MODELO TEÓRICO DE UM COLETOR

SOLAR DE PLACA PLANA

MESCLANDO MATERIAIS VIRGENS

COM MATERIAIS RECICLADOS (CSSR)

Marcus Rafael Oliveira Reis (UESC)

rafael@reis.org.br

AL VARO AFONSO FURTADO LEITE (UESC)

aafleite@uesc.br

Tiago Nascimento Barbosa (UESC)

bntiago@hotmail.com

Diante da falta de uma efetividade razoável de projetos de aquecedores

solares compostos totalmente de materiais reaproveitados que possa

torná-los comercializáveis, este artigo apresenta mais uma solução

para alavancar a comercialização doos sistemas de aquecimento solar.

Foram construídos bancos de dados (Microsoft Access) por meio de

estudos detalhados dos materiais constituintes do coletor solar

convencional e dos materiais abundantes no lixo, encontrando o

alumínio e o vidro, mesclando-os com materiais virgens para

minimizar a perda de eficiência e ao mesmo tempo diminuir o seu custo

de aquisição. Foram criados quatro bancos de dados: elementos do

coletor solar tradicional; propriedades dos materiais usados no coletor

tradicional; materiais abundantes no lixo urbano; propriedades dos

materiais abundantes no lixo urbano, propondo assim, um modelo

teórico de um coletor solar de placa plana mesclando materiais

virgens com reciclados e viabilizando financeiramente a aquisição de

um sistema de aquecimento solar e ainda ajuda a preservação do meio

ambiente por meio da reciclagem.

Palavras-chaves: Coletor Solar, baixo custo, materiais reciclados,

eficiência, comercialização

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1. Introdução

Todas as fontes energéticas são formas indiretas de energia solar, sendo que a sua

irradiação pode ser utilizada diretamente como fonte de energia térmica e geração de energia

elétrica, auxiliando na mitigação da queima de combustíveis fósseis. A corrida pelo domínio

deste mercado já iniciou com vários grandes projetos no mundo como, por exemplo, nos EUA

há um projeto de instalação de um milhão de casas com energia solar até o ano de 2010. O

Japão quer instalar 4,6 GW em placas solares até 2010 e tem multiplicado anualmente o

número de casas com coletores solares nos tetos das residências. Também existem projetos

para instalação de 500 mil sistemas de aquecimento solar na União Européia e na Holanda.

Gigantes do petróleo como a Shell e a British Petroleum têm planos para competir por frações

do mercado de energia solar para geração de energia elétrica ou aquecimento de água.

As energias solares e eólicas serão os principais substitutos do petróleo, gás e carvão

até 2050, indica o informe da Folha de São Paulo - 2010, elaborado pela Fundação Européia

para o Clima, que será entregue à Comissão Européia. A Alemanha é considerada o país com

o mais bem sucedido mecanismo de incentivo às fontes renováveis de energia. Dada sua

localização geográfica o Brasil é particularmente privilegiado por ter uma insolação média

superior à das nações industrializadas. O País não pode perder esta corrida. É preciso criar

programas que promovam a criação da indústria de energia solar no país. A Agência Nacional

de Energia Elétrica - ANEEL, a Agência Nacional do Petróleo – ANP e as empresas que

operam no setor elétrico e de combustíveis têm papel preponderante neste processo. O Brasil

é solar. (Greenpeace, 2003)

A utilização da energia solar para a produção de água quente para fins residenciais e

industriais representa uma das aplicações mais viáveis dessa fonte limpa de energia e

massificada nos países desenvolvidos, porém a principal barreira para sua utilização massiva

esta em seus custos elevados. Suplantar esta barreira ajudaria a aliviar nossa matriz energética

de fontes não renováveis de energia.

A reciclagem, bem como a energia térmica solar apresenta uma série de vantagens,

dentre as quais a redução de impactos ambientais, a geração de renda e emprego, além da

conservação de energia. Hoje, a produção diária de lixo no Brasil é de 228.413 T. dia -1

de

lixo coletado.

Já foram desenvolvidos, construídos e estudados vários tipos de coletores solares e

sistemas de aquecimento que apresentam as características de baixo custo, boa eficiência, com

utilização de materiais reciclados, emprego de fibras naturais. Por outro lado, esses coletores

apresentam uma deficiência comum: a aliança entre viabilidade econômica e eficiência da

absorção de radiação solar. Diante da falta de uma eficiência razoável destes projetos que

possam torná-los comercializáveis, pretendeu-se neste projeto elaborar um modelo de um

sistema de aquecimento solar composto parcialmente de materiais reaproveitados, mesclando-

os com materiais convencionais a fim de minimizar a perda de eficiência e ao mesmo tempo

diminuir o seu custo de aquisição.

A criação de um banco de dados por meio de um estudo detalhado das propriedades

requeridas dos materiais usados no coletor tradicional possibilitou o emparelhamento destas

propriedades com as de materiais abundantes no lixo, resultando na substituição parcial de

alguns materiais convencionais, eliminando os custos de aquisição de matéria prima e,

conseqüentemente, o custo comercial do aquecedor solar e, também contribuindo para a

conservação do meio ambiente. Este emparelhamento, seguido de um levantamento

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bibliográfico dos métodos de reciclagem do alumínio e do vidro possibilitou a criação do

modelo teórico proposto.

O objetivo geral do projeto é elaborar um modelo teórico de um coletor solar,

mesclando materiais “virgens” com materiais retirados do lixo urbano e submetidos a

tratamentos em laboratório para recuperarem suas propriedades específicas que a manutenção

(ou perda esperada) da eficiência de absorção da radiação solar exige. Para cumprir com este

objetivo, o desenvolvimento do projeto se desdobrou nas seguintes etapas:

Determinar as propriedades dos materiais usados na construção de um coletor solar

convencional;

Determinar as propriedades dos materiais de um coletor convencional que influenciam

diretamente na eficiência do coletor;

Recolher amostras dos materiais escolhidos do lixo para tratá-los em laboratório;

Verificar se as propriedades dos materiais tratados em laboratório foram violadas de

modo que possam comprometer consideravelmente a eficiência do coletor;

Elaborar um modelo teórico de um coletor solar, mesclando materiais “virgens” com

materiais retirados do lixo e tratados em laboratório.

2. Fundamentação Teórica

O trabalho “Apresentação do projeto Aquecedor Solar – integrando desenvolvimento

sustentável e qualidade de vida”, apresentado no 4º Encontro de Engenharia e Tecnologia dos

Campos Gerais, visou “apresentar o projeto de um aquecedor solar integrando o

desenvolvimento sustentável e a qualidade de vida, por meio da construção de um sistema

extremamente simples, utilizando-se de materiais descartáveis, com baixo custo, cujo

princípio de funcionamento se baseia no aquecimento da água através do ar, ficando o calor

retido nas garrafas PET que aquece a água voltando para caixa da água e mantendo a água

quente. Sua principal vantagem é associar a economia de energia elétrica com o beneficio ao

meio ambiente e uma reciclagem direta sem qualquer processo industrial nos descartáveis. A

possibilidade de conscientizar o maior número de pessoas possíveis de que todas as

embalagens podem ter aplicação útil e social, possibilitando uma nova opção de renda e

empregos em cooperativas de catadores. Sua simplicidade justifica a sua implantação em

diversos projetos e instituições preocupadas com o bem estar comum. Entretanto, o projeto

não considera a eficiência na conversão da energia solar em térmica e a durabilidade do

produto gerado. A principal característica deste projeto é beneficiar as pessoas de baixa renda

e o benefício ao meio ambiente, mas a eficiência de conversão não foi o foco do projeto, não

sendo considerado na pesquisa a degradação do PET com a exposição a altas temperaturas,

bem como a eficiência da conversão de energia em dias nublados.

Outro projeto de coletor solar de baixo custo é o descrito no “Manual de Manufatura e

Instalação Experimental do ASBC (Aquecedor Solar de Baixo Custo) faz parte de um dos

projetos da Sociedade do Sol, denominado Aquecedor Solar de Baixo Custo ou simplesmente

ASBC. O ASBC é um projeto para livre utilização da população, cuja tecnologia, por sua

simplicidade, não é patenteável. Seus principais objetivos são: melhoria social, preservação

ambiental, conservação de energia, possibilidade de geração de empregos, economia

financeira familiar e nacional (8 a 9% da demanda elétrica) e redução de emissões do gás

estufa - CO2. Os coletores do ASBC são fabricados com placas de forro de PVC. Os coletores

ASBC se diferem dos outros por não utilizarem caixa e cobertura de vidro, que permitem a

obtenção do efeito estufa, no qual energia solar chega a terra em forma de ondas curtas, ao

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entrar em contato com tudo que existe na terra, parte desta energia é refletida, parte absorvida

e parte transmitida, os corpos ao absorverem a energia solar ganham calor (energia) e

começam a irradiá-lo em forma de ondas longas. A não criação do efeito estufa, causada pela

ausência da cobertura de vidro não permite que a água aqueça demais (acima de 37º C), o que

afetaria a integridade dos componentes de PVC, o qual em sua maioria (tubos, perfis e outros)

não é recomendado a exposição direta ao sol devido a degradação com temperaturas acima de

45º C. Isto traz vantagens como: redução do perigo da água quente ferir crianças e a

possibilidade do uso de tubos de PVC de água fria, entre outras”. Este coletor solar ASBC não

permite que a integridade dos componentes de PVC seja afetada, mas não possui

condutividade térmica razoável para um que tenha eficiência no aquecimento da água.

De fato, esses dois sistemas de aquecimento solar de baixo custo acima descritos não

têm eficiência suficiente para serem comercializados. Nos manuais de construção de ambos os

sistemas, os autores evidenciam que os projeto são experimentais e que todos que assumirem

a responsabilidade de manufaturar tais sistemas, ou se dispuserem a prestar serviços a

terceiros, devem estar cientes de que não poderá ser oferecida nenhuma garantia em relação à

durabilidade das peças e à temperatura de funcionamento do sistema

3. Metodologia

3.1 Área de estudo

A ameaça de esgotamento das reservas de combustíveis fósseis, a pressão dos

resultados econômicos e as preocupações ambientais, levam-nos a encarar a eficiência

energética como uma das soluções para equilibrar o modelo de consumo existente e ajudar a

mitigar os efeitos causadores de alterações climáticas. Aprender a utilizar de forma

responsável a energia de que dispomos é uma forma de garantir um futuro melhor para as

gerações vindouras.

O planeta Terra recebe diariamente uma grande quantidade de energia solar. Essa

energia realiza diferentes funções que beneficiam os seres vivos e provocam fenômenos

naturais essenciais para a manutenção da vida no planeta. O ser humano ao longo da história

se preocupou em aproveitar a energia solar transformando-a em outras formas de energia,

como a térmica, mecânica e elétrica. Para isso desenvolveu diferentes tecnologias que

utilizam a energia solar e seus efeitos para aquecer água, mover moinhos e barcos, cozinhar

alimentos e produzir eletricidade.

O Brasil é um país de clima tropical com temperaturas médias anuais em torno de 20º

C. No inverno, em alguns estados do Norte e Nordeste a temperatura está acima dessa média.

Em situação contrária, os estados da região Sul e Sudeste nessa mesma estação, a temperatura

pode atingir valor muito baixo. Essa variação de temperatura, principalmente durante o

inverno, não permite que a água, tal como fornecida, seja utilizada diretamente para o banho,

necessitando um aquecimento complementar.

Os coletores térmicos solares foram desenvolvidos a partir do momento que se

percebeu a possibilidade de aproveitar a energia do sol para aquecer água. Com o passar dos

anos os coletores solares foram sendo aperfeiçoados e junto com suas outras partes,

reservatório canos e chuveiro, formaram o sistema solar de aquecimento de água.

3.2 Fonte de dados

A energia térmica solar é aproveitar o sol da energia para produzir calor que pode ser

usado para produzir água quente para uso doméstico, comercial e industrial para aquecimento

de água ou mesmo para a produção de energia mecânica e, a partir desta forma de energia, a

eletricidade. Os coletores solares convertem a energia solar, que penetra através dos vidros

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(radiação de onda-curta), em calor, possibilitando a transformação da energia solar em energia

térmica, que é obtida pela absorção dos raios solares através de uma placa metálica que se

comporta como um corpo negro – a placa absorsora. (GREENPRO, 2004)

O coletor de calor solar para aquecimento da água é o dispositivo responsável pela

captação da energia radiada pelo e sua conversão em calor utilizável. Existem dois tipos

fundamentais de coletores: coletores de concentração e coletores planos, os quais a

temperatura interior do fluido não ultrapassa 70ºC. A placa coletora tem a missão de absorver

da forma mais eficiente possível a radiação solar e transformá-la em energia térmica utilizável

mediante sua transferência para o fluido portador de calor. Portanto, passa a ser o elemento de

maior importância do coletor.

Os materiais utilizados para a fabricação da placa devem possuir alta condutividade

térmica para reduzir a resistência ao fluxo de calor por condução. O coletor de placa plana é

composto por quatro elementos principais: a cobertura transparente, a placa coletora, o

isolante térmico e a carcaça. Basicamente, os materiais que compõem estes elementos são:

vidro, alumínio (aletas, chapas e perfis) e tubos de cobre (Lima, 2003).

Para fazer uma boa escolha do tipo de coletor, as características dos elementos que o

constituem têm que ser conhecidas. A cobertura transparente do coletor solar é

tradicionalmente de vidro, que são transparentes à radiação de onda inferior a 3m e opacos às

radiações superiores. Existem vários vidros que se diferenciam por sua composição química,

suas características mecânicas e ópticas, etc. Conforme pode ser verificado na Figura 1, a

placa coletora é tradicionalmente composta de duas placas metálicas de cobre separadas por

uns milímetros, entre as quais circula o fluido portador de calor e é protegida de tinta preta ou

escura para absorver da forma mais eficiente possível a radiação solar e transformá-la em

energia térmica utilizável mediante sua transferência para o fluido portador de calor. O

isolamento térmico do coletor solar tradicional é fibra de vidro, a espuma rígida de

poliuretano e o poliestireno expandido, que tem um coeficiente de dilatação compatível com o

dos demais componentes do painel solar.

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Figura1: Constituintes do coletor solar tradicional

Alumínio é o primeiro nome lembrado quando o assunto é reciclagem. A

reciclabilidade é um dos principais atributos do alumínio e reforça a vocação de sua indústria

para a sustentabilidade em termos econômicos, sociais e ambientais. O alumínio pode ser

reciclado infinitas vezes, sem perder suas características no processo de reaproveitamento, ao

contrário de outros materiais (ABAL – Associação Brasileira de Alumínio).

Conforme pode ser observado no Gráfico 1, o Brasil atingiu o maior nível de

reciclagem de latas da história, chegando a 98% do consumo de 2009. Atrás do País, ficou o

Japão, com 93,4%, e a Argentina, com 92%. O Brasil lidera o ranking há nove anos. Em

2008, o índice foi menor, 91,8%, porque muitos catadores esperaram o preço do metal

melhorar para vender as latas recolhidas. Isso explica a alta substancial no ano passado.

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Gráfico 1: Índice de reciclagem de latas de alumínio (ABAL)

Segundo a ABIVIDRO (Associação Técnica Brasileira das Indústrias Automáticas de

Vidro), o vidro é um material que não se pode determinar o tempo de permanência no meio

ambiente sem se degradar, e também não é nocivo diretamente ao meio ambiente, por isso é

um dos materiais mais recicláveis que existe no consumo humano. O vidro é 100% reciclável

e pode ser reciclado inúmeras vezes, pois é feito de minerais como, areia, barrilha, calcário e

feldspato. Ao agregarmos o caco na fusão, diminuirmos a retirada de matéria-prima da

natureza. (Callister, 1999)

O Gráfico 2 apresenta, de 1991 para 2009, o índice de reciclagem de embalagens de

vidro no Brasil cresceu de 15% para 47%. Essa mudança foi possível depois que a reciclagem

começou a fazer parte da pauta das indústrias, dos políticos e do cidadão comum. A

ampliação das cooperativas de catadores e, indiretamente, a ampliação do sistema de

reciclagem de latas de alumínio ajudaram o crescimento.

Gráfico 2: Evolução da reciclagem de vidro no Brasil (ABVIDRO)

3.3 Modelo teórico

3.3.1 Revisão de Literatura

A primeira parte do projeto foi composta por uma revisão de literatura realizada para a

coleta de dados suficientes para a criação dos bancos de dados propostos. Foram levantados

os mais diversos cases e materiais na internet (sites da ABAL, ABVIDRO, etc. a respeito dos

coletores solares existentes (tradicionais e alternativos) para ter o conhecimento necessário

sobre as partes constituintes do coletor solar de placa plana. Antes da construção de cada

banco de dados foram realizadas revisões de literatura para embasamento teórico e coleta de

dados para concluí-los.

3.3.2 Criação de um banco de dados das propriedades

O método usado na criação dos bancos de dados produzidos pelo projeto foi

estruturado pela ferramenta Microsoft Office Access. Foram criados quatro bancos de dados:

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elementos do coletor solar tradicional; propriedades dos materiais usados no coletor

tradicional; materiais abundantes no lixo urbano; propriedades dos materiais abundantes no

lixo urbano.

As propriedades dos materiais utilizados na fabricação de um coletor solar clássico e

as propriedades dos materiais abundantes no lixo foram emparelhadas, o que determinou

quais materiais descartados que iriam compor parcialmente o coletor, pois há uma sintaxe que

permite a criação de pedidos de busca com parâmetros, semelhante à criação de

procedimentos armazenados pode torná-lo uma ferramenta útil para a conexão entre diversos

bancos de dados.

3.3.3 Construção de um banco de dados - vidro e o alumínio

O emparelhamento das propriedades dos materiais do coletor solar tradicional e dos

materiais abundantes no lixo, realizado no Access, encontrou o “vidro” e o “alumínio” como

materiais potenciais para a substituição parcial. Não são materiais diferentes dos usados

convencionalmente, mas estes materiais serão retirados do lixo ao invés da extração natural.

Devido a impossibilidade de realizar, no projeto, na prática o tratamento destes materiais para

então poder verificar a manutenção das propriedades relativas à eficiência do aquecimento da

água, foi realizado um levantamento de pesquisas com resultados significativos sobre

métodos de reciclagens eficientes do vidro e do alumínio, ou seja, reciclagens que sejam

viáveis economicamente e que mantenham as propriedades desses materiais relativas à

eficiência do aquecimento da água.

3.3.4 Elaboração do modelo teórico do coletor solar viável e sustentável e Protótipo

Após a determinação dos materiais que irão compor parcialmente o coletor solar, foi

elaborado um modelo teórico deste coletor. As características técnicas do coletor solar foram

definidas, especificando qual material será usado em cada parte do equipamento. Por fim, está

sendo construído um protótipo para transformação deste modelo teórico em prática.

4. Modelo teórico de um coletor solar de placa plana mesclando materiais virgens

com materiais reciclados (CSSR)

4.1 Princípio de Funcionamento do Sistema de Aquecimento Solar

O CSSR tem o mesmo princípio de funcionamento do sistema tradicional de

aquecimento solar de água, diferenciando-se somente pelo tipo de material utilizado e da

possibilidade de fácil construção.

O funcionamento do sistema de aquecimento solar se inicia quando a energia solar

irradiante incide sobre a superfície preta dos coletores. A energia absorvida transforma-se em

calor e aquece a água que está no interior do coletor. A água aquecida diminui a sua

densidade e começa a se movimentar em direção à caixa, dando início a um processo natural e

circulação da água, chamado de termo-sifão. Para tanto o reservatório deve estar mais alto que

os coletores. Esse processo é contínuo, enquanto houver uma boa irradiação solar ou até

quando toda água do circuito atingir a mesma temperatura.

Se um coletor for exposto ao sol sem circulação de fluido no seu interior, a

temperatura da placa coletora irá aumentando progressivamente. Essa placa irá armazenando

o calor e, ao mesmo tempo, terá perdas, devido aos fenômenos de condução, convecção e

radiação, as quais aumentam com a temperatura. Chega um momento em que as perdas são

equiparadas à energia recebida pelo sol e a temperatura se estabiliza, sendo atingida a

denominada temperatura de equilíbrio estática, que depende das condições exteriores às quais

estiver submetida à placa (quanto mais frio for o ambiente e mais vento houver, mais baixa

será a temperatura de equilíbrio). Se nesse momento circular um fluido pelo coletor, este

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receberá o calor da placa coletora e irá aumentando a temperatura. Pelo contrário, a

temperatura da placa diminuirá. Mantendo a circulação do fluido estacionária ou constante,

em um determinado momento será atingida uma nova temperatura de equilíbrio, chamada de

temperatura de equilíbrio dinâmica, que é sempre inferior à estática.

A máxima temperatura que um coletor instalado pode atingir é a temperatura de

equilíbrio estática, que é necessário ser conhecida por duas razões:

a) Será a temperatura que a instalação solar atingirá quando estiver parada;

b) A temperatura máxima teórica de utilização da instalação será sempre inferior à

temperatura de equilíbrio estático.

A água aquecida fica armazenada num reservatório termicamente isolado com menor

perda possível de calor para o ambiente. Existe um sistema de apoio térmico, que é formado

por um chuveiro elétrico ligado em série com um dimmer (controlador eletrônico de potência

de um chuveiro elétrico), que permite um ajuste fino na elevação da temperatura da água do

banho.

A tubulação que interliga os coletores, o reservatório e o chuveiro elétrico pode ser

montada com os tubos tradicionais de PVC utilizados normalmente em instalações hidráulicas

residenciais.

4.2 Características Técnicas do Equipamento

A Figura 2 apresenta um esquema dos coletores CSSR que devem ser fabricados nos

moldes de um coletor tradicional. Serão mantidos alguns materiais comumente usados e

alguns reciclados substituirão outros.

Figura 2: Constituintes do CSSR

4.2.1 Placa Coletora

A Placa Coletora tem a missão de absorver da forma mais eficiente possível a radiação

solar e transformá-la em energia térmica utilizável mediante sua transferência para o fluido

portador de calor.

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Existem diferentes modelos, dos quais o de melhor eficiência é composto por: uma

placa metálica de cobre sobre a qual estão soldados ou embutidos os tubos pelos quais circula

o fluido portador de calor. Ao invés de uma placa metálica é possível colocar umas aletas de

cobre nos tubos de cobre.

A placa coletora do CSSR é composta de:

Uma aleta de alumínio reciclado: latinhas de refrigerante/cerveja recicladas (coleta,

prensagem, fundição, lingotamento e laminação);

Uma chapa de alumínio reciclado: latinhas de refrigerante/cerveja recicladas (coleta,

prensagem, fundição, lingotamento e laminação);

Uma serpentina de cobre.

4.2.2 Carcaça

É a encarregada de proteger e suportar os elementos que constituem o coletor solar,

além de servir de enlace com o edifício, por meio dos suportes. Deve cumprir os seguintes

requisitos: rigidez e resistência estrutural; resistência dos elementos de fixação; resistência à

intempérie.

A carcaça do CSSR é composta de um perfil de alumínio reciclado (coleta, prensagem,

fundição, lingotamento e laminação).

4.2.3 Cobertura Transparente

A cobertura transparente é a encarregada de produzir o efeito estufa, reduzir as perdas

por convecção e garantir a estanqueidade do coletor à água e ao ar, em união com a carcaça e

as juntas. O efeito estufa atingido pela cobertura faz com que uma parte da radiação que

atravessou a cobertura e chega à placa coletora seja refletida para a cobertura transparente,

com uma longitude de onda para a qual ela é opaca, retendo a radiação no interior. Esse efeito

define as características da cobertura: alto coeficiente de transmissão da radiação solar; baixo

coeficiente de transmissão para as ondas longas; baixo coeficiente de condutividade térmica;

alto coeficiente de reflexão para a longitude de onda longa da radiação emitida pela placa

coletora. Por causa disso, a face interior da cobertura estará mais quente que a exterior e vai se

dilatar mais, existindo risco de quebra ou deformação, exigindo da cobertura transparente um

coeficiente de dilatação pequeno.

É comum usar uma dupla cobertura ou aumentar a espessura da cobertura transparente

para tentar minimizar as perdas por convecção, mas essas soluções aumentam as perdas por

absorção do fluxo solar incidente, além de encarecer o painel. Os principais materiais

utilizados são vidros, materiais plásticos (sofrem deterioração física e instabilidade química

sob a ação dos elementos exteriores)

A cobertura transparente do CSSR é composta de uma placa de vidro reciclado

(separação magnética, lavagem, catação de impurezas, trituração, peneiração vibratória,

separação magnética, armazenagem)

4.2.4 Isolamento Térmico

A placa coletora está protegida na sua parte posterior e lateral mediante um isolamento

térmico para evitar as perdas de calor para o exterior. A característica principal do isolante é

resistir a altas temperaturas sem se deteriorar. Os materiais mais usados são a fibra de vidro, a

espuma rígida de poliuretano e o poliestireno expandido. Qualquer que seja o material

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escolhido deve ter um coeficiente de dilatação compatível com o dos demais componentes do

painel solar.

O material utilizado no isolamento térmico do CSSR é a fibra de vidro (manufatura).

4.3 Viabilidade da reciclagem dos materiais propostos

4.3.1 Alumínio

O alumínio é um metal leve, macio e resistente. Possui um aspecto cinza prateado e

fosco, devido à fina camada de óxidos que se formam rapidamente quando exposto ao ar. O

alumínio não é tóxico como metal, não-magnético, e não cria faíscas quando exposto a atrito.

O alumínio puro possui tensão de cerca de 20 megapascais (MPa) e 400 MPa se inserido

dentro de uma liga. Sua densidade é aproximadamente de um terço do aço ou cobre. É muito

maleável, muito dúctil, apto para a mecanização e fundição, além de ter uma excelente

resistência à corrosão e durabilidade devido à camada protetora de óxido. É o segundo metal

mais maleável, sendo o primeiro o ouro, e o sexto mais dúctil. Por ser um bom condutor de

calor, é muito utilizado em panelas de cozinha.

Segundo VERRAN et al., a relevância da reciclagem está fundamentada no aumento

crescente do consumo de latas de alumínio, é o que esclarece a ABAL (Associação Brasileira

do Alumínio, 2002) “... gerando atividades de trabalho e renda (aproximadamente R$ 850

milhões/ano), economia de energia, criação de novos mercados, conscientização ambiental e

inclusão social”. O alumínio é o mais importante dos metais não-ferrosos e possui grande

importância industrial devido suas excelentes propriedades físico-químicas, pois segundo

PERRY (1980) “é um metal leve (densidade = 2,7 g/cm3, ou seja, um terço da densidade do

aço), com baixo ponto de fusão (6600C quando na pureza de 99,80%)”, com elevada

resistência específica principalmente na forma de ligas, além de outras propriedades como

longa vida útil, resistência à corrosão, excelente condutor térmico e elétrico, boas

propriedades refletivas e infinitamente reciclável.

Segundo a ABAL (Associação Brasileira do Alumínio, 2004) o Brasil desde 2001

detém a liderança mundial na reciclagem de latas de alumínio, com índices de 85% em 2001,

87% em 2002 e 89% em 2003, o que representa um volume de 121,1 mil toneladas sobre o

total de latas consumidas ABAL (2003).

A lata é 100% reciclável, e o produto dessa transformação pode ser usado para os

mesmos fins de armazenagem originais, o que não ocorre com as garrafas plásticas, que,

depois de recicladas, não podem mais guardar alimentos. Além da manutenção das

características físicas e comerciais do produto, outro fator que torna a reciclagem lucrativa é a

economia de energia e matéria-prima (bauxita). Segundo José Roberto Giosa, da Tomra

Latasa e coordenador da Comissão de Reciclagem da ABAL, cada tonelada de alumínio

reciclado poupa o equivalente a cerca de R$ 9.500, que seriam usados para extrair bauxita. Já

a energia poupada com a reciclagem de latinhas em 2003 seria suficiente para abastecer a

cidade de Campinas (cerca de um milhão de habitantes) por um ano.

Às vantagens competitivas some-se um exército de pessoas que vêem na venda de

latas uma forma até de sobreviver. Não é à toa que a reciclagem de latas movimenta mais de

R$ 850 milhões anuais no país.

4.3.2 Vidro

Os componentes de vidro decorrentes de lixo municipal (lixo doméstico e lixo

comercial) são geralmente: garrafas, artigos de vidro quebrados, lâmpada incandescente, potes

de alimentos e outros tipos de materiais de vidro. A reciclagem de vidro implica um gasto de

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energia consideravelmente menor do que a sua manufatura através de areia, calcário e

carbonato de sódio. 42% das embalagens de vidro são recicladas no Brasil, somando 378 mil

toneladas por ano, que são geradas por engarrafadores de bebidas, sucateiros, vidrarias e

refugos de fábricas.

O vidro é um material ideal para a reciclagem e pode, dependendo das circunstâncias,

ser infinitamente reciclado. O uso de vidro reciclado em novos recipientes e cerâmicas

possibilita a conservação de materiais, a redução do consumo de energia (o que ajuda nações

que têm que seguir as diretrizes do Protocolo de Kyoto) e reduz o volume de lixo que é

enviado para aterros sanitários.

A economia de energia é a principal vantagem do processo, em termos econômicos,

pois reflete na durabilidade dos fornos. O Brasil, no entanto, só recicla 14,2% do vidro que é

consumido, o restante ficando em algum lugar na natureza por tempo indeterminado. O vidro

é um produto 100% reciclável. É possível aproveitá-lo de várias formas. A mais simples e

visível é a embalagem retornável de refrigerante ou cerveja. A utilização dos cacos na

fabricação proporciona, obviamente, uma economia de matéria-prima, além da redução do

dispêndio de energia. Para uma tonelada de vidro reciclado, evita-se a retirada de 1,2

toneladas de matéria-prima da natureza. Quanto à questão energética, em um produto com

10% de cacos, é possível reduzir 4% da energia que seria gasta, segundo a ABVIDRO. Outra

vantagem de reciclar o vidro é que se evita que se jogue na natureza um produto que não é

biodegradável.

4.3.3 Fibra de vidro

Material compósito polímero reforçado com fibra de vidro (PRFV). O PRFV tem alta

resistência à tração, flexão e impacto, é leve e não conduz corrente elétrica, permite ampla

flexibilidade de projeto, possibilitando a moldagem de peças complexas, grandes ou

pequenas, sem emendas e com grande valor funcional e estético.

A resistência química do Fiberglass é determinada pela resina e construção do

laminado. Pode ser produzido em moldes simples e baratos, viabilizando a comercialização de

peças grandes e complexas, com baixos volumes de produção. Mudanças de projeto são

facilmente realizadas nos moldes de produção, dispensando a construção de moldes novos. Os

custos de manutenção são baixos devido à alta inércia química e resistência às intempéries,

inerente ao material.

5. Considerações Finais

A energia solar é uma energia limpa, não poluente, confiável, racional, que não requer

manutenção e não consome nenhum combustível. No Brasil, onde somos privilegiados pelo

Sol, mas o custo de utilizar sistemas de aquecimento solar ainda é caro para se tornar algo

comum em todas as casas. Visto que o mundo encontra-se em um cenário energético

desfavorável, torna-se fundamental o uso destes sistemas solares em residências, comércios

(hotéis, restaurantes, etc.) e indústrias.

Com esse simples projeto, esperamos contribuir na conscientização das pessoas, o que

juntos poderemos fazer pelo meio ambiente e pelo os graves problemas sociais. Imagine o

volume de latas de alumínio e cacos de vidros outros descartáveis, que poderemos tirar do

meio ambiente, com a reciclagem direta na aplicação no aquecedor solar, ou em outros

projetos existentes.

Conclui-se que o modelo de coletor solar proposto, que viabiliza financeiramente a

aquisição de um sistema de aquecimento solar e ainda ajuda a preservação do meio ambiente

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por meio da reciclagem, pode ser uma das soluções para iniciar uma cultura solar a baixo

custo. Usar aquecimento solar é um ato de desenvolvimento e racionalidade sob todos os

aspectos.

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