pmd ii final fip-moc 2010
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Apresentação do Aquecedor Solar ASBCTRANSCRIPT
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o PROJETO
MULTIDISCIPLINAR II
Aquecedor Solar
Tutor: Ramon Alves de Oliveira
•Gestão Ambiental
•Cálculo II
•Física I
•Desenho Técnico
•Introdução à Ciência da
Computação (ICC)
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o TEMA:
A energia renovável aplicada na redução da energia
convencional a (Elétrica).
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Introdução
• O município de Montes Claros está situado ao norte doEstado de Minas Gerais, o clima é do tipo tropicalsemi-árido, quente e seco, com períodos de chuvasconcentradas entre os meses de outubro a março,estando assim, a maior parte do ano sobre forteincidência solar. Por esse motivo, percebe-se umfavorecimento da implementação e utilização dosbenefícios da energia renovável através do aquecedorsolar no local, sendo desenvolvido para famílias debaixa renda e, com intuito de redução no consumo deenergia elétrica.
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• A conversão direta da energia solar em energia
elétrica ocorre pelos efeitos da radiação (calor e
luz) sobre determinados materiais,
particularmente os semicondutores.
• No caso do aquecedor solar é conhecido como
termoelétrico e é a radiação solar que atinge
uma superfície escura e é transformada em calor
que aquecerá certa quantidade de água.
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Em tempos de sustentabilidade, investir emenergia solar é lei. Desde julho de 2008 éobrigatório na cidade de São Paulo o uso deaquecedores solares em residências comquatro ou mais banheiros, no sistema deaquecimento de piscinas e emestabelecimentos que fazem uso intensivo deágua quente, tais como academias, hotéis,clínicas, entre outros, conforme determina oartigo 3 da lei municipal 14.459/07.
A volta dos sistemas de
aquecimento solar
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A lei também define que residências novas
com até três dormitórios tenham pelo menos a
infraestrutura instalada para futuramente
receber o sistema de aquecimento, isto é:
tubulação em cobre ou em outro material
adequado à água quente, tal como o CPVC.
Outras cidades como Ribeirão Pires (SP),
Jundiaí e Campo Grande (SP) criaram leis de
incentivo ao uso de aquecedor solar.
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PROBLEMAS:
• Qual é o custo do equipamento?
• Qual é o ganho do equipamento X luz?
• Quais são as condições climáticas da região?
• Qual é o tempo médio dos banhos?
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• É um equipamento utilizado para o Aquecimentoda água pelo calor do sol e seu armazenamentopara uso posterior. É composto por coletoressolares (placas), onde ocorre o Aquecimento daágua através dos raios solares e um reservatóriotérmico (boiler), onde é armazenada a ÁguaQuente para ser utilizada posteriormente, tendoem vista que a maior utilização é no períodonoturno, quando não temos mais sol.
O que é um Aquecedor Solar?
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Qual temperatura a água pode atingir
com um sistema de Aquecimento
Solar?
• A temperatura obtida na água com o uso de um
Aquecedor Solar dependerá de fatores diversos
como: região, tecnologia empregada, tipo de
aplicação, época do ano, condições
climatológicas e características relacionadas às
condições de instalação.
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o OBJETIVO GERAL:
Conhecer e Analisar os benefícios da energia
renovável através do Aquecedor Solar.
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Objetivo Específicos
Gestão Ambiental
• Conhecer os tipos de energia.
• Conhecer as características do local de estudo .
• Conhecer a eficácia da implementação da energia solar.
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Objetivo Específicos
Cálculo II
Estabelecer uma relação entre o consumo de energia e o valor pago.
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Objetivo Específicos
Física I
Melhorar o consumo de energia elétrica nas casas através do aquecedor solar.
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Objetivo Específicos
Desenho Técnico
Representar o projeto arquitetônico no local onde será instalado o projeto do aquecedor solar.
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Objetivo Específicos
Introdução a Ciência da Computação (ICC)
• Elaborar uma planilha eletrônica, para calcular os dados coletados.
• Fazer a montagem dos gráficos dos mesmos
• Desenvolver um sistema de divulgação do projeto, com a criação de um blog.
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JUSTIFICATIVA
• Justifica-se por este projeto a viabilidade de implementação doaquecedor solar através da energia renovável com o propósito deredução de custo, consumo de energia convencional (elétrica) epreservação dos recursos naturais.
• Analisando as demais fontes de energia existente, podemosnotar que grande parte não é renovável e além do mais degradao meio ambiente, fazendo-se necessário uma mudança de hábitoo mais rápido possível quanto ao consumo consciente deenergia.
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MetodologiaFabricação e Montagem do Aquecedor Solar –ASBC
Detalhe do corte no tubo
Montagem do Forro PVC
no tubo
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Teste de Estanqueidade
(vazamentos).
Pintura do Forro PVC
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Coletor Montado
Coletor Instalado
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Coletor instalado no telhado
Reservatório instalado
dentro do telhado
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Detalhe da Bóia
e do Pescador
Medição da Temperatura no
Reservatório
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Temperatura às 16:00 Horas
(no Reservatório)
Temperatura às 20:00 Horas. (no Chuveiro)
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Montagem da tubulação
no Chuveiro
Registro de água quente
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Entrada água
quente e fria no Chuveiro
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Metodologia
Para avaliação do sistema, foram registrados dados duas vezes ao dia (8:00 h e
15:00 h), horários de maior incidência solar, durante o mês de Setembro,
relativo à temperatura da água no reservatório. Foram utilizados dois
instrumentos de medição.
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O termômetro de contato digital.
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Radiômetro portátil (Raytec)
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A diferença máxima de temperatura da água no reservatório foi usada para
calcular a quantidade de energia gerada pelo sistema por meio da formula de
calorimetria
Q = m x c x ∆t
A energia produzida pelo sistema em Kcal foi dividida pelo fator de
conversão (860) para quantificá-la em kWh
(1 kWh equivale a 860Kcal)
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Para o cálculo do consumo de um chuveiro elétrico na posição inverno de
5.500 Watts ou 5,5 KW, foi utilizada a equação para Cálculo de Consumo de
Energia equipamentos elétricos, conforme orientação da Companhia
Energética de Minas Gerais (CEMIG).
Equação para Cálculo de Consumo de Energia:
E = P x T x Np x Nd
1000
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Desenho do Aquecedor Solar
ASBC
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Funcionamento Básico do
Aquecedor Solar
• Ver vídeo
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Análise dos Dados
• Cálculo da quantidade de água consumida.
• Os primeiros dados dizem respeito ao cálculo da
quantidade de água consumida por banho no chuveiro,
buscou-se levantar a vazão do chuveiro e o tempo de
banho dos moradores. A análise dos dados obtidos na
pesquisa permitiu ver de forma clara os reais dados.
• Percebe-se que a média de tempo de banho foi
introduzida na pesquisa para melhor coleta dos dados
sendo assim a quantidade necessária para um banho
será de 40 litros, sendo 2 banhos por dia, cada morador
então gastará 80 litros por dia.
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• O sistema gera certa quantidade de energia, sendo
necessária a utilização de uma formula de calorimetria
para extrair esses dados. A energia produzida pelo sistema
em Kcal foi dividida pelo fator conversão (860) para
quantificá-la em kWh ( 1kWh equivale a 860 Kcal ).
• Observamos que a temperatura do aquecedor tem sidosatisfatória alcançando a média de 25,4° na parte da
manhã e na parte da tarde chegando à incrível média de42,36°.
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• Já que o sistema tem a incrível capacidade de
esquentar a água em altas temperaturas faz com
que o aquecedor seja viável para implementação
nas residências de classe baixa.
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A QUANTIDADE DE ENERGIA GERADA
PELO SISTEMA
• A diferença máxima de temperatura da água no reservatório foi usada
para calcular a quantidade de energia gerada pelo sistema por meio da
formula de calorimetria
• Q = m x c x ∆t, segundo luz; Álvares.
• Onde:
• Q = Energia produzida em cal.
• m = massa da água em g.
• c = Calor específico cal/g.°C. (para a água esse valor é 1,0 cal/g.°C.)
• ∆t = Variação da temperatura (°C).
• Q=250000g x 1 x 16,96
• Q=4240000 / 1000
• Q=4240 Kcal
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• A energia produzida pelo sistema em Kcal foi dividida pelo
fator de conversão (860) para quantificá-la em kWh (1 kWh
equivale a 860Kcal).
• E=Q / 860
• E=4240 / 860
• E=4,93 KW.
• Este valor obtido é o correspondente a energia gerada pelo
aquecedor para aquecer a caixa d’água.
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• Para o cálculo do consumo de um chuveiro elétrico na
posição inverno de 5.500 Watts ou 5,5 KW, foi utilizada a
equação para Cálculo de Consumo de Energia equipamentos
elétricos, conforme orientação da Companhia Energética de
Minas Gerais (CEMIG).
• Fizemos uma análise da quantidade de tempo de banhos de
cada usuário da família, antes da instalação do aquecedor
solar, ao qual descrevemos uma tabela no período de
02/08/2010 a 31/08/2010, para calcularmos a energia
produzida pelo chuveiro elétrico e depois comparar a
quantidade de energia produzida pelo aquecedor solar.
CÁLCULO DO CONSUMO DO
CHUVEIRO
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Equação para Cálculo de
Consumo de Energia• E = P x T x Np x Nd
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• Onde:
• E = Energia necessária em kWh por mês.
• P = Potência do Chuveiro
• T = Tempo do banho em horas
• Np = Número de pessoas usuárias.
• Nd = Número de dias do mês.
• E= 5500 x 0.16 x 4 x 30
• E= 105600 / 1000
• E= 105,6 Kwh
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• Este é o consumo de energia gasta pelo
chuveiro elétrico por mês, antes da instalação
do aquecedor. Para se obter o valor pago pela
utilização apenas do chuveiro elétrico na conta,
basta multiplicar 105,6 pelo valor que é cobrado
por cada kWh. Portanto:
• 105,6 x 0,57827139 = R$61,06
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CÁLCULO DO CONSUMO MÉDIO
ANUAL DO AQUECEDOR
• Para se calcular o consumo médio anual, basta fazer a média
do consumo (kWh). O cálculo se dá da seguinte maneira:
• Cada mês há um consumo (kWh), então subtrai-se de cada um
o valor 32 Kwh, que corresponde à diferença entre a
quantidade de energia das contas no mês de setembro e
outubro.
• 104+96+101+105+94+94+97+89+76+67+91+85/ 12 =
1099/12 = 91,5
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Custo do Aquecedor Solar
O Aquecedor Solar de Baixo Custo ficou pelo
valor de
R$ 265,40
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Comparações do nosso Aquecedor
com o valor de outros
Aquecedores encontrados no
comércio de Montes Claros
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1º Orçamento, Piscina & Lazer
Preço à vista
R$ 3.500,00 ou em
4 X de
R$ 875,00
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2º Orçamento, Alcsol
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Comparando
Nosso Aquecedor R$ 265,40
Piscina & Lazer R$ 3.500,00 em 4x R$ 875,00
Alcsol, Aquecedor de 200 L R$ 2.050,00
400 L R$ 3.150,00
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CONCLUSÃO
Com esse projeto, analisamos a viabilidade econômica para a
substituição do chuveiro elétrico, sendo desenvolvido com intuito de
demonstrar a eficiência do aquecedor solar de baixo custo e também
contribuir na conscientização e atenção das pessoas para os
problemas do meio ambiente.
Tínhamos como finalidade a economia de energia elétrica e
beneficiar o meio ambiente com a utilização de energia solar, sendo
que, o sol é uma fonte de energia limpa, inesgotável, renovável, não
polui o meio ambiente e é gratuita.
O aquecedor solar foi construído com materiais de baixo custo,
utilizando placas de PVC, e apresentou desempenho satisfatório.
Temos que nos conscientizar da importância de preservarmos as
condições ambientais do nosso planeta, visto que, corremos um
grande risco da falta de energia.
Devemos divulgar os benefícios do aquecedor solar, e, com isso,
garantir a preservação do nosso planeta, através de métodos tão
simples e baratos.
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REFERÊNCIAS
BIBLIOGRÁFICAS
REFERÊNCIAS:
LUZ, ANTÔNIO MÁXIMO RIBEIRO DA; ÁLVARES, BEATRIZ ALVARENGA. Curso de Física, 6°. Ed. São Paulo:
2005 2 v.
CIDADES SOLARES, Seminário de Cidades Solares. Disponível em: htpp://www.cidadessolares.org.br. Acessado
em 19/09/2010.
SOCIEDADE DO SOL, Manual de montagem do Aquecedor Solar Baixo Custo. Disponível em
htpp://www.sociedadedosol.org.br. Acessado em 20/05/2010.
BELOSOL, Aquecedor Solar Belosol. Disponível em htpp://www.belosol.com.br. Acessado em 28/08/2010.
TRANSEN AQUECEDOR SOLAR, SENAI, Manual de aquecimento Solar.
ICON TECNOLOGIA E SERVIÇOS, Termografia, princípios, aplicações e qualidade. VERATTI, ATTÍLIO BRUNO.
RODRIGUES, DÉLCIO; MATAJS, ROBERTO. Um banho de sol para o Brasil: O que os Aquecedores Solares
podem fazer pelo meio ambiente e sociedade, São Lourenço da Serra, Vitae Civillis, 2004.
LORENZETTI. Manual, instalação e dados técnicos chuveiros elétricos. Disponível em
htpp://www.lorenzetti.com.br. Acessado em 02/10/2010.
CEMIG. Simulador de Consumo de energia de aparelhos eletrodomésticos. Disponível em
http:www.cemig.com.br. Acessado em 23/08/2010.
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ANEXOS
CUSTO DO AQUECEDOR SOLARDENOMINAÇÃO QUANTIDADE UNIDADE VALOR UNIT. R$ VALOR TOTAL R$
Forro PVC espessura 10 mm 8 Metro R$ 2,80 R$ 22,40
Caixa D'água 250 Litros 1 Peça R$ 90,00 R$ 90,00
Tubo PVC Ф 32 mm * 6 Metro R$ 3,00 R$ 18,00
Tubo PVC Ф 1/2" * 6 Metro R$ 1,50 R$ 9,00
União PVC Ф 32 mm 2 Peça R$ 6,00 R$ 12,00
Joelho 90° PVC Ф 32 mm 4 Peça R$ 1,50 R$ 6,00
Flange Ф 32 mm 2 Peça R$ 8,00 R$ 16,00
Flange Ф 1/2" 2 Peça R$ 6,00 R$ 32,00
Bóia Ф 1/2" 1 Peça R$ 4,50 R$ 4,50
Tampão Ф 32 mm 2 Peça R$ 2,00 R$ 4,00
Tinta Preta Fosca 900 ml 1 Lata R$ 18,00 R$ 18,00
Cola PVC 1 Tubo R$ 4,50 R$ 4,50
Cola Araldite 24 Horas 1 Caixa R$ 18,00 R$ 18,00
Eletroduto flexível Ф 3/4" 1 Metro R$ 2,00 R$ 2,00
Registro de esfera Ф 32 mm 1 Peça R$ 6,00 R$ 6,00
Fita Terflon 1 Caixa R$ 3,00 R$ 3,00
Total R$ 265,40
Observação:
* Dependendo da distância entre Coletor, Resevatório e Chuveiro a quantidade desses tubos pode
mudar para mais ou para menos.
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COLETA DE DADOSTEMPERATURA DA ÁGUA °C ENERGIA
DATA MANHÃ TARDE ∆ T ( °C ) Kcal KWh
04/09/2010 23 38 15 3750 4,36
05/09/2010 22 46 24 6000 6,97
06/09/2010 21 32 11 2750 3,19
07/09/2010 25 37 12 3000 3,48
08/09/2010 22 39 17 6500 7,55
09/09/2010 26 52 26 6500 7,55
10/09/2010 25 52 27 6750 7,84
11/09/2010 28 44 16 4000 4,65
12/09/2010 26 37,7 11,7 2925 3,4
13/09/2010 29 44 15 3750 4,36
14/09/2010 30 46 16 4000 4,65
15/09/2010 28 46,3 18,3 4575 5,31
16/09/2010 25 48 23 5750 6,68
17/09/2010 26 46 20 5000 5,81
18/09/2010 27 42 15 3750 4,36
19/09/2010 28 44 16 4000 4,65
20/09/2010 22 38 16 4000 4,65
21/09/2010 21 37,7 16,7 4175 4,85
22/09/2010 25 46 21 5250 6,1
23/09/2010 27 48 21 5250 6,1
24/09/2010 29 42,3 13,3 3325 3,86
25/09/2010 24 37,6 13,6 3400 3,95
26/09/2010 30 42 12 3000 3,48
27/09/2010 20 38,2 18,2 4550 5,29
28/09/2010 20 36 16 4000 4,65
29/09/2010 22 41 19 4750 5,52
30/09/2010 30 42 12 3000 3,48
01/10/2010 26 39 13 3250 3,77
02/10/2010 27 43 16 4000 4,65
03/10/2010 28 46 18 4500 5,23
MÉDIAS 25,4 42,36 16,96 4315 5,01
Quantidade de Calor: Kcal (kilo calorias)
Q = m.c.∆t
1 ml = 1g
1,00 cal/g .°C
Energia em KWh: (Kilo Watt hora)
E = Q / 860
1 KWh = 860 Kcal
Exemplo:
Calcular a quantidade de calor e a Energia do Aquecedor solar produzida no dia 07/09/2010 :
Q = m.c.∆t
Q = 250000g x 1 x 12
Q = 3.000 Kcal
E = Q / 860
E = 3000 / 860
E = 3,48 KWh
m = massa em gramas
c = Calor específico da água
∆t = Variação da Temperatura em graus Celsius (°C)
Nota: Caixa d'água 250 Litros =250000 ml = 250000 g = 250 Kg
Anexos
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