ASBC – AQUECEDOR SOLAR DE BAIXO CUSTO NA ESCOLA LATINO AMERICANA DE AGROECOLOGIA

[1]CALDART, Márcio André; GHENO, Verilson; KOSINSKI, Jorge Luis; SACKSER, Edesmar; SANTIN, Dieguevara Junior Linhares; VENDRAME, Juliana Paula; WALGER, Éric Cezar

RESUMO

A hidroeletricidade é a principal fonte de geração de energia elétrica no Brasil. No entanto sua geração e distribuição se dão de forma diferenciada entre consumidores cativos e livres. Destacamos a injustiça do valor pago pelos consumidores residenciais (cativos), que pode chegar a ser até 26 vezes mais caro. O consumo excessivo de energia elétrica tem causado muitos impactos ambientais e sociais devido ao fato da mesma ser gerada por grandes usinas hidroelétricas. Por estes motivos desenvolvemos esta pesquisa, que consiste na experimentação de uma tecnologia que reduz o consumo de energia elétrica das residências: o Aquecedor Solar de Baixo Custo. A mesma teve como objetivos proporcionar aos educandos conhecimento nessa área, analisar a eficiência de aquecimento e de isolamento da água pelo sistema instalado e de divulgar o ASBC. Esse método foi desenvolvido pela Sociedade do Sol (SOSOL) e adaptado pelos educandos. O experimento foi desenvolvido em uma região fria e de pouca insolação, mesmo assim mostrou-se eficiente, pois conseguiu aquecer a água nos dias mais quentes em ate 47 ^ºC e nos dias mais frios chegou a uma temperatura de 25ºC. Os educandos que realizaram o experimento desenvolveram uma forma de isolamento da temperatura, devido ás condições climáticas locais que tendem a reduzir significativamente a temperatura da água, principalmente em meses mais frios, e o mesmo se mostrou muito eficiente, pois manteve a temperatura do sistema sendo que nas noites mais frias perdeu 8ºC de temperatura e nas noites mais quentes perdeu 3 ºC de temperatura apenas.

Palavras Chave: Energia, Eficiência, Sol.

RESUMEN

La energía hidroeléctrica es la principal fuente de generación de energía en Brasil. Sin embargo, su generación y la distribución se da de manera diferente entre los consumidores cautivos y libres. Ponemos de relieve la injusticia de la cantidad pagada por los clientes residenciales (en cautiverio), que puede ser hasta 26 veces más caros. El consumo excesivo de energía eléctrica ha hecho que muchos impactos ambientales y sociales debido al hecho de que es generada por grandes centrales hidroeléctricas. Por estas razones, hemos desarrollado esta investigación, que es la prueba de una tecnología que reduce el consumo de electricidad de los hogares: el costo del calentador de baja. El mismo tuvo como objetivo proporcionar a los estudiantes los conocimientos en esta área, analizar la eficiencia de la calefacción y sistema de agua instalado y de divulgar la ASBC. Este método fue desarrollado por la Sociedade do Sol (Sosol) y adaptada por los estudiantes. El experimento se llevó a cabo en una región fría y poca luz solar, siendo demostrado ser eficiente porque el agua se caliente en los días más calurosos de hasta 47 ° C y los días más fríos alcanzado una temperatura de 25 ° C. Los alumnos que realizaron el experimento desarrollado una forma de aislamiento de temperatura debido a las condiciones climáticas locales, que tienden a reducir significativamente la temperatura del agua, especialmente en los meses más fríos, y lo mismo era muy eficiente, ya que mantiene la temperatura del sistema es que en las noches más frías perdido 8 º C de temperatura y en un clima cálido perdió 3 º C de temperatura solamente.

Palabras claves: energía, la eficiencia, Sol.

INTRODUÇÃO

Nos dias atuais, a produção de energia elétrica, além de causar impactos ambientais e sociais devido à forma de construção das barragens, vem explorando a classe trabalhadora através de um valor abusivo aplicado.

Uma das atividades curriculares dos educandos da Escola Latino Americana de Agroecologia é a Unidade Camponesa de Agroecologia (UCA), onde se desenvolvem experiências sustentáveis e ecológicas, contribuindo com a formação dos educandos (as) e estimulando a divulgação das tecnologias. A nossa equipe nesta atividade decide então experimentar a tecnologia desenvolvida pela SOSOL, o Aquecimento Solar de Baixo Custo (ASBC), com alguns melhoramentos.

O Aquecimento Solar de Baixo Custo (ASBC) reduz o consumo de energia elétrica dos chuveiros (um dos utensílios que mais consome energia nas residências), baixando custos, além de diminuir os impactos causados pelas barragens, pois esse sistema utiliza energia renovável e disponível para utilização (energia solar).

A experiência teve como objetivos proporcionar aos educandos conhecimento nessa área, analisar a eficiência de aquecimento e de isolamento da água pelo sistema instalado e de divulgar o ASBC.

MATERIAIS E MÉTODOS

A experiência desenvolvida pelos educandos situa-se nas dependências da Escola Latino Americana de Agroecologia, sediada no Assentamento Contestado – Lapa/PR, de coordenadas geográficas 25º 37’09” latitude sul e 49º 42’07” longitude oeste. O clima, de acordo com a classificação de Köepen, é do tipo cfa - subtropical úmido. O local escolhido para a instalação da estrutura física foi na lavanderia, onde percebe-se um considerável gasto de água para atividades de lavagem de roupas e demais utensílios domésticos.

Construção da estrutura

Foi construída uma estrutura de suporte para os coletores e para o reservatório do ASBC. Esta estrutura é basicamente composta por alguns materiais disponíveis nas dependências da ELAA, como: pilares de madeira, tábuas, prego, martelo, cavadeira, motosserra, serrote, trena, isopor, etc. A estrutura foi construída coletivamente com o trabalho e conhecimentos dos(as) educandos(as), nos tempos destinados para o desenvolvimento de experiências, baseada na seguinte ordem:

Observação e escolha da área, através de orientação geográfica em relação ao sol;
Abertura de cavidades para fixação dos pilares;
Corte dos pilares e fixação dos mesmos sobre as cavidades abertas;
Construção da base para o reservatório com o uso das tábuas;
Construção do suporte para os coletores do ASBC.

Materiais utilizados para a construção do ASBC:

04 Placa de forro de PVC alveolar modular 1,25 x 0,62 m; 03 barras de tubos de PVC marrom 32 mm e 700 mm de comprimento; 06 luvas soldáveis de PVC marrom 32 mm; 04 joelhos 90° de PVC marrom soldável de 32 mm; 250g de adesivo (bi-componente) Plexus 310 e 04 Araldite 24h; 900 mL de esmalte sintético preto fosco; 01 trena; 01 furadeira com broca 3 mm p/ aço; 01 pincel 2" ou rolo de 5 cm; 01 serra para ferro; 01 lixa 120; 01 fita crepe; 01 kg de pregos 18x30; 01 lápis; 01 caixa d’água de fibra de 310L; isolante térmico Poliestireno Expandido.

A construção do ASBC foi baseada no manual da SOSOL, com adaptações necessárias. As placas de PVC foram adquiridas pelos educandos via ELAA e recursos próprios, visto que as placas são o principal componente de um coletor. Os canos de PVC e outros materiais utilizados foram adquiridos pela ELAA, ou por meio de aquisição própria dos educandos, em lojas de materiais construção.

Foi utilizada a seguinte ordem de construção:

Corte dos canos e adesão às placas de PVC, com auxilio de cola, assim formando os coletores;
Pintura dos coletores, com tinta preta fosca;
Montagem dos quatro coletores e instalação no suporte construído;
Conexão dos coletores ao reservatório, e montagem dos demais encanamentos;
Isolamento térmico da tubulação e reservatório.

A grande inovação desta experiência consistiu em seu isolamento térmico, uma técnica utilizada a partir de materiais existentes na ELAA e em virtude de uma necessidade geográfica do local.

A técnica utilizada para desenvolver o isolamento térmico, pode ser aplicada ao reservatório de água bem como da tubulação, mesmo porque a instalação do sistema como um todo fica exposto a grandes variações de temperatura, naturais nesta região.

As coletas de dados foram realizadas pelos próprios educandos, em horários de intervalos do curso. Foram realizadas em duas etapas: na primeira foram realizadas quatro medidas durante o dia, feitas a fim de analisar a eficiência de aquecimento da água, não sendo necessário respeitar uma seqüência contínua de dias; a segunda coleta foi realizada para medir a eficiência do isolamento térmico, onde seguiu-se uma seqüência continua de dias, e foram coletados os dados sempre no primeiro horário de incidência de luz solar (7:00 horas) e a outra no último horário de incidência de luz solar (18:00 horas).

Para realizar a coleta de dados foi utilizado um termômetro de mercúrio (escala de -10 ^oC a 100 ^oC), medindo a temperatura da água do ASBC, da água de uma caixa testemunha e da temperatura ambiente.

RESULTADOS E DISCUSSÕES:

O ASBC demonstrou ser uma experiência muito valorosa no sentido de acúmulo de conhecimento bem como do desenvolvimento de uma proposta adaptada à realidade, nos seus aspectos ambientais e físicos, bem como de atividade formativa e divulgadora de um método de aproveitamento energético.

Este momento tem por objetivo considerar os resultados obtidos a partir de uma série de coleta de dados do experimento, em relação ao aquecimento de água no Aquecedor Solar de Baixo Custo - ASBC. Os dados coletados foram aleatórios e abrangeram a dinâmica do regime de alternância dos educandos. Deste modo pudemos observar os vários comportamentos da experiência em relação a vários períodos, nos quais foram obtidos os dados que possibilitaram a análise.

O ASBC- ELAA tem comportamento crescente do aquecimento de água, até mesmo porque é evidente o aquecimento da mesma durante o decorrer do dia, até ocorrer uma estabilidade na temperatura, ou seja, momento no qual a água que circula no sistema atinge uma temperatura homogênea representada pelos valores de 36 °C e 37 °C, nos horários entre 15:00 e 16:30 horas, enquanto há incidência de radiação solar direta. Deste modo não ocorre oscilação térmica por um determinado período devido a vários fatores como o isolamento térmico utilizado. Outra observação consiste na estabilidade da temperatura ambiente nestes mesmos horários. A figura 1 demonstra a eficiência de aquecimento da água em quatro horários médios de coleta de dados executados pelos educandos:

Figura 1: Eficiência de Aquecimento da Água.

O comportamento da água ambiente segue correspondendo ao aumento da temperatura ambiente, o que nos leva a concluir que existe por este lado também uma outra diferença que é do aumento de temperatura dentro do sistema, em relação á temperatura da água ambiente e do próprio ambiente em questão. Esta evidência pode ser observada a partir da figura 2:

Figura 2: Variação de Temperatura do ASBC e Temperatura Água Ambiente

Diante da proposta de aquecimento de água por via do ASBC, surgem mais algumas adaptações próprias, criadas pelos educandos com o intuito de proporcionar a retenção de calor da caixa de água, devido á condições climáticas locais que tendem a reduzir significativamente a temperatura da água, principalmente em meses mais frios.

O isolamento é uma adaptação com uso de materiais já existentes, que simplesmente foram aplicados á uma realidade, que não tem necessidade geral em todos os outros sistemas, trata-se de uma peculiaridade em virtude de observar também o comportamento da experiência em relação ao aquecimento de água e a perda de temperatura, nas condições dadas apenas para esta situação ou outros locais com características semelhantes.

A análise da eficiência de isolamento térmico foi baseado nos dados obtidos no período de 21 a 27 de outubro de 2009, portanto a variação de temperatura esteve de acordo com a variação climática neste período. Vale ressaltar que durante esse período apenas 3 dias apresentaram insolação significativa,ou seja, com mais de 8 horas de incidência diária.

A variação de coleta compreendeu o primeiro horário matutino (7:00) e o último horário vespertino (18:20). A ênfase da análise de variação de temperatura se deu retrospectivamente do último horário para o primeiro.

A eficiência do isolamento térmico foi comprovada a partir da análise onde observamos que, com tal isolamento a média de temperaturas retrospectivas de um dia para o outro girou em torno de uma variação aproximada de 5 ^oC, enquanto a temperatura ambiente teve uma variação de aproximadamente 6 ^oC, nas mesmas condições climáticas.

Para podermos entender a importância do isolamento térmico lançamos mãos das medidas obtidas a partir da temperatura da água testemunha, a qual por sua vez variou também de acordo com a temperatura ambiente, condicionando esta a uma media variante de 5,5 ^oC entre um dia e outro.

O isolamento térmico é uma ferramenta viável nas condições desta região, mesmo porque a obtenção dos dados analisados se deu em um período chuvoso e com pouca insolação. Outra questão a ser abordada condiz com as diferenças de temperatura da água do reservatório e da água testemunha. Esta primeira, manteve-se com a variação de 5ºC, a temperatura obtida no aquecimento da água em apenas três dias de insolação que foram aleatórios entre os 8 dias observados. Por outro lado, a água testemunha obteve também variação semelhante de temperatura entre as medições, porém a temperatura da água era mais baixa, pois não sofreu aquecimento, mesmo porque foi semelhante à temperatura desta com as temperaturas ambientes.

Tendo em vista que o natural da temperatura da água tende a aproximar-se da temperatura ambiente, o sistema de isolamento se mostra viável, pois manteve a temperatura aproximada da obtida durante as horas de insolação e os outros períodos sem incidência de luz solar, com frio e chuva simultaneamente.

Figura 3: gráfico de variação de temperatura da água testemunha e do ASBC, simultaneamente entre um dia e outro (primeiro horário e último horário).

CONSIDERAÇÕES FINAIS:

Consideramos que a partir dos resultados obtidos e discutidos neste trabalho, obtivemos resultados significativos e que proporcionaram, acima de tudo, compreender a dinâmica climática local, na qual existem comportamentos diversos inclusive de temperaturas variantes com constante intensidade.

Dentre os aspectos avaliados que foi a eficiência do aquecimento, um dos resultados que julga-se essencial destacar é que, o sistema é viável mesmo nas condições encontradas no contexto, com isso pode-se constatar que, mesmo que o clima apresente condições amenas boa parte do ano, o sistema apresenta um bom desempenho com relação ao aquecimento de água. Em virtude disto se torna viável em qualquer condição encontrada.

Umas das peculiaridades do sistema que se distingue de outras é o isolamento térmico desenvolvido a partir da necessidade de manutenção de temperatura obtida. Portanto, vale ressaltar que, submetido às condições locais houve uma eficiência considerável do isolamento térmico, tanto da tubulação quanto do reservatório. Esta temperatura que foi obtida a partir dos dados coletados e mostrou que mesmo com uma perda de temperatura em clima ameno e chuvoso, como se comportou na ocasião, apresentou-se eficaz a técnica utilizada para o isolamento. Tendo como referência os dados obtidos no experimento, pôde-se afirmar que, esse sistema se mostrou de extrema importância para lugares com temperaturas amenas e déficit de insolação, pois o mesmo tem um bom potencial de retenção da temperatura obtida, por mais tempo.

O sentido pedagógico desta atividade de pesquisa objetivou principalmente a busca coletiva de resultados práticos em virtude de uma condição pré-estabelecida e de necessidades, de desenvolvimento prático teórico na busca de novos conhecimentos, que podem contribuir para o desenvolvimento da agroecologia e também na redução de custos do consumo energético, tanto em residências urbanas quanto rurais.

Além de proporcionar aos educandos um aprendizado maior nessa área de conhecimento, essa experiência se consolidou na escola, não apenas como um experimento científico, mas servindo também como referência pedagógica para distintos públicos que freqüentam esse espaço de formação que é a ELAA.

Este modelo de aquecedor solar possui baixo custo de implantação, além do mais a sua instalação é de fácil manejo na mesma proporção que se torna fácil a sua funcionalidade. A partir da tomada do conhecimento desta tecnologia e de seus principais conceitos ela pode ser implementada e adaptada por qualquer pessoa que tenha um mínimo de conhecimento de tubulações e em qualquer realidade desde que o fator de incidência solar esteja presente.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

DÉLCIO, R. e MATAJS. R. Um balho de Sol para o Brasil: O que os Solares podem Fazer pelo Meio Ambiente e a Sociedade . São Lourenço da Serra. São Paulo : Vitae Civilis. 2005

FERNANDES,C. A .O. GUARONGHI,V. M .Energia solar. www.fem.unicamp.br. 2005

VIEIRA , J. P. Antivalor Um Estudo da energia elétrica: construída como antimercado e reformada pelo mercado nos anos 1990. São Paulo: Paz e Terra. 2007

WOELZ, Manual do usuario, SOSOL. USP, São Paulo, Brasil. (2007).

SITES:

www.sociedadedosol.org.br/manualdousuárioASBC. (Acesso em janeiro de 2009)

pt.wikipedia.org/wiki/Poliestireno. (Acesso em outubro de 2009)

[1] Educandos do curso de Tecnologia em agroecologia, pela Escola Latino Americana de Agroecologia - ELAA e o Instituto Federal do Paraná – IFPR.