Bus engine heat recovery

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Bus engine heat recovery

  1. 1. Recuperação de calor de motor a combustão interna Aproveitamento de tempo de congestionamento Julio Barros Eng. Químico-Unicamp
  2. 2. Julio Barros • LV Latino América – Engenharia de equipamentos de fábricas cimenteiras, atua desde mar/2009. • Voith Paper – Engenharia de máquinas de papel, experiência de 12 meses. • Engenharia Química – Unicamp (dez/2008) Na graduação: • Fundador de grupo de caronas, hoje com mais de 10 mil cadastrados. • Projeto de recuperação de óleo de cozinha para transformar em biodiesel, este usado em geradores elétricos para grandes consumidores. • TCC: Análise Técnica e Econômica da implantação de rede de distribuição de hidrogênio para uso em transporte automotivo no Brasil.
  3. 3. • Contínuo aumento de vias congestionadas nos centros urbanos -> tempo ocioso do passageiro • Só a cidade de SP -> 1500 carros novos/dia • Mulher tem opinião decisiva na hora da escolha do modelo do veículo. Também, elas correspondem a 42% do total de compradores de 0km. • Para 88% das mulheres, o cabelo é essencial para satisfação pessoal e profissional. Fatos observados • Produção estética capilar demanda longos periodos • Em SP: Média 2h42’/dia (Ibope, 2010)
  4. 4. Proposta: Adaptar utensílios de produção estética capilar para veículos, aproveitando o calor do motor e dos gases de escape • Secador de cabelos • Prancha Alisadora (Chapinha) • Prancha Ondulatória (Baby liss)
  5. 5. Aparelhos atuais: Potência média dos aparelhos: 1800 W Operação dos aparelhos convencionais vendidos hoje, todos por eletricidade: Secador. Fornece ar aquecido a 115 C
  6. 6. Operação dos aparelhos convencionais vendidos hoje, todos por eletricidade: Prancha alisadora (chapinha): Extremidade metálica ou cerâmica aquecida a 180 C Potência média dos aparelhos: 65W Aparelhos atuais:
  7. 7. Operação dos aparelhos convencionais vendidos hoje, todos por eletricidade: Prancha ondulatória (baby liss): Extremidade metálica ou cerâmica aquecida a 180 C Potência média dos aparelhos: 55W Aparelhos atuais:
  8. 8. Sugestão de produto Recuperação de calor do motor e do duto de escape Peças presentes nos carros hoje. (catalisador não representado):
  9. 9. Sugestão de produto Proposta de novo layout:
  10. 10. Sugestão de produto Novas peças possivelmente necessárias (de acordo com proposta do produto) By-pass Baterias dedicadas Sensor temperatura Bocal de encaixe Aquecimento elétrico Trocador de calor com gases de combustão Trocador de calor:ar após uso com ar anterior ao uso
  11. 11. Sugestão de produto Secador de cabelos
  12. 12. Sugestão de produto Prancha alisadora
  13. 13. Sugestão de produto Prancha ondulatória
  14. 14. Operação Secador: Apenas transporta ar aquecido até local de uso. Não há resistências. Ventilador está no veículo, não no aparelho, tem operação silenciosa. Sem risco de choque elétrico. Sem limitação elétrica, pode entregar mais potência térmica do que o aparelho convencional, tornando-o preferido pela consumidora.
  15. 15. Operação Prancha alisadora (Chapinha): Só transporta ar quente, não tem resistências, não se queima quando esquecido ligado.
  16. 16. Operação Prancha ondulatória:
  17. 17. Locais e Momentos de interesse:
  18. 18. Locais e Momentos de interesse: Crianças na chuva: ->Resfriado
  19. 19. Locais e Momentos de interesse: Taxi Ônibus Intermunicipais
  20. 20. Locais e Momentos de interesse: • Aproveitar tempo perdido no trânsito • Pessoas que moram longe do trabalho • Após banho da academia, arrumar no trajeto até próximo destino • Banho matinal sem ter que secar e pentear em casa • Acidentes de última hora (respingos de janela, garoa, etc) • Filhos pequenos que tomaram chuva • Taxi • Banheiro de Onibus Intermunicipal/Onibus fretado • Viagens para locais úmidos (praias) • Possibilita lavar a cabeça com maior frequência • Pneu Furado • Recuperar parte de atraso para compromisso – profissional e pessoal
  21. 21. • Melhor aproveitamento do tempo (tempo virou artigo de luxo) • Utiliza energia térmica que seria descartada - ecológico • Economia de energia elétrica, que seria usada em casa • Possibilita correção de acidentes de última hora, e estar sempre de acordo com o padrão estético desejado. Vantagens Produto Sustentável • Possibilita aumentar a freqüência de lavagem da cabeça • Chance da resistência elétrica queimar é quase zero – não há necessidade de troca periódica • Sistema de aquecimento é central: periféricos tem custo baixo, possibilita aquisição mais barata dos mesmos no caso de novas tendências da moda.
  22. 22. • Na cidade de SP, 1500 carros novos /dia Estimativas • Mulheres representam 42% - 630 carros /dia • No lançamento: 2% dessa parcela = 13 carros/dia = 378/mês • Em 6 meses, 4%: 756 carros/mes • Em 12 meses, 9%: 1700 carros/mes • Em 18 meses, 17%: 3213 carros/mes • Em 2 anos, 32%: 6048 carros/mês (72 mil/ano)
  23. 23. Estimativas *Sem correção dos 1500 carros/dia **32% = parcela das mulheres que consideram conforto um item decisivo na hora da escolha pelo modelo ***Estimativa só para cidade de SP ****Considerando que apenas mulheres optam pelo produto • Consumo nacional, em 2 anos: 170 mil/ano • (ano base 2009: 3,18 mi carros/ano) • (preferência do produto pelas consumidoras dos grandes centros urbanos) *****Sem cogitar outras aplicações da recuperação, como passar roupas ******Sem cogitar adaptação nos carros semi novos
  24. 24. Fornecedores • Montadora: engenharia • Secador, pranchas alisadora e ondulatória: atuais fabricantes dos aparelhos alteram seus produtos e aumentam seu portfólio. Produto traria logotipo da montadora. • Recuperação de calor: trocadores de calor, tubulação de transporte de ar com isolação térmica, espelho, sensores de temperatura, resistores elétricos, controle SISO ou MIMO (pode ser compartilhado com o controle digital do ar condicionado). Todos os equipamentos já tem fornecedores para as montadoras. Se não há o equipamento pronto, a adaptação necessária não é complexa.
  25. 25. Operação do equipamento • Há captação de ar externo, seguindo por um filtro de ar e por um ventilador. • O ar segue por tubulação para aquecimento junto ao trocador de calor com o fluido de arrefecimento do motor. • Há prolongamento da tubulação de transporte do ar aquecido, mencionado previamente, para um segundo trocador de calor com o duto dos gases de escape, onde se tem a segunda etapa de aquecimento. • Tubulação segue até ponto de consumo na cabine. Neste último trajeto, temos: • Um sensor de temperatura anterior ao bocal de encaixe. Este informa se a temperatura está correta, se está acima ou abaixo da temperatura necessária. • Se estiver acima, se atua na válvula de by pass, misturando ar frio ao ar aquecido. • Se estiver abaixo, se aciona resistores elétricos, sob demanda, a terceira etapa de aquecimento. • Para o caso das pranchas, com o ar de retorno, se houver ganho financeiro, se passa pelo último trocador de calor, esfriando este ar de retorno e aquecendo o ar anterior ao uso. • Descarte do ar para a atmosfera Dos resistores elétricos: • Uma parte dos resistores elétricos são acionados de acordo com a potência ociosa do alternador. • A outra parte dos resistores são acionados por baterias dedicadas, estas que entregam energia na potência necessária. Com o sistema desligado, as baterias dedicadas são carregadas lentamente com a potência ociosa do alterandor. Dessa forma se complementa sob demanda o aquecimento sem alterar a potência elétrica do veículo. • O número de baterias complementares em paralelo fica a desejo do consumidor, como função do tempo de uso do sistema.
  26. 26. Temperatura do ar (exemplo): Operação do equipamento
  27. 27. Temperatura do ar, com refluxo: Operação do equipamento
  28. 28. Operação do equipamento • Tempo de start necessário: o mesmo até a temperatura do motor estabilizar. Se o carro foi usado a pouco tempo e ainda estava quente, o tempo cai. • O plug entre os acessórios e o bocal do carro indica ao sistema a forma de operação. • Se for conectado o secador, o sistema gera grande vazão de ar aquecido, temperatura moderada. • Se for conectada as pranchas alisadora ou ondulatória (chapinha ou baby liss), menor vazão de ar e temperatura alta. Segurança • Para o caso das pranchas, se o sistema não acusa variação na temperatura de retorno por tempo demasiado, se desliga automaticamente. • Por necessitar tempo longo para produção estética o usuário deverá utilizar o sistema sentado e não em pé. Assim, as vibrações e solavancos no transporte não provocariam quedas e demais acidentes.
  29. 29. Operação do equipamento Pranchas alisadora ou ondulatória, lógica de operação: • Vem de fábrica com um encaixe na ponta que envolve a peça aquecida. Para ativar é necessário encaixar tal peça envolvente no painel (retirada após o uso). • Com a peça no painel o sistema permite ativação. A prancha recebe ar aquecido e inicia aquecimento. • Com a prancha no painel e o ar de retorno indicando temperatura similar a temperatura de entrada, por tempo previamente estipulado significa que a peça já está aquecida. Neste caso o aquecimento pára e a peça fica aquecida e abafada no painel, deixando de perder calor. • Ao tirar a prancha do painel o sensor acusa tal movimento e reativa o aquecimento. • Para descansar o aparelho e arranjar o cabelo entre uma passada e outra, volta a se inserir a peça no painel, repetindo o ciclo (encaixe é simples para incentivar uso). Peça solta no veículo pode provocar acidente em caso de solavanco. • Com a peça fora do painel e a temperatura de retorno estiver similar a temperatura de entrada por tempo longo, sem oscilações, indica que o aparelho foi esquecido ligado. Neste caso o sistema desliga e só torna a ligar após ser reinserido no painel.
  30. 30. Custos Dado o fato da idéia ser muito recente, não tive tempo de iniciar pesquisa de custos. Ao invés disso, alguns números para ajudar a balizar qual o custo final a consumidora esteja disposta a pagar: • Um secador de cabelo convencional, boa qualidade: de R$150 a R$350 • Prancha alisadora convencional, boa qualidade: de R$70 a R$350 • Prancha ondulatória convencional: de R$60 a R$200 Em todos eles, necessário fonte de eletricidade e tempo. Usar a prancha por uma hora é normal. Também, para as pranchas, há o risco de esquecer ligado e o aparelho se queimar, sendo necessário a substituição. • Escova japonesa (química para alisar o cabelo, validade de 3 meses): R$250 a R$2000 • Produção capilar em salão de beleza, com tempo de vida de um dia de festa social R$200. Produções mais requintadas ficam demasiadamente mais caras. Por essa compilação de fatos, arrisco que o sistema em um veículo poderia ter um custo acima de R$1000 e não gerar reclamações. Estando em um ônibus, com o custo rateado, ficaria mais em conta para os interessados.
  31. 31. Obrigado Julio Barros julioafb@yahoo.com.br 11 9272 3890

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