29 - Visita à comunidade Fig. 30 - Análise de cenário

8

16 18 19 24 24 24 26 26 27 27 27 27 28 30 30 31 32 32 33 37 37 37 37 37 37 38 39


Fig. 31 - Média anual de insolação diária no Brasil (horas). Fig. 32 - Sistema 1 Fig. 33 - Sistema 2 Fig. 34 - Sistema 3 Fig. 35 - Sistema 4 Fig. 36 - Tipos de ligações entre painéis Fig. 37 - Sistema escolhido Fig. 38 - Estudos de forma do perfil em alumínio  Fig. 39 - Acabamentos Fig. 40 - Acabamentos Fig. 41 - Rendering Fig. 42 - Vista explodida Fig. 43 - Vistas Fig. 44 - Protótipos e testes Fig. 45 - Protótipos e testes Fig. 45 - Análise de cenário com o aquecedor solar Fig. 46 - Análise de ciclo de vida qualitativa

42 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 69 70 71 72

Gráf. 1 – Insolação x horário do dia Gráf. 2 – Temperaturas máximas e preços Gráf. 3 - Estrutura da Oferta Interna Segundo a Natureza da Fonte Primária de Geração Gráf. 4 – Emissões de CO2 relacionadas ao consumo de energia Gráf. 5 – Evolução do mercado de aquecimento solar brasileiro. 

27 34 40 41 44

Lista de tabelas Tab. 1 - Recursos energéticos renováveis e uso Tab. 2 - Materiais de armazenamento de energia térmica

21 25

9


SUMÁRIO INTRODUÇÃO CAPÍTULO 1 – O valor do design de produto

13 15

1.1 – Design X Ecodesign

15

1.2 – Análise da situação do design atual

17

3.1.2 – Análise de cenário

39

3.2 – Dados energéticos

40

3.3 – Por que aquecedor solar?

43

CAPÍTULO 4 – Desenvolvimento

45

4.1 – Metodologia do Projeto

45

23

4.2 – Briefing

49

2.1 – Histórico do aquecimento solar

23

4.3 – Painéis Semânticos

50

2.2 – Especificações dos aquecedores solares

24

4.4 - Clínicas

54

2.3 – Tipos de aquecedores

28

4.4.1 - Sistemas

54

2.3.1 – Aquecedor Solar Tradicional

28

4.4.2 - Morfologia

60

2.3.2 – Aquecedor Solar de Baixo Custo

29

4.4.3 - Acabamentos

61

2.3.3 – Aquecedor Solar de Garrafas PET

31

4.4 - Rendering

63

2.3.4 – Aquecedor Solar de Tubos à Vácuo

32

4.5 - Desenho técnico

67

2.3.5 – Aquecedor Solar à Gás

33

4.6 - Protótipos e testes

69

34

4.6 - Análise de cenário com o aquecedor solar

71

4.7 - Análise de ciclo de vida qualitativa

72

CAPÍTULO 2 - Aquecimento solar

2.4 – Análise dos aquecedores pesquisados CAPÍTULO 3 – Problematização 3.1 – Estudo de caso 3.1.1 - Avaliação do problema

10

35 35 35

Conclusão

73

Referências

74


11


12


INTRODUÇÃO

INTRODUÇÃO

O desenvolvimento desse produto baseia-

valores mais sustentáveis e o design é uma das principais

se na preocupação atual de pessoas em situação

ferramentas para promover esses novos valores. Oitenta

de baixa renda com os gastos de energia elétrica e

por cento do impacto ambiental dos produtos, serviços

no uso de novas alternativas de energia a partir de

e infra-estruturas ao nosso redor são determinados pelo

fontes renováveis. O Brasil, sendo um país privilegiado

designer1. A partir dessa afirmação, o produto proposto

em relação à incidência de Sol, não faz uso dessa

pretende beneficiar os usuários reduzindo os gastos

energia como deveria fazer. Uma energia sem custo e

mensais com energia elétrica, utilizar fonte de energia

sustentável.

renovável e reduzir os impactos ambientais gerados

pela ativação das usinas termoelétricas nos horários de

Avaliando o mercado de aquecedores solares,

muitos produtos hoje são comercializados e até mesmo

sobrecarregamento de energia.

seus manuais são colocados à disposição na internet

para execução, seguindo a linha do “faça você mesmo”.

a sustentabilidade será uma condição totalmente

Entretanto, os comercializados possuem custos que não

indispensável para o ato de projetar, o aquecedor solar

são acessíveis as classes sociais mais baixas e os outros,

é um projeto que exprime a responsabilidade e uso

apesar do manual, necessitam de um conhecimento

consciente de energia extraída de fonte renovável e não

técnico

e

poluente, além de reutilizar óleo em seu sistema. A idéia

instalação. Além disso, as partes são vendidas em locais

aqui é apontar os principais aquecedores solares, fazer

diferentes, aumentando a chance de erro em relação

uma análise de seus defeitos e qualidades, verificar o

para

realizar

a

execução,

montagem

Acreditando que em um futuro próximo

ao funcionamento correto do produto.

Cada vez mais nota-se como a sociedade busca

(1)  Dados estatísticos citados em “Design Council”, Annual Review 2002 (Londres: Design Council, 2002).

13


| introdução

potencial energético brasileiro e desenvolver um sob

comunidade permitiram a visualização e entendimento

a luz da sustentabilidade que possa atingir pessoas

da necessidade dos moradores em relação ao alto preço

em situação de baixa renda, descomplicando seu uso,

da conta de luz e como o uso do aquecedor solar poderia

permitindo que essa tecnologia chegue a mais lares

trazer benefícios aos usuários e ao meio ambiente.

brasileiros e proporcione redução dos gastos com energia elétrica.

Para experimentações, testes e estudos de caso

foi selecionada a comunidade Jardim Vale das Flores que fica na zona sul de São Paulo, no bairro Campo Limpo, que possui auxílio da ONG Projeto Arrastão2, a qual facilitou o acesso e o estudo feito com alguns moradores. Foi observado que a regularização dos relógios de luz em cada casa feita recentemente pela prefeitura eliminou as ligações amadoras e conseqüentemente obrigou o pagamento correto de acordo com o gasto real de energia. As visitas feitas à (2)  Construída a base apoiada nas áreas pedagógica, social e cultural, o Projeto Arrastão é uma organização social sem fins lucrativos legalmente constituída em 7 de agosto de 1968, tendo como missão transformar cidadão capazes de transformar a realidade e o meio em que vivem.

14


DESIGN DE PRODUT

CAPÍTULO 1 – O valor do design de produto 1.1 – Design X Ecodesign

nota-se como mantém a sua essência, porém cada vez se torna mais amplo. O surgimento de segmentações

Em 1588, o termo design foi mencionado pelo

no design é resultado de uma necessidade de

Oxford Dictionary como, resumidamente, “um plano

entendimento e aprofundamento maior em cada sub-

desenvolvido pelo homem ou um esquema que possa

área. Uma dessas segmentações, a qual foi escolhida

ser realizado”. Com o passar dos séculos, essa definição

para desenvolvimento desse projeto é o ecodesign que,

não deixou de ser verdadeira, entretanto alguns aspectos

como a palavra já diz, se trata da junção da ecologia ao

passaram a ser levados em consideração e tomaram

design.

grande

importância.

Passados

quatro

séculos,

a

Ecologia é definida por: “Parte da biologia

enciclopédia Larousse Cultural define em 1998 o design

que tem por objetivo o estudo das relações dos seres

como uma “disciplina que visa uma harmonização do

vivos com o seu meio natural e da sua adaptação ao

ambiente humano, englobando, desde a concepção

ambiente físico [...]” (Larousse Cultural, 1998, p. 2014).

e criação de objetos de uso cotidiano até projetos de

Para Manzini e Vezzoli, o ecodesign “[...] sintetiza um

urbanismo”. Em 2008, os designers Carlo Vezzoli e Ezio

vasto conjunto de atividades projetuais que tendem

Manzini definem o design, de forma mais abrangente,

a enfrentar os temas postos pela questão ambiental

como “um conjunto de atividades projetuais que

partindo do ponto inicial, isto é, do redesenho dos

compreende desde o projeto territorial, também

próprios produtos” (2008, p. 17).

o projeto gráfico, passando ainda pelo projeto de

arquitetura até os bens de consumo”.

que ecologia e design andam juntos se complementando,

mostrando como cada indivíduo está ligado entre si,

Analisando a evolução das definições do termo,

Baseado nas informações acima, pode-se dizer

15


| o valor do design de produto

da mesma maneira que o planeta também é parte dessa ligação e, portanto cada parte possui sua importância para que o conjunto se mantenha funcionando. O ecodesign busca uma reflexão sobre o projetar nos tempos atuais, aliviando a economia, reduzindo

o

uso

não

renováveis,

os

impactos

do

produto

de

recursos

diminuindo ambientais

sem

perder

desempenho ou qualidade, visando um desenvolvimento mais sustentável.

Pode ser considerado

um ecoproduto aquele que possui

uma

preocupação

ambiental em cada etapa de seu desenvolvimento, desde a extração da matéria prima até o fim de sua vida útil.

16

Fig. 1 – Roda de Ecoconcepção (KAZAZIAN, 2005).


| o valor do design de produto

1.2 – Análise da situação do design atual

objetos que são instantaneamente lançados enquanto suas funções ainda permanecem válidas. Por outro lado, a intensificação do uso transforma esse sistema

A primeira rede internacional de designers

valorizando e prolongando a vida útil dos produtos e

que trabalham para um desenvolvimento sustentável,

assim contribuindo com sua verdadeira funcionalidade,

intitulada O2, foi fundada em 1988 e tem como um de

diminuindo o descarte desnecessário do mesmo.

seus fundadores Thierry Kazazian. Em seu livro, Kazazian

Entretanto, o que sustenta mercado atual é justamente

(2005) aponta a ligação entre sociedade, consumo,

esse processo de obsolescência, que faz o consumidor

economia e meio ambiente e propõe soluções para

comprar sem necessitar, gerando mais lixo e esgotando

produtos mais ecológicos. Um dos pontos relevantes é

a natureza.

quando o autor fala sobre o produto leve, uma evolução

dos que atualmente são comercializados. Este busca a

da migração da posse para o serviço. Sabendo que um

satisfação do cliente mais pela utilização do que pela

carro, em média, fica parado 92% do tempo, seria mais

posse. Essa posse, a qual o consumidor moderno é

adequado um serviço de locação de veículos de acordo

induzido pelas variadas informações que chegam até

com a necessidade de mobilidade do que possuir um

ele, induz ao consumo exagerado, fazendo com que

veículo. Nesse exemplo o produto perde a significação

a natureza não tenha tempo de renovar a matéria

de objeto possuído que tinha pós revolução industrial

prima extraída e absorver a quantidade de resíduos

e passa a ser valorizado pelo seu uso. Fica então a

gerados. Isso resulta na obsolescência dos objetos, que

questão: Será que é realmente necessário possuir

perdem seu valor perante a uma infinidade de novos

toda essa quantidade e variedade de produtos que são

Um exemplo interessante citado pelo autor é o

17


| o valor do design de produto

consumidos diariamente?

industrial como do tipo linear, unidirecional, a qual

Toda a vivência depositada em um objeto e

necessita de constante input de matérias primas e, como

como este desperta os sentidos é o que faz com que seja

output, apenas o aumento de resíduos, ameaçando as

carregado de significação. Entretanto, a obsolescência

reservas das quais se desenvolve. Mas esse desequilíbrio

dá um fim ao mesmo devido à aparência e moda

e consumismo não aconteceram simplesmente, foram

enquanto suas funções permanecem válidas.

planejados.

O autor descreve a economia da civilização

Fig. 2 – Esquema linear unidirecional da economia (KAZAZIAN, 2005)

18


| o valor do design de produto

de vida, que nós convertamos a compra e o uso de bens em rituais... que nós busquemos a nossa satisfação espiritual ou do nosso ego no consumo... nós precisamos que as coisas sejam consumidas, destruídas, gastas, substituídas e descartadas numa taxa continuamente crescente”. Os padrões de consumo americanos difundidos pelo mundo são resultados Fig. 3 – A História das Coisas (LEONARD, 2008)3.

de algo intencional e estudado para o crescimento da economia.

Após a Segunda Guerra Mundial, foram tomadas

O sistema linear da economia como conhecemos

algumas decisões para impulsionar a economia. O

e vivenciamos hoje não pode ser gerido num planeta

analista de vendas, Victor Lebow (1955), conhecido pela

onde os recursos pelos quais se desenvolve são finitos,

formulação do capitalismo de consumo americano,

ou seja, esse quadro precisa se adaptar a um novo modo

declarou a solução que se tornaria norma de todo o

de sustentar a economia.

sistema: “A nossa economia enormemente produtiva

requer que nós façamos do consumo o nosso modo

especializado em arquitetura e design revela uma visão

(3)  The Story of Stuff ou A História das Coisas é um documentário de 20 minutos, baseado nos padrões de consumo. Fala da extração, produção, venda, consumo e descarte e como todos os produtos em nossa vida afetam comunidades em diversos países.

O filósofo e jornalista John Tackara (2008),

mais ampla do design, dando maior destaque à sua preocupação com a ética, responsabilidade e qualidade de vida do ser humano. “[...] sustentabilidade significa

19


| o valor do design de produto

planejar ações para que as pessoas retomem o controle

Pensar nas conseqüências das ações antes de

das situações, em vez de substituí-las pela tecnologia”

promovê-las;

(THACKARA, 2008, p. 34). Enfatiza como o designer precisa ser sensível às conseqüências de qualquer passo

Pensar em fluxos de materiais e energia em

tomado, inclusive às conseqüências positivas. Para ele,

todos os sistemas projetados;

o design consciente abrange: •

Priorizar o ser humano e não tratá-lo como um

mero “fator” em um contexto mais amplo;

Esse tipo de design ultrapassa os limites do

próprio design, abrangendo áreas que valorizam o

Entregar valor às pessoas e não entregar

ser humano e a qualidade de vida, ou seja, o intuito

pessoas aos sistemas;

é projetar levando em consideração todo o sistema e suas ligações, não de acordo com a velocidade que a

Tratar o “conteúdo” como algo que se faz, não

economia e os padrões atuais exigem. Não significa

algo que se vende;

projetar com lentidão, mas com responsabilidade e conhecimento do que se está propondo. Afirma ainda

Lidar com a diferença cultural, de local e de

que para que as inovações aconteçam é vital que a visão

tempo como valores positivos, não como obstáculos;

dessas inovações sejam compartilhadas entre todos para que sejam feitos os esforços necessários para fazer

acontecer.

evitar encher o mundo com dispositivos sem sentido.

20

concentrar-se em serviços, não em coisas, e


| o valor do design de produto

A relação entre a velocidade e a energia é

mesmo em apenas dois anos, ou seja, a quantidade

exemplificada com os trens de alta velocidade alemães

de energia necessária para manter o crescimento da

e franceses. Aumentando sua velocidade de 200

economia é absurda.

para 300 quilômetros por hora, passam a consumir

aproximadamente 100% a mais de energia e fazendo

seja obtida a partir de fontes que não sejam esgotáveis e

uma analogia à economia mundial que passou a gerar

que não sejam poluentes. Para isso, existem os recursos

600 bilhões de dólares de produção do início da história

energéticos renováveis:

Para tanta energia, é necessário que a mesma

ao ano de 1900, nos dias atuais a economia cresce o

Tab. 1 - Recursos energéticos renováveis e uso

Fonte: HINRICHS, 2004.

21


| o valor do design de produto

A energia utilizada para este trabalho é a

pensados quais meios devem ser utilizados para

radiante (solar), como uma alternativa à energia elétrica

satisfazer às necessidades humanas sem esgotar os

provida de usinas hidrelétricas e termoelétricas, pois

recursos oferecidos pelo planeta.

“o Brasil tem uma situação privilegiada em um mundo

ameaçado pelas mudanças climáticas. É um dos poucos

Mundial sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento

países – e certamente a única grande economia – com

em 1987, formaliza o conceito de desenvolvimento

possibilidade de gerar toda a sua eletricidade a partir

sustentável como “o desenvolvimento que satisfaz

de fontes limpas. Cerca de 83% de nossa eletricidade

as

vem de usinas hidrelétricas, que não geram emissões

capacidade das gerações futuras de suprir suas

poluentes para a atmosfera. É uma posição invejada

próprias necessidades”. John Thackara (2008) define

por países como a China, que tem uma matriz

sustentabilidade como “[...] planejar ações para que as

energética 70% dependente do carvão, o mais poluente

pessoas retomem o controle das situações, em vez de

dos combustíveis. Mesmo a Alemanha, louvada no

substituí-las pela tecnologia”. Para Manzini e Vezzoli

mundo por suas iniciativas verdes, só produz 14% de

(2008), sustentabilidade é um objetivo a ser atingido

sua eletricidade a partir de fontes renováveis” (ARINI,

e cada nova proposta apresentada deve basear-se em

Juliana. A oportunidade brasileira. Época, São Paulo, n.

recursos renováveis, otimizar o emprego dos recursos

571, p. 121, 27 abr. 2009).

não renováveis, não acumular lixo que o ecossistema

Segundo a Organização Mundial da Saúde,

possa absorver modificando seu estado inicial e a

em 1990, um americano de classe média consumia

sociedade como um todo use de maneira sustentável

um volume de energia equivalente a 3 japoneses, 6

quantidades de energia, água, território e matéria prima

mexicanos, 14 chineses, 38 indianos, 168 bengaleses,

não renováveis.

ou 531 etíopes. Esse desequilíbrio faz com que sejam

22

O Relatório Brundtland, elaborado pela Comissão

necessidades

presentes,

sem

comprometer

a


Aquecimento solar

CAPÍTULO 2 - Aquecimento solar 2.1 – Histórico do aquecimento solar

Séc. XIX - Aquecedores de vapor solares foram 212 a.C - Arquimedes utilizou espelhos para direcionar

produzidos para movimentar motores. Em 1878,

os raios solares à uma frota hostil e atacá-la, incendiando

Mouchot fez funcionar uma máquina de impressão à

suas velas a algumas centenas de pés de distância.

vapor; Na década de 1870, no Chile, um engenho solar de 50.000 pés² foi construído fornecendo 6.000 galões

Séc. XVII - Cientistas concentraram raios solares por

diários de água fresca. O projeto utilizava telhados de

meio de lentes ou espelhos para derreter metais.

vidro inclinados sobre bandejas de água salgada. A água evaporava das bandejas, escorria pelos vidros para

Séc. XVIII - O pai da química moderna, Antoine Lavoisier,

coletores; William Adams, também na década de 1870,

atingiu temperaturas próximas a 1700°C usando o sol;

registrou que conseguiu cozinhar a comida de sete

Em 1767, o cientista suíço H. B. DeSaussure obteve

soldados em duas horas em janeiro, o mês mais frio do

temperaturas altas suficientes para cozinhar em uma

ano em Bombaim.

caixa isolada com várias camadas de vidro. Na década de 1860, o francês August Mouchot aprimorou esta técnica

Séc.XX - Na década de 1910, no Egito, um empreendimento

usando um refletor parabólico para focalizar os raios

usou uma caldeira solar para fornecer vapor para uma

solares em um recipiente de cobre escurecido contendo

operação de bombas de irrigação; Nos Estados Unidos,

comida, que foi inserido dentro de um recipiente de

Maria Telkes na década de 1950 desenvolveu e fez testes

vidro. Conseguiu ferver 3 litros de água em uma hora e

de aparelhos solares para cozimento (Fig. 5)

meia (Fig. 4)

23


| aquecimento solar

2.2 – Especificações dos aquecedores solares Os aquecedores solares atuais de água quente doméstica, em geral, possuem: Fig. 4 – Panela de Mouchot (HINRICHS, 2004)

Fig. 5 – Forno de Telkes (HINRICHS, 2004)

24

1-Reservatório

2-Coletores

3- Apoio térmico

4-Sistema geral de tubos

Fig. 6 – Esquema simplificado geral de aquecedor solar de água quente doméstica (HINRICHS, 2004).


| aquecimento solar

1-Reservatório: Tem a função de armazenar e isolar

2-Coletores: Principal componente do aquecedor solar,

termicamente o calor adquirido ao longo do dia. Um

possui como regra geral 1m² de painel coletor para

critério importante para escolha de material para

100L de água. Sua função é aquecer a água por meio da

armazenamento de calor é a sua capacidade de calor.

incidência da luz solar em sua superfície.

Materiais diferentes absorvem diferentes quantidades de calor submetidos ao mesmo aumento de temperatura. Tab. 2 - MATERIAIS DE ARMAZENAMENTO DE ENERGIA TÉRMICA

3-Apoio térmico: Sua função é auxiliar o aquecimento solar e, nos dias sem sol, garantir o aquecimento. 4-Sistema geral de tubos: Condução do fluido por todo o sistema.

Há duas formas diferentes para classificar um

sistema de aquecimento solar: sistema solar passivo (Fig. 7) e sistema solar ativo (Fig. 8). O primeiro é aquele no qual o fluido (água) aquecido necessita de uma bomba para circulação no sistema. O segundo não necessita de auxílio de fonte de energia externa para circulação do fluido, mas ocorre por meios naturais como, por exemplo, termo-sifão. *Capacidade de calor = Calor específico x densidade

Fonte: HINRICHS, 2004.

25


| aquecimento solar

Fig. 7 – Sistema solar passivo – Termo-sifão

Fig. 8 – Sistema solar ativo

No hemisfério sul, os painéis solares devem ser direcionados ao norte por causa do percurso do sol e inclinados

de acordo com a latitude local, devido à inclinação do eixo da Terra, para maior aproveitamento dos raios solares durante o dia todo. Em São Paulo, por exemplo, a latitude é de 23° e, portanto esse é o ângulo de inclinação ideal com a horizontal dos painéis solares. A figura 9 mostra o percurso do sol em meses diferentes e o gráfico 1, os níveis de insolação.

26


| aquecimento solar

Fig. 9 – Percurso do sol em meses diferentes (HINRICHS, 2005)

Gráf. 1 – Insolação x horário do dia (HINRICHS, 2005)

Os painéis solares podem ser instalados de três maneiras: Sobre o telhado (Fig. 10), sobre a laje com auxílio de

suporte (Fig. 11) ou fixado na parede também com auxílio de suporte (Fig. 12).

Fig. 10 – Painel sobre o telhado

Fig. 11 – Painel sobre a laje

Fig. 12 – Painel fixado na parede

27


| aquecimento solar

2.3 – Tipos de aquecedores

Para descrição e análise de alguns projetos foram escolhidos cinco tipos de aquecedores solares: Aquecedor

Solar tradicional, Aquecedor Solar de Baixo Custo, Aquecedor Solar de Garrafas Pet, Aquecedor Solar de Tubos à Vácuo e Aquecedor Solar à Gás.

2.3.1 – Aquecedor Solar Tradicional

O aquecedor solar tradicional é o modelo mais encontrado e fabricado industrialmente no Brasil. É comercializado juntamente com um boiler para armazenamento de água quente, reduz os gastos com energia elétrica em aproximadamente 40%, utiliza materiais em sua composição que proporcionam maior garantia em relação à durabilidade e altas temperaturas, entretanto seu preço é mais elevado e não atinge todas as classes sociais. O preço médio deste equipamento com o boiler é, em média, R$ 1.800,00 e o retorno de investimento fica em torno de dois anos. Fig. 13 – Painel coletor solar tradicional

28


| aquecimento solar

2.3.2 – Aquecedor Solar de Baixo Custo

geração de empregos e redução de emissões de CO2. O retorno de investimento é de quatro a oito meses.

O Aquecedor Solar de Baixo Custo (ASBC),

Uma das desvantagens do ASBC é que para ser

elaborado pela Sociedade do Sol (SOSOL) , é um

desenvolvido e instalado corretamente é necessário que

aquecedor solar para livre utilização da população o

o usuário tenha um nível de conhecimento técnico e

qual seu manual é disponibilizado no site da SOSOL.

experiência básica com trabalhos manuais. Outro ponto

Por não ser um produto comercializado, a proposta é

fraco é que o produto não possui nenhuma garantia em

a manufatura pelo próprio usuário, a qual os materiais

relação à durabilidade das peças e à temperatura de

são encontrados facilmente em lojas de construção,

funcionamento do sistema.

e uso do equipamento juntamente com o chuveiro

elétrico com dimmer5 para ajuste fino de temperatura.

da água, chamado termo-sifão, tipo de circulação em

Os principais objetivos são melhoria social, preservação

que a água se movimenta sem auxílio de bomba, mas

ambiental, economia de energia (pelo menos 30% do

por diferença de densidade da água devido à diferença

valor gasto com energia elétrica), possibilidade de

de temperatura. O custo de um equipamento para

4

O sistema ASBC funciona por circulação natural

atender a quatro pessoas é de aproximadamente R$ (4)  A Sociedade do Sol, tendo como sigla SOSOL, constituída em 29 de novembro de 2001 por Augustin T. Woelz é uma Associação sem fins lucrativos. Tem por finalidade desenvolver atividades relacionadas ao meio ambiente, em especial à tecnologia social na área de energia solar e renovável assim como educação ambiental, em conjunto com outras instituições.

400,00.

(5)  Controlador eletrônico de potência para o chuveiro, que permite ajuste fino de potência em relação à temperatura.

29


| aquecimento solar

Fig. 14 – Corte e encaixe da placa coletora do ASBC

Fig. 15 – Esquema simplificado do ASBC. O sol incide nas placas e aquecem a água, fazendo com que a circulação ocorra por meio do termo-sifão.

30


2.3.3 – Aquecedor Solar de Garrafas PET

| aquecimento solar

Com o propósito de diminuir os impactos

ambientais gerados pelo descarte irresponsável de embalagens, José Alcino Alano, da cidade de Tubarão, Santa Catarina, criou um aquecedor solar feito com garrafas PET, caixas de leite e materiais hidráulicos comuns, que proporciona uma economia de 30% de energia elétrica, aproximadamente. O autor abre mão dos direitos autorais do projeto, disponibiliza em seu site um manual para montagem do produto e o custo do produto final fica em torno de R$ 100,00.

É um sistema que, como o ASBC, circula por

termo-sifão, é barato, porém o nível de dificuldade apara montá-lo corretamente é relativamente alto, exigindo uma certa habilidade manual e não garantindo que o produto funcione em sua melhor capacidade.

garrafa PET tubos de PVC caixa de leite

Fig. 16 - Esquema de encaixe das garrafas, caixas de leite e tubos

31


| aquecimento solar

2.3.4 – Aquecedor Solar de Tubos à Vácuo

O aquecedor solar de tubos à vácuo possui

eficiência de 90% da energia solar incidente. Suas perdas de calor são reduzidas em relação aos demais aquecedores devido ao vácuo entre os tubos de vidro, que impede a troca de calor com o ambiente.

Sua manutenção necessária é apenas a limpeza

periódica dos tubos de vidro e não há perigo de quebra do material em dias chuvosos com granizo. O preço deste equipamento para atender de quatro a seis pessoas é, em média, R$ 2.500,00.

Fig. 22 – Aquecedor solar de tubos à vácuo

32

Fig. 23 – Esquema de funcionamento do tubo à vácuo


| aquecimento solar

2.3.5 – Aquecedor Solar à Gás

O aquecedor solar a gás utiliza o gás de geladeira

R-22 em seu sistema. Ao invés de água, o gás, que é muito sensível à qualquer tipo de movimento e fricção, percorre todo o sistema por meio de um compressor, ganhando temperatura e transfere a temperatura indiretamente à água no boiler. É um sistema que não necessita necessariamente de sol para aquecimento da água, basta ligar o compressor. O sol atua como um auxiliar: quanto mais sol o painel receber, mais rápido o gás será aquecido e menos tempo e energia serão gastos com o compressor ligado. Seu funcionamento é similar ao do ar-condicionado, ao invés de condicionamento de ar é dado condicionamento à água. O equipamento é composto por placa solar evaporadora, boiler com

Fig. 23 – Placa solar evaporadora

compressor e termostato, sendo comercializado, em média, a R$ 5.500,00 para atender à quatro pessoas. A média de gastos de energia elétrica com este aquecedor fica em torno de R$ 20,00 à R$ 30,00 por mês.

33


| aquecimento solar

2.4 – Análise dos aquecedores pesquisados

Após a pesquisa de aquecedores realizada,

foi possível notar que há um ponto onde um tipo Os dados a seguir foram obtidos a partir de pesquisas em

de público não é atendido. Percebe-se no gráfico

manuais, sites oficiais e contatos com as empresas fabricantes.

que de um lado temos o ASBC e o de PET, que

possuem custos baixos, porém não oferecem o produto acabado, é necessário comprar os Gráf. 2 – Temperaturas máximas e preços dos aquecedores pesquisados

materiais e manufaturá-lo, não tendo garantia do produto. De outro, temos o de tubos à vácuo, tradicional e de gás de geladeira, que são produtos acabados mas

apenas atendem o público de

classe social C para cima. O público da classe D e E só possui a alternativa de manufaturar um, pois os que são vendidos prontos não estão ao seu alcance financeiro. É justamente neste ponto que o aquecedor solar aqui proposto pretende atuar. O meio termo entre o mais caro e o mais barato, que desempenhe sua função com qualidade e garantia, e que não necessite de habilidades manuais para a sua construção, afinal nem todos possuem tal conhecimento.

34


Problematização

CAPÍTULO 3 – Problematização 3.1 – Estudo de caso 3.1.1 - Avaliação do problema

Para estudo de caso, foi utilizada a comunidade Jardim Vale

das Flores, no bairro do Campo Limpo, zona sul de São Paulo. Após conhecer a comunidade com apoio da ONG Projeto Arrastão, notou-se a regularização recente dos relógios de luz (Fig. 25), pois os mesmos estavam novos. Foi dito pelos moradores que devido aos inúmeros “gatos” (gíria usada para ligações amadoras a fim de utilizar energia elétrica sem pagar) a Eletropaulo regularizou todas as casas, e que também agora nem todos teriam condições de pagar o valor cobrado mensalmente.

Foram selecionadas então duas casas para as pesquisas, que

fazem parte de um projeto chamado Habitat, o qual busca a melhoria da arquitetura geral da comunidade. O arquiteto responsável pelas obras, Karlos Rupf, auxiliou na seleção das casas em que poderia ser desenvolvido o estudo. A seguir, entrevista feita com as moradoras Dª Elza e Creunice:

35


| problematização

Questionário:

6)

Um banho por dia.

7)

Dez a quinze minutos por dia.

1.

Nome/Idade/Profissão/Renda familiar mensal.

8)

Variável.

2.

Qual a sua escolaridade?

9)

Aproximadamente R$ 80,00. Atualmente não

3.

Quantas pessoas moram na sua casa?

paga a conta de energia elétrica.

4.

Você possui caixa d’água?

10)

1 lâmpada de baixo consumo apenas.

5.

Você possui chuveiro elétrico? Quantos?

6.

Quantos banhos você toma por dia?

7.

Quanto tempo você demora para tomar banho?

8.

Qual o horário que você toma banho?

9.

Qual o valor mensal gasto com energia elétrica?

1)

Creunice Pereira dos Santos/45 anos/Operadora

10.

Você utiliza lâmpadas de baixo consumo?

de caixa/R$ 1.000,00. 2)

Ensino Médio Completo

3)

5 pessoas (Ela, o marido e três filhos)

4)

Possui caixa d’água de 500L.

5)

Possui um chuveiro elétrico.

possui renda fixa.

6)

Um banho por dia.

2)

Ensino fundamental incompleto.

7)

Aproximadamente dez minutos.

3)

Duas pessoas (Ela e o filho de 16 anos).

8)

Manhã ou noite.

4)

Não possui caixa d’água.

9)

Aproximadamente R$ 150,00.

5)

Possui um chuveiro elétrico.

10)

Não possui lâmpadas de baixo consumo.

Respostas: 1)

36

Elza Maria da Silva/48 anos/Desempregada/Não


| problematização

Fig. 24 – Relógios de luz

Fig. 26 – Banheiro da Dª Elza

Fig. 25 – Relógios de luz

Fig. 25 – Casa da Dª Elza

Fig. 27 - À esq. casa da Creunice e à dir. Casa da Dª Elza

Fig. 28 - Verticalização e obstrução do sol

37


| problematização

Um dos principais problemas observados na

comunidade Jardim Vale das Flores foi a verticalização e, portanto a obstrução da luz solar (Fig. 28), essencial para o sucesso desse projeto. Então foram escolhidas essas duas casas pelos seguintes motivos: Uma possui grande incidência de sol e a outra, nenhuma praticamente. Como as duas estão lado a lado, a idéia é justamente compartilhar a energia solar que a residência mais alta recebe com a mais baixa. Pontos observados nas residências: •

Área aproveitável do telhado

Encanamento

Caixa d’água

Banheiro/chuveiro

Incidência de sol

Sombra e obstáculos

38

Fig. 29 - Visita à comunidade


| problematização

3.1.2 – Análise de cenário

Baseado nas pesquisas e visitas à comunidade Jardim Vale das Flores, o cenário em que as pessoas em situação

de baixa renda vivem hoje é o seguinte:

Fig. 30 - Análise de cenário

39


| problematização

3.2 – Dados energéticos

Em 21 de janeiro de 2008, a prefeitura de São Paulo regulamentou a lei nº 14.459, em decreto nº 49.148, que

obriga a instalação de aquecimento solar em todas as novas edificações, residenciais ou não.

Ao lado, o gráfico mostra as fontes primárias de geração de energia elétrica no Brasil em 2008, segundo o BEN6

2009, elaborado pela EPE7 :

Gráf. 3 - Energia Elétrica: Estrutura da Oferta Interna Segundo a Natureza da Fonte Primária de Geração Brasil 2008. Fonte: BEN, 2009

(6)  O Balanço Energético Nacional (BEN) documenta e divulga, anualmente, extensa pesquisa e a contabilidade relativas à oferta e consumo de energia no Brasil, contemplando as atividades de extração de recursos energéticos primários, sua conversão em formas secundárias, a importação e exportação, a distribuição e o uso final da energia. (7)  A Empresa de Pesquisa Energética (EPE) é uma empresa pública com finalidade de prestar serviços na área de estudos e pesquisas destinados a subsidiar o planejamento do setor energético, tais como energia elétrica, petróleo e gás natural e seus derivados, carvão mineral, fontes energéticas renováveis e eficiência energética, dentre outras.

40


| problematização

Segundo o BEN 2010, em 2009 a participação de renováveis na produção de energia elétrica no Brasil superou

90%, sendo 85% de origem hidráulica, incluindo o montante importado de Itaipu Binacional. O gráfico abaixo mostra as emissões de CO2 relacionadas ao consumo de energia de 2000 à 2009 no Brasil:

Gráf. 4 – Emissões de CO2 relacionadas ao consumo de energia

41


| problematização

Essa

queda

decorre

da

maior

participação das fontes renováveis de energia na matriz nacional. A demanda total de eletricidade em 2009 atingiu 509,5 TWh (Terawatt hora), sendo 433,1 TWh de origem hidráulica e 8,7 TWh do total consumido por residências. O consumo per capita mensal ficou em 43,8 KWh.

A irradiação solar no Brasil é

bastante satisfatória. Uma das piores áreas de irradiação no país é em Santa Catarina e mesmo assim é 30% maior que a média da Alemanha8. Assim, temos grande potencial para o uso da energia solar, possibilitando um

grande

crescimento

do

setor

de

aquecimento.

(8)  Dados do Departamento Nacional de Aquecimento Solar da ABRAVA.

42

Fig. 31 - Média anual de insolação diária no Brasil (horas). Fonte: Atlas solarimétrico do Brasil.


| problematização

3.3 – Por que aquecedor solar?

sistema.

Carlos Faria, diretor da ABRAVA10 , aponta

a

o aquecimento solar como uma solução confiável

hidroeletricidade e os combustíveis fósseis das usinas

e disponível em todo o país para atender setores

termoelétricas. Entre seus benefícios principais estão

residenciais, industriais e terciários garantindo maior

evitar construções de novas hidrelétricas, que possuem

segurança e diversificação da matriz energética brasileira,

seu impacto no ecossistema, evitar a sobrecarga

se apoiando no fato de que 73,1% das residências no

da demanda de eletricidade nos horários de pico e

país possuem chuveiro elétrico11, conhecido por seu

diminuição de gás carbônico enviado à atmosfera pelas

alto consumo energético. Entretanto o mercado de

usinas termoelétricas. É interessante observar que a

aquecedores solares ainda é modesto, não chegando a

cada KWh de energia elétrica economizada é evitada a

300 mil por ano comparado aos chuveiros que chegam

emissão de 0,6 Kg de gás carbônico à atmosfera9. Por

a 12 milhões por ano12.

exemplo, um chuveiro elétrico de potência igual a 5 KW

ligado durante uma hora por dia, emite 1095 Kg de gás

responsável pela maior fatia do consumo de energia

carbônico por ano. Considerando o uso do aquecedor

de uma casa, em torno de 22,9%. Emerson Salvador,

solar em 70% do ano, afinal há dias em que é necessário

chefe da divisão de Suporte Técnico de Conservação de

Os

aquecedores

solares

substituem

o auxílio de apoio elétrico, 766,5 Kg de gás carbônico emitido seria evitado ao ano pelo simples uso desse

Segundo a Eletrobras, o chuveiro elétrico é

(10)  Associação Aquecimento.

Brasileira

de

Ar-condicionado,

Ventilação

e

(11)  Dados da Eletrobras. (9)  Sociedade do Sol (2008).

(12)  Dados do Departamento Nacional de Aquecimento Solar da ABRAVA.

43


| problematização

Energia da Eletrobras/Procel afirma que 60% da carga do sistema nos horários de pico (entre 18 horas e 20 horas) é puxada pelos chuveiros.

De acordo com o Departamento Nacional de

Aquecimento Solar (DASOL), a cada m² de coletor solar instalado, utilizado durante um ano, equivale a:

Gráf. 5 – Evolução do mercado de aquecimento solar brasileiro. Fonte: DASOL

56 m² de áreas inundadas (hidrelétricas); 215 quilos de lenha; 66 litros de diesel; 55 quilos de gás.

Pretende-se projetar então um aquecedor solar

que reduza significativamente o orçamento mensal de energia elétrica visando maior acumulação de capital para as pessoas em situação de baixa renda, seja de fácil montagem, que possua preço acessível e que também tenha um bom desempenho, evitando ligações amadoras, além de diversificar a matriz energética brasileira diminuindo a emissão de gás carbônico à atmosfera pela ativação das termoelétricas.

44


Desenvolvimento

CAPÍTULO 4 – Desenvolvimento 4.1 – Metodologia do Projeto

Para metodologia do projeto foi utilizado como base o livro

“Das coisas nascem coisas”, de Bruno Munari (1999) juntamente com alguns conceitos do livro “Desenvolvimento de produtos sustentáveis”, de Carlo Vezolli e Ezio Manzini (2008). A metodologia ficou definida da seguinte maneira: - Problema: O problema é resultado de uma necessidade. No quadro avaliado, o problema identificado é que as pessoas em situação de baixa renda estão sofrendo com o alto valor cobrado pela energia elétrica devido à regularização recente dos relógios de luz pela prefeitura e não tem condições financeiras para adquirir um aquecedor solar ou habilidades manuais para executar os projetos disponibilizados na internet.

45


| desenvolvimento

- Definição do problema:

Materiais possíveis:

Definir o problema ajuda a definir os limites dos quais o projetista irá trabalhar. Pode-se definir então um

1.

Alumínio

aquecedor solar para pessoas de baixa renda, otimizado

2.

Cobre

em relação ao seu processo de fabricação e montagem,

3.

Vidro

adequado para habitações de periferia em metrópoles

4.

Plásticos variados

como São Paulo, desenvolvimento em 3 meses.

5.

Borracha

6.

outros

- Componentes do problema: Consiste na divisão do problema em partes menores

Processos de fabricação

para evidenciá-los e resolvê-los um de cada vez. Aquecimento de água no Brasil 1.

Tipos de aquecimento para água de banho:

1.

Extrusão

2.

Solda ou cola

3.

Montagem

4.

Elementos de fixação

elétrico X solar 2.

Consumo de energia do chuveiro elétrico e

Concorrentes

emissão de gases 3.

46

Situação em locais onde está o público alvo

1.

Aq. Solar. Tradicional

2.

Aq. Solar de Baixo Custo (ASBC)


| desenvolvimento

3.

Aq. Solar de PET

- Análise de cenário

4.

Aq. Solar de tubos à vácuo

A análise de cenário consiste na avaliação do problema

5.

Aq. Solar à gás

em seu contexto, ou seja, traçar todas as fases que levam ao problema no cenário atual.

Público alvo: - Análise de ciclo de vida qualitativa do chuveiro 1.

Faixa salarial / cultural

A análise do ciclo de vida qualitativa avalia todos os

2.

Conta de luz

processos do produto, desde a extração da matéria

3.

Perfil de moradia/família / forma de construção

prima até o descarte. É agrupado nas seguintes fases:

4.

Planta da casa/banheiro/caixa d’água/laje

Pré-produção, produção, distribuição, uso e descarte.

- Coleta de dados

- Criatividade

A coleta de dados se baseia nos componentes do

A criatividade apresenta-se como idéias a partir de

problema. Todas as informações coletadas estão no

todas as informações já coletadas até aqui e não uma

decorrer do trabalho.

idéia simplesmente intuitiva.

- Análise de dados

- Materiais e Tecnologia

A análise de cada componente do problema foi feita

Pequena coleta informações de materiais e tecnologia

para estruturação e entendimento do problema.

disponíveis no mercado para a construção do produto.

47


| desenvolvimento

- Experimentação

- Análise de cenário com o novo produto

Neste etapa são experimentados materiais e feitos testes

Uma nova análise de cenário é feita para avaliar o

de diferentes formas para se atingir bons resultados.

cenário após a utilização do novo produto.

- Modelo

- Análise de ciclo de vida qualitativa do aquecedor

A partir das experimentações, são construídos modelos

Uma análise de ciclo de vida qualitativa do aquecedor

com fins particulares, levando em conta um ou

é feita para comparação em relação ao produto

mais pontos em especial, para avaliar desempenhos

anteriormente utilizado para avaliação dos pontos

individualmente. Posteriormente, um modelo final é

melhorados.

construído levando em conta todos os testes feitos anteriormente.

- Solução Enfim, a solução é resultado de todo o processo acima

- Verificação

descrito.

A verificação é feita apresentando o produto a alguns usuários e pedindo-lhes opiniões sobre o mesmo. - Desenho Construtivo Os

desenhos

construtivos

comunicam

todas

as

informações de confecção do protótipo e evidenciam todos os aspectos do produto.

48


| desenvolvimento

4.2 – Briefing

Projetar um painel ou coletor solar que:

- Utilize alumínio como material de captação solar e condução de calor ao invés do cobre, pois o mesmo também possui boa condutibilidade e seu preço gira em torno de R$ 15,00 o quilo, sendo que o cobre é R$ 38,00 o quilo. - Possua uma lâmina de vidro temperado para efeito estufa e aumento de temperatura. - Possua superfície para absorção do sol otimizada por meio de uma morfologia que tenha um melhor aproveitamento dos raios solares durante todo o dia. - Superfície de absorção enegrecida para melhor absorção do sol. - Utilize placa de tubos de creme dental reciclados para isolamento térmico. - Tenha o óleo reutilizado (de cozinha, ou outro) como condutor de calor. - Utilize uma serpentina de alumínio para condução de calor dentro da caixa d’água. - Utilize como apoio elétrico o próprio chuveiro elétrico para os dias que estiverem nublados e que não seja possível obter calor pelo aquecedor.

49


| desenvolvimento

4.3 – Painéis Semânticos

50

Arquitetura estudada


| desenvolvimento

Hobbies

51


| desenvolvimento

PĂşblico alvo

52


| desenvolvimento

Materiais

53


| desenvolvimento

4.4 – Clínicas 4.4.1 - Sistemas Para

as

primeiras

clínicas, optou-se por fazer alguns estudos de possíveis sistemas que seriam viáveis para a utilização no projeto.

Fig. 32 - Sistema 1

54


| desenvolvimento

Fig. 33 - Sistema 2

55


| desenvolvimento

Fig. 34 - Sistema 3

56


| desenvolvimento

Fig. 35 - Sistema 4

57


| desenvolvimento

Estes são dois estudos feitos a respeito da ligação entre os painéis solares:

1.

2.

Fig. 36 - Tipos de ligações entre painéis

58


| desenvolvimento

O

sistema

continuidade

ao

escolhido

para

desenvolvimento

dar do

projeto foi o sistema 1, devido à sua simplicidade e para não encarecer o produto final. O tipo de ligação julgado mais adequado foi o tipo 2, pois faz com que o óleo aqueça e circule independentemente em cada painél.

Fig. 37 - Sistema escolhido

59


| desenvolvimento

4.3.2 – Morfologia

Na

etapa,

segunda

foram

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

feitos

estudos de formas em relação

a

superfície

coletora para um melhor aproveitamento do sol. O perfil 4 foi escolhido, devido a sua superfície ondulada, que aumenta a área de contato com o sol e pelos seus tubos possuírem que

formato

favorecem

a

transferência de calor.

Pretende-se usar

alumínio 6063, uma liga que garante resistência e boa condutibilidade térmica.

60

Fig. 38 - Estudos de forma do perfil em alumínio


| desenvolvimento

4.4.3 - Acabamentos

Fig. 39 - Acabamentos

61


| desenvolvimento

Fig. 40 - Acabamentos

62


| desenvolvimento

4.4 - Rendering

Fig. 41 - Rendering

63


| desenvolvimento

Fig. 42 - Vista explodida

64


| desenvolvimento

Fig. 43 - Vistas

65


Simulação do desenho técnico segundo a ABNT | desenvolvimento

Painel solar Rafael Franchin Prof. Ivo Pons

66

8D3 Escala 1:8

01


| desenvolvimento

4.5 - Desenho tĂŠcnico

Vista frontal ESC 1:4

Vista lateral ESC 1:5

67


| desenvolvimento

Vista superior ESC 1:8

68


| desenvolvimento

4.6 - Protótipos e testes

Para

executar

testes

de

aquecimento de água e óleo, foi feito um protótipo do painel do aquecedor solar ASBC em escala reduzida (1: 5), citado no capítulo 2. Este painel possui uma placa de forro de PVC como superfície coletora e tubos de PVC.

O primeiro teste foi feito

com água apenas para entendimento melhor do sistema. O equipamento foi montado e colocado no sol por cerca de 3 horas, atingindo uma temperatura de 42°C da água. Fig. 44 - Protótipos e testes

69


| desenvolvimento

No

utilizou-se

segundo

teste

óleo

soja

de

executado, no

sistema

juntamente com uma serpentina de tubo de cobre para avaliar o efeito. O painel ficou exposto por cerca de 3 horas no sol, e atingiu a temperatura de 46,9°C na superfície do painel, chegando a ter uma leve deformação devido ao PVC não resistir à altas temperaturas. O óleo circulou no sistema, porém mais lentamente que a água.

Fig. 45 - Protótipos e testes

70


| desenvolvimento

4.6 - Análise de cenário com o aquecedor solar Fig. 45 - Análise de cenário com o aquecedor solar

A idéia é que o chuveiro sirva como apoio elétrico para os dias nublados e seja ativado quando necessário.

71


| desenvolvimento

4.7 - Anรกlise de ciclo de vida qualitativa

Fig. 46 - Anรกlise de ciclo de vida qualitativa

72


Conclusão

Com base nos estudos feitos a respeito de design e sua influência social, ambiental e econômica, e sobre

a situação energética no Brasil, foi observado que há um grande potencial para uso da energia solar como uma alternativa a energia elétrica utilizada pelos chuveiros e que a união dessas duas tecnologias trará resultados positivos para os usuários, meio ambiente e economia. Seus benefícios principais são a redução do orçamento mensal de energia elétrica dos usuários, redução significativa das emissões de gás carbônico e diversificação da matriz energética brasileira, evitando sobrecargas e agregando mais uma possibilidade de fonte de energia renovável ao Brasil.

Com as pesquisas feitas sobre os aquecedores no mercado, foi possível concluir que as classes sociais mais

baixas não são atendidas de forma significativa em relação ao aquecimento solar, pois só possuímos aquecedores prontos e acabados para as pessoas com condições financeiras mais altas.

A comunidade Jardim Vale das Flores foi escolhida para as pesquisas por possuir parcerias com o Projeto

Arrastão, o qual facilitou o trabalho, e também por estar localizado no bairro do Campo Limpo, que tem o índice de desenvolvimento humano (ONU/PNUD, 2002) avaliado como “muito baixo” e está entre as piores classificações na escala de problemas e urgências da capital paulista no mapa da Exclusão/Inclusão Social (PUC-SP/Pólis, 2000).

Durante o desenvolvimento do produto muitas dificuldades surgiram, principalmente em relação à engenharia,

química e física, o que dificultou muitas vezes o avanço do projeto, pois fez-se necessário se aprofundar um pouco nessas questões mais técnicas. E o que de verdade mostrou se todas as teorias criadas funcionariam foi a construção do protótipo, que permitiu o contato físico e visual com o sistema para perceber que ele realmente funcionava.

É importante ressaltar que este projeto é muito amplo e seria necessário envolver diversos profissionais para se

obter resultados mais consistentes em relação ao produto físico. Entretanto, apesar das dificuldades encontradas, foi um trabalho que resultou em um grande crescimento profissional, pois me fez perceber como é primordial utilizar o design para identificar problemas na sociedade e agir para que os novos projetos de produtos atinjam maiores níveis de sustentabilidade e reflitam cada vez mais positivamente na sociedade e no planeta.

73


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77


Trabalho de graduação interdisciplinar - TGI