Coletor Solar de Baixo Custo (CSBC)

certificada 2005

Instituição
Universidade Estadual de Campinas (Unicamp)
Endereço
Av. Albert Einstein, nº 500 - Cidade Universitária “Zeferino Vaz” - Distrito de Barão Geraldo - Campinas/SP
E-mail
ferreira@unicamp.br
Telefone
(19) 3521-4720
Responsáveis pela tecnologia
NomeTelefoneE-mailRedes Sociais
Júlio Roberto Bartoli(19) 3521-3892bartoli@feq.unicamp.br
Resumo da Tecnologia

A ideia deste coletor solar de baixo custo CSBC vem do uso de placas modulares de PVC . São relativamente baratos, não têm cobertura transparente, aquecem água até 50°C , substituem o chuveiro elétrico e apresentam eficiência térmica de 67%. São de simples construção, até pelo próprio usuário.*{ods7}*

Tema Principal

Energia

Problema Solucionado

A energia solar é uma excelente fonte alternativa de energia. O Brasil recebe uma quantidade excelente de irradiação solar. Todavia, o uso de aquecedores solares ainda não atingiu o consumidor de baixa renda, maioria das famílias brasileiras. O preço é o principal motivo; sistemas tradicionais, à base de cobre, vidro e aço, em geral custam R$ 3 mil (200 litros). O chuveiro elétrico é o principal meio de aquecimento de água para banho. A demanda de energia elétrica do chuveiro, no horário de pico representa 8,5% de toda geração elétrica nacional. Os coletores solares apresentam, além da redução da conta de energia elétrica, a vantagem de promover a geração de empregos. No Brasil, a produção anual de um milhão de m² de coletores geraria aproximadamente 30 mil empregos diretos em empresas de pequeno e médio porte; atualmente o mercado de coletores é de 350 mil m²/ano. Capacitação para usuários de baixa renda permitiria que estes construíssem os próprios coletores (R$ 400, (2 m² e 300 litros), além de possibilitar novos ofícios, como fabricante ou instalador, gerando renda e oportunidade de trabalho com o próprio negócio ou em cooperativas.

Objetivo Geral

O SOLE MIO foi desenvolvido para ser construído pelo usuário após demonstração e/ou consulta do manual. Associa materiais de baixo custo, comuns na construção civil (tubos, conexões e placas de forro em PVC), simplicidade na construção, até em escala industrial, e desenho adequado.

Objetivo Específico

Construção de protótipos para aquecimento de água de uso doméstico utilizando componentes termoplásticos (PVC) de fácil aquisição no mercado, e materiais de construção civil, recicláveis após sua vida útil; Definição SOLE MIO básico para uma família de até 6 pessoas, contendo duas placas coletoras (~1,6 m2) para aquecer 300 litros de água e possibilitando um ?T de 25 a 30°C; Ensaios padronizados pela ABNT para determinar a eficiência térmica, no laboratório Green Solar (PUC-BH), certificados pelo Inmetro. Capacitação para a comunidade da região de Campinas, sem custos, com uma equipe de alunos e pesquisadores da FEQ/Unicamp ; Instalação de protótipos de SOLE MIO em duas instituições assistenciais da região de Campinas (Casa Bom Pastor e Associação Carisma) como projeto Social da empresa júnior Propeq da FEQ. Desenvolvimento de estudos de isolação térmica de baixo custo para os reservatórios, adesivos, melhorias estruturais, ensaios de envelhecimento e avaliação da durabilidade.

Solução Adotada

O funcionamento do CSBC inicia quando a energia solar irradiante, luz e infravermelho, incide sobre a superfície preta dos coletores. A energia absorvida transforma-se em calor e aquece a água no interior dos coletores. A água aquecida diminui a densidade, começa a se movimentar em direção à caixa, dando início a um processo natural de circulação da água, chamado de termossifão. Esse processo é contínuo enquanto houver boa irradiação solar ou toda água do circuito atingir a mesma temperatura. Para construção dos CSBC são utilizadas placas de perfis planos de PVC rígido, cor branca, de uso comum para forros na construção civil, da Confibra ou Vipal nas dimensões 1,25 x 0,62 m, tubos e conexões hidráulicas de PVC rígido (25 mm e 32 mm). Os tubos de PVC com comprimento de 70 cm recebem corte longitudinal de 62 cm para encaixe e colagem das placas de PVC (1 cm de espessura) usando adesivos comerciais Plexus 310 (metacrílico bicomponente) ou similar. A montagem de um coletor de 1,6 m² requer 2 pares de tubos de 70 cm e 32 mm de diâmetro, 2 placas de forro de PVC encaixadas nos tubos e colagem dos tubos à placa. Após secagem da cola, a superfície superior das placas (previamente lixada) é pintada com esmalte preto sintético. O coletor solar de duas placas é conectado com tubos e conexões de PVC de 25 mm ao reservatório, em geral de material plástico (por exemplo, polietileno de alta densidade, PEAD) de 310 litros ou bombona de PEAD (original, não reciclada) de 200 ou 250 litros. No reservatório de água são feitos furos específicos: saída de água fria para os coletores, retorno da água quente dos coletores e saída da água quente para o chuveiro, além de ladrão e entrada da rede com boia. Um sistema pescador, conectado à saída de água quente para os chuveiros, permite coletar a água quente da superfície do reservatório. Um sistema redutor de turbulência, conectado à entrada de água da rede de abastecimento, leva água fria até o fundo do reservatório evitando que se misture com a água quente. Uma válvula de retenção ou cavalete é colocado na entrada de água quente, de modo a evitar que ocorra inversão de ciclo (retorno às placas nas noites frias). Uma manta térmica resistente às intempéries, em material termoplástico expandido ou espuma de borracha com revestimento de filme de alumínio, pode ser usada para cobrir e isolar termicamente todo o reservatório, possibilitando a conservação de água quente para uso de manhã cedo. Este estudo com alternativas de isolação térmica dos reservatórios ainda está em desenvolvimento nos protótipos da FEQ. Um teste de vazamento e resistência à pressão dos coletores será feito com uma coluna de água de 5 m. O local e a forma da instalação dos coletores nas moradias devem observar que as placas estejam voltadas para o Norte e com ângulo de 33°, sem sombra, pelo menos, desde as 9 h até 16 h. Os ensaios padronizados pela ABNT para determinar a eficiência térmica do coletor Sole Mio, realizados no laboratório “Green Solar” da PUC-MG, indicaram uma eficiência térmica de 0,67 ou 67% (sem vento) e a constante de perdas de 17,3 W/m² K. A eficiência deste SOLE MIO é pouco inferior à eficiência medida em coletores convencionais (75%), que utilizam tubos de cobre e cobertura de vidro. Com patrocínio de algumas empresas e com a Propeq (empresa júnior de Engenharia Química) foram instalados dois protótipos de SOLE MIO, sistemas com duas placas, na entidade beneficente “Casa Bom Pastor” (apoio logístico a doentes de câncer quando em tratamento no Hospital de Clínicas da Unicamp), em Campinas, e outro com três placas na Associação Carisma (assistência a jovens dependentes químicos), em Jaguariúna.

Resultado Alcançado

Os ensaios padronizados pela ABNT para determinar a eficiência térmica do SOLE MIO indicaram os seguintes parâmetros: 17,3 W/m2 K para Fr UL (perdas do coletor) e 0,67 para [Fr (??)] (eficiência térmica). A eficiência deste SOLE MIO é pouco inferior à eficiência geralmente medida em coletores convencionais (0,75). Todavia, as perdas são relativamente significativas devido à ausência de cobertura transparente, que nos coletores convencionais permite o efeito estufa e diminui o efeito do vento. Os SOLE MIO instalados no campus da FEQ e em duas instituições assistenciais, como projeto social da Propeq, operaram satisfatoriamente, aquecendo água é 55°C e sem vazamentos, até serem removidos para avaliar as alterações dos materiais depois de 24, 36, 48 e 60 meses. Os ensaios mecânicos de tração x deformação e caracterização físico-química (FTIR) de amostras de PVC retiradas das placas indicam que os SOLE MIO apresentam condições adequadas de serviço após 5 anos, e a estimativa é que as alterações nas propriedades do material PVC não diminuem seu desempenho até 10 anos de uso. O custo de um SOLE MIO (R$ 400 para 300 litros) fabricado pelo próprio usuário pode ser amortizado em até 18 meses de uso, ou menos, dependendo da sua conta de luz. Deste modo, um SOLE MIO que tenha operado por 10 anos traria uma economia de pelo menos 8 anos em consumo de energia elétrica ao substituir o chuveiro elétrico. Isto pode representar uma cesta básica por mês para uma família de baixa renda durante esse período.

Locais onde a Tecnologia Social já foi implementada
Cidade/UFBairroData da implementação
Mogi Guaçu / São Paulo07/2008
Campinas / São Paulo04/2008
Paulínia / São Paulo04/2008
Público-alvo da tecnologia
Público alvo
População em geral
Quantidade: 0
Profissionais necessários para implementação da tecnologia
ProfissionalQuantidade
Coordenador1
Supervisor Engenheiro/Arquiteto/ Físico/Técnico1
Formador Engenheiro/Arquiteto/ Físico/Técnico2
Recursos materiais necessários para implementação da tecnologia

ver tabela completo em anexo.

Valor estimado para a implementação da tecnologia

R$ 63.630,91

Instituições parceiras na tecnologia
Instituição parceiraAtuação na tecnologia social
Coletivo Educador Ambiental de Campinas (COEDUCA)realização de um curso em comunidades
Centro do Professorado Paulista (CPP) -
REPLAN/Petrobrás -
Impacto Ambiental

Se fosse possível uma redução de cerca de 80% da energia elétrica consumida nos chuveiros elétricos, caso 27 milhões de famílias utilizassem sistemas de aquecimento de água por energia solar, além de gerar uma substancial economia popular e profissionalização de jovens nesta tecnologia social, haveria um significativo favorecimento ao ambiente, limitando-se as emissões de CO² originadas nas usinas termoelétricas brasileiras.

Forma de Acompanhamento

Visita, com toda a equipe de instrutores, às moradias dos participantes do curso para orientação e verificação do desenvolvimento do trabalho de construção e/ou instalação dos coletores solares Sole Mio.

Forma de Transferência

Para disseminação da tecnologia, procurou-se divulgar na maior quantidade de mídias, bem como locais com grande alcance do público alvo, além de um manual autoexplicativo da montagem: TVB/Programa do Woody (01.06.2008), EPTV/Campinas (12.06.2008), Jornal Correio Popular (02.12.2007 e 25.05.2008) e Revista Metrópole (30.05.2008), TV Século 21 – Ação Nacional (03.04.2008) e Imprensa da UNICAMP (02.12.2007 e 12.06.2008). Após divulgação no EPTV/Campinas houve mais de 300 interessados nos cursos. A empresa Júnior PROPEQ uniu-se ao projeto para apoio em todos os cursos, auxiliando na divulgação, cadastro, avaliação e monitoramento posterior dos participantes. No total, foram realizados 7 cursos, atendendo cerca de mil pessoas diretamente.

Anexos da tecnologia
LegendaArquivo/Download
planilhasBaixar
listagemBaixar
Endereços eletrônicos associados à tecnologia