Projeto em defesa de trabalho conclusão de curso de Engenharia Civil. Projeto aprovado em publicação cientifica pela E-RAC UNITRI de Uberlândia-MG

1. Análise e execução de modelos de aquecedores de água
sustentáveis de baixo custo
Rodrigo Pereira de Oliveira1
, Romário Maldonado da Silva2
, Valmir Ferreira
Rocha3
, Dr. Adaílson Pinheiro Mesquita4
1
Centro Universitário do Triângulo – UNITRI
Caixa Postal 38411-106 –Uberlândia – MG – Brasil
rodrigopdo@hotmail.com.br, romariounitri@gmail.com, valmirmg@gmail.com
Abstract. Given the high energy expenditure with the electric shower, thinking
about a low-cost and economical system is favorable for both the environment
and the low-income population. A common way of harnessing the energy
potential is through thermal energy to heat water from the showers, for this is
common to use the solar heater. With the use of recycled, the NGO
society do Sol proposes the construction and use of alternative solar heaters of
low cost. The objective of this work was to compare the performance of three
alternative heaters (PET bottle collector and Tetra Pak Box, PVC plates and
tubes and black hose collector) under the same conditions. The experiments
are being evaluated, but from what has been analyzed, it can be concluded
that low-cost solar heaters are technically feasible for domestic heating of
bath water.
Resumo. Diante do alto custo energético com o aquecimento de água em
residências, pensar em um sistema econômico e de baixo custo é favorável
tanto para o meio ambiente como para a população de baixa renda. Uma
maneira comum de aproveitamento do potencial energético é por meio da
energia térmica solar para aquecer água dos chuveiros, para isso é comum o
uso do aquecedor solar. Usando reciclados a Sociedade do Sol vem propondo
a construção e utilização de aquecedores solares alternativos de baixo custo.
O objetivo desse trabalho foi comparar o desempenho de três aquecedores
alternativos (coletor de garrafa PET e Caixa Tetra Pak, placas e tubos de
PVC e coletor de mangueiras pretas) nas mesmas condições. Os experimentos
estão sendo avaliados, mas pelo que foi analisado, pode-se concluir que os
aquecedores solares de baixo custo são tecnicamente viáveis para o
aquecimento doméstico de água de banho.

2. 1. Introdução
A crescente concentração populacional nos centros urbanos acarretou em um aumento
encadeado de diversos fatores correlacionados, sendo que um deles merece destaque, é
o acréscimo no consumo de energia elétrica. Esse fato exige nova postura e consciência
dos indivíduos como disseminadores de mudanças e criação de novos hábitos. Buscar
ações e desenvolver ideias práticas de baixo custo que possam auxiliar na redução do
consumo energético e reduzir custos financeiros nas famílias é de fundamental
relevância. Nesse contexto, criar um novo paradigma no desenvolvimento e na
utilização de processos ambientalmente sustentáveis e sua implementação tendo em
vista promover benefícios amplos para toda a sociedade em especial para os mais
carentes, sem que isso venha a comprometer a capacidade de suprir as necessidades das
futuras gerações pelo esgotamento dos recursos não renováveis é essencial (CALADO
et al., 2016).
A escassez de água e a demanda cada vez maior por abastecimento energético,
bem como os altos custos financeiros para obter todo este serviço, vêm se tornando um
problema. Entretanto, vê-se na energia solar uma solução viável para reduzir os efeitos
dessa crise (BERMANN, 2008).
O projeto propõe um estudo voltado para a confecção e experimentação de
aquecedores de água com o intuito de buscar economia de energia. Sendo que, na
produção dos aquecedores solares serão utilizados materiais sustentáveis e de baixo
custo final, com o tema: análise e execução de modelos de aquecedores de água
sustentáveis de baixo custo. Os raios solares serão utilizados como fonte aquecedora
juntamente com outros materiais totalmente recicláveis e sustentáveis. Sabe-se que
existem outros tipos de aquecedores de água com alta tecnologia e com materiais
eficientes e de maior durabilidade, no entanto, acredita-se que o seu acesso ainda é
bastante restrito às pessoas com melhores condições financeiras, pois, além do custo
alto do equipamento ainda tem todos os custos de instalações e adaptações residenciais.
O aproveitamento das embalagens logo após o uso do produto, sem qualquer
procedimento industrial, possibilitará a reciclagem e uso em projetos socioambientais,
oportunizando maior conforto, qualidade de vida e economia de energia elétrica às
pessoas com menor renda financeira (RODRIGUES, 2005).
É notória a existência de outros modelos de sistemas usados para aquecer água
por meio da luz do sol os quais são aproveitados para diversos fins. Entretanto, diante
das variações no projeto de confecção e montagem dos sistemas, é fundamental fazer
uma comparação entre os resultados e características, com o intuito de distinguir suas
restrições e aplicações no uso residencial.
O objetivo geral desse estudo é confeccionar e analisar o desempenho de três
sistemas de aquecimento de baixo custo que usam materiais descartáveis no que diz
respeito à facilidade de instalação, materiais necessários para a montagem, durabilidade
e eficiência para o aquecimento da água para uso doméstico, sem fins lucrativos,
visando gerar economia no gasto de energia, melhores condições sociais e preservação
ambiental. A pesquisa se justifica por trazer contribuições científicas para os
acadêmicos e benefícios para a população de baixa renda, considerando-se que o
aquecedor que apresentar melhor resultado e aplicabilidade poderá ser usado em
residências.

3. 2. Revisão da Literatura
2. 1 Construção de aquecedores e o aproveitamento da energia solar
A luz do sol é uma fonte abundante, além disso, possui vantagens, pois é uma energia
limpa, sua captação, transformação e utilização não provocam nenhum dano ao planeta
Terra, podendo ser aplicada em qualquer circunstância e como fonte térmica, pode ser
utilizada para esquentar a água para banho (GEORGE, 2015).
Conforme afirmam Gabriel Filho et al. (2013) as pesquisas no meio cientifico
visando a busca de energia alternativa mais barata é constante e tem ganhado destaque
nesse meio. Atualmente o uso de aquecedores solares convencionais é uma realidade.
Entretanto, o alto valor de custo e montagem não torna o produto viável para a classe
populacional menos favorecida financeiramente.
O Brasil se localiza em uma região do planeta onde há grande incidência de
raios solares. Considerando-se que a luz solar é uma grande fornecedora de energia, é
possível usá-la para esquentar água através da captação desses raios em aquecedores
confeccionados com materiais recicláveis. Acredita-se que o uso de aquecedores solares
seja uma alternativa que contribuirá para a diminuição de até 35% dos gastos, podendo
ser implementada em residências das classes populares devido ao baixo custo. Tal
procedimento proporcionará benefícios à população carente no sentido de diminuir
custos com energia, considerando-se que o chuveiro é um dos itens de maior relevância
nas contas de energia nas residências (SILVA, 2015).
Para Oliveira et al. (2013) o uso da tecnologia termosolar pode oportunizar
grandes benefícios sociais que vão desde à redução da conta de luz, à preservação
ambiental, devido a diminuição do lançamento de gases na camada atmosférica. Por
outro lado, na fabricação deles usam-se materiais de alto custo tais como: aço
inoxidável, cobre entre outros produtos que torna a aquisição inviável para a população
da classe baixa. Nesse sentido, projetos sociais visando construir aquecedores com uso
de reciclados é uma solução, considerando-se que a confecção do mesmo não gera
grandes gastos.
Os aquecedores convencionais são compostos de placas coletoras e de um
reservatório, conhecido como (boiler). O sistema funciona com o uso de placas que
captam a energia através dos raios emitidos pelo sol, de forma a transformá-los em
energia absorvida em calor e posteriormente passa o calor para a água que será usada. O
boiler é uma espécie de tanque térmico que fica isolado onde se armazena a água
aquecida pelas placas. Para dar continuidade ao processo de aquecimento inicia-se um
ciclo de circulação da água, assim, a água fria sai da caixa d’água e entra no boiler,
circula pelas placas coletoras, se aquece e retorna para o tanque de armazenamento até
chegar o momento de ser consumida (CRISTOFARI et al., 2002).
Segundo Bezerra (1998) os coletores solares convencionais possuem
componentes de custo muito elevado são eles: tubo de cobre, vidro, chapa de alumínio
enegrecido e isolante térmico (poliuretano expandido ou lã de vidro), componentes estes
que possui uma alta condutividade térmica e permite obter temperaturas elevadas (na
ordem de 80ºC) e com uma vida útil de vinte anos.
Segundo Santos (2012) no aquecedor solar convencional, usa-se para sua
estruturação peças metálicas, sendo que a parte responsável por conduzir calor para a
água é feita de cobre e, com o intuito de não perder calor, para isso ela recebe uma

4. cobertura transparente na face que fica exposta ao sol, funcionando como um
isolamento, características que garantem um ótimo desempenho do equipamento,
garantindo uma vida útil de longa data se comparado ao aquecedor de baixo custo,
entretanto, devido ao preço alto, só as pessoas de melhores condições financeiras
conseguem adquiri-lo.
A figura 1 mostra um aquecedor solar convencional.
Figura 1. Sistema de aquecimento de água convencional
Fonte: Manual de construção de reciclados.
2.2 Aquecedores solares feitos de materiais reciclados
Segundo Gabriel Filho et al. (2003) existem iniciativas de construção e implementação
de aquecedores solares buscando atender às pessoas menos favorecidas financeiramente,
é o caso do projeto ‘Aquecedor Solar de Baixo Custo’ (ASBC), o qual foi desenvolvido
por uma ONG denominada Sociedade do Sol, que fica sediada no Centro Incubador de
Empresas Tecnológicas (CIETEC), localizado no Campus da USP/IPEN. Conforme
afirmam os autores mencionados anteriormente, esse produto torna-se viável pelo fato
de ser um aquecedor feito de recicláveis no qual, as peças de cobres são substituídas por
elementos de canos de PVC. Esse aquecedor tem um sistema de aquecimento de água
que capta a energia solar em painéis termosolares, assim como os tradicionais. Esses
produtos estão sendo testados, do mesmo modo que vários outros construídos a partir de
materiais termoplásticos como forros modulares e tubos de PVC rígido.
Segundo as orientações contidas no manual confeccionado pelo senhor José
Alcino Alano em 2008, com o objetivo de ensinar sobre a confecção de aquecedores
solares, a construção deste equipamento por meio de reciclados de forma direta sem
nenhum tipo de processamento industrial oportunizará benefícios à comunidade por
economizar energia elétrica e por conscientizar a todos que reciclar ajuda na
preservação ambiental, e que muitas embalagens depois de usadas podem ter uma
serventia para usos em projetos sociais como esse. Dada à resistência das caixas Tetra
Pak, que possuem em sua composição 5% de alumínio, 20% de polietileno e 75% de
papel, elas são rejeitadas pelos catadores devido aos componentes usados na sua
fabricação o que torna difícil seu aproveitamento só como papel. Os materiais usados na
fabricação da Tetra Pak são de grande resistência, por isso, elas não se decompõem com
facilidade, assim, o reaproveitamento das embalagens neste projeto evita o acúmulo de

5. lixo no meio ambiente e oferece resultados satisfatórios, pois a combinação dos três
materiais impede que ela se deforme na temperatura a qual será submetido no interior
das garrafas PET, ao contrário do papel comum.
O projeto construção de aquecedores de baixo custo foi uma criação realizada e
testada, entretanto, apesar da ideia ter sido patenteada com registro junto ao Instituto
Nacional de Propriedade Industrial (INPI), o mesmo vem sendo implantado por
Organizações Não Governamentais (ONGs), universidades e diferentes instituições em
habitações de família de baixo poder aquisitivo, mas, sem fins lucrativos. Sendo que o
principal objetivo é economia e a adoção de uma filosofia de preservação do
ecossistema, com o intuito de garantir um mundo melhor para as futuras gerações. A
economia de energia elétrica é imprescindível, assim como a preservação do meio
ambiente.
Alano (2008) declara que o aquecedor solar de reciclados é diferente dos
convencionais devido aos objetos usados na confecção dos mesmos, e também devido
ao rendimento térmico. O principal intuito desse aquecedor é diminuir custos para
torná-lo acessível às pessoas mais pobres e sem nenhum tipo de custo, por ser um
projeto social. Para isso, são usados tubos de PVC, mesmo sabendo que são menos
resistentes se comparados aos tubos de cobre ou de alumínio usados nos convencionais.
Para substituir a caixa de metal, o painel de absorção térmica e o vidro são usados
garrafas Pet e embalagens longa vida pós- consumo. O calor obtido pelas embalagens
longas vida pós-consumo, pintadas com tinta preta fosca, ficará retido no interior das
garrafas e é passado para a água por meio das colunas de PVC, que também devem estar
pintadas em preto. Já as garrafas PET pós-consumo, têm como finalidade proteger o
interior do coletor das interferências externas, em especial do vento e mudanças de
temperatura.
O modelo feito de garrafas Pet, faz uso de 2 tipos de materiais reciclados que são
as caixas Tetra Pak e as garrafas Pets. Conforme mostra a figura 2.
Figura 2 – Aquecedor solar feito de garrafa pet e tubos de PVC
Fonte: Manual de construção de reciclados.

6. 2.3 Materiais usados e o passo a passo para confecção do aquecedor de
garrafa PET
Esse sistema é feito usando 90% de material reciclável, o que constitui uma forma
eficaz de preservação do meio ambiente, e além de produzir uma energia limpa e
renovável, possibilita economia na conta de energia elétrica. Para a construção desse
protótipo usou-se: 60 garrafas PET transparentes de 2 litros, 50 caixas Tetra Pak de 1
litro, 15 metros de tubo de PVC soldável de 20 mm, 2 metros de tubo PVC soldável 32
mm, 1 galão 200 litros (boiler), 1 adaptador flanges 32 mm, 3 adaptadores flanges 20
mm, 20 conexões T, 5 curvas de 90° de 20 mm, 2 Cap 20 mm, 2 registros de gaveta, 1
rolo de fita termossifão, 1 litro de tinta esmalte sintético preto fosco e 1 cola PVC tigre
200ml.
O coletor solar é de suma relevância para o bom desempenho de um sistema que
tem por finalidade aquecer, nesse sentido, requer muita atenção, pois ele é diferente dos
demais, principalmente, no que se refere ao material empregado na montagem do
mesmo. Outro diferencial é o rendimento térmico alcançado. O uso de material de baixo
custo em substituição aos tubos de cobre ou alumínio usado nos convencionais contribui
para baixar os custos dos aquecedores. As conexões de PVC nas colunas de absorção
térmica, apesar de ser menos eficiente alcançam um bom resultado (ALANO, 2008).
Os coletores convencionais são compostos por uma caixa metálica, o painel de
absorção térmica e o vidro, para substituir esse material, podem ser usados garrafas PET
e caixas Tetra Pak pós-consumo. As garrafas PET exercem a mesma função da caixa
com vidro, que é de proteger o interior do coletor das intervenções externas tais como:
vento, alterações climáticas, tornando o ambiente adequado.
As caixas Tetra Pak, devem ser pintadas com tinta preta fosca, a finalidade delas
é absorver o calor que será retido no interior das garrafas e posteriormente transferi-lo
para a água através das colunas de PVC, que também devem ser pintadas de preto.
Nota-se que é um aparelho bastante simples, entretanto, é um sistema de aquecimento
solar que tem detalhes essenciais que precisam ser observados durante a confecção e
instalação, para que o resultado seja eficiente, garantindo o bom funcionamento do
sistema.
Outro fator de relevância é a dimensão do coletor solar no que se refere à caixa
d’água ou acumulador que são fundamentais para controlar a temperatura aos níveis que
não danifiquem o PVC, é preciso manter a rigidez do mesmo, sendo que a temperatura
para sistemas de baixa pressão deve ser mantida até 55ºC no máximo. Uma temperatura
superior pode causar o amolecimento do material e, consequentemente, afetar a
estrutura do coletor solar ou de todo o conjunto, causando vazamentos ou até a
destruição do aquecedor. A dimensão correta possibilita que a água circule pelo coletor
e seja aquecida e, também auxilia na limitação da temperatura aos níveis apropriados ao
PVC.
2. 4 Seleção das garrafas PET.
São indicados dois modelos de garrafas PET de dois litros, preferencialmente, para fazer
o aquecedor solar: as garrafas transparentes lisas de Fanta e as cinturadas de Coca-Cola,
entretanto, com perfil igual.

7. Na questão de durabilidade do aquecedor solar feito de reciclados, o criador
desse sistema, o senhor José Alano, informa que o primeiro coletor instalado por ele em
sua residência durou aproximadamente cinco anos e meio. Sendo este, construído com
garrafas PET cristal lisa. Nesse primeiro coletor, ele observou que o calor entre garrafas
não se mantinha, devido à dilatação entre elas, e pelo fato de serem lisas e inteiramente
retas, não limitavam o encaixe, mas, já, o segundo coletor feito com garrafas cinturadas
de Coca-Cola e Pepsi, esse fato não ocorreu, e este, já dura cinco anos (MANUAL DE
MANUFATURA E INSTALAÇÃO EXPERIMENTAL DO ABSC, 2009).
2.5 Embalagens Tetra Pak de 1 litro
Conforme Alano (2008) é notório que as embalagens feitas de diversos materiais podem
facilitar e dar mais comodismo a vida das pessoas, entretanto, elas quando descartadas
de modo inadequado podem causar impactos negativos ao meio ambiente, assim, usá-
las na construção de um aquecedor solar pode contribuir para um destino útil e
adequado, contribuindo positivamente para o meio ambiente e também para a redução
do consumo de energia. Principalmente, considerando-se que as caixas Tetra Pak, são
revestidas de alumínio o que impede a sua decomposição, dar um fim proveitoso a elas
é essencial na preservação ambiental. Assim, usando-se caixas Tetra Pak e garrafas Pet
podem-se construir aquecedores solares para uso doméstico.
Corte o fundo de todas as garrafas pet, deixando-as as mais simétricas possíveis,
não há necessidade de gabarito, normalmente toda garrafa pet possui uma marca no
fundo e é nela que normalmente é cortado, faça o teste de encaixe entre as garrafas para
se acomodarem entre si, um bom encaixe evitará a perda do calor gerado e a entrada de
umidade.
As caixas de Tetra Pak devem ser dobras de forma a aproveitar os vincos das
laterais e com mais duas dobras em diagonal na parte superior visando amoldar à
curvatura da parte interna superior da garrafa, o que dará sustentação à caixa,
conservando-a reta e encostada no tubo de PVC. Outro detalhe relevante que deve ser
observado é que todas as dobras e cortes devem ser feitos antes da pintura. A tinta
adequada deve ser a de lata de 1 kg, para fazer a aplicação da tinta, pode-se usar rolo de
tinta ou pincel, as caixas devem ser espalhadas abertas uma do lado da outra para serem
pintadas todas de uma vez e aproveitar melhor a tinta.
2.6 Montagem do coletor solar: corte e pintura dos tubos
Os cortes precisam ser realizados conforme os tipos de garrafas que se tem disponível.
Geralmente usam-se as medidas sugeridas: cortes com 92 cm para colunas com 4
garrafas retas, 100 cm para colunas com 5 garrafas cinturadas; 150 cm para colunas com
5 garrafas de 2 litros de Coca-Cola. A quantidade de garrafas usadas deve ser no
máximo 5 por coluna, com o intuito de promover a instalação do coletor solar em
relação à altura da caixa d’água, por causa da circulação por termossifão. Antes de
pintar os tubos das colunas é importante isolá-las com fita apropriada (crepe) ou outra
indicada que tenha 19 mm nas 2 extremidades, sendo que a tinta deve ser a mesma
usada para pintar as caixas, após a secagem da tinta deve-se retirar a fita para encaixar
nas conexões tipo “T”.

8. Todos os coletores têm uma medida padrão a ser considerada, independente dos
modelos de garrafas usadas. Desse modo, os canos 20 mm de distanciamento entre
colunas, precisam ser cortados cm 8,5 cm e sem pintura, entre as colunas. Contudo, se a
pessoa tiver interesse em barramentos inferior e superior mais reforçados no coletor
solar e com circulação melhor, deve-se usar conexões do tipo ‘T’ com redução de 25
mm, e os distanciadores entre colunas com tubos de 25 mm cortados com 8 cm.
A montagem do aquecedor solar é bem simplificada, entretanto, é preciso seguir
a ordem das instruções no que se refere à colocação dos componentes, e uso de adesivo,
exclusivamente nos tubos e conexões da parte superior do coletor onde circula a água
quente. Na parte inferior, precisa-se apenas encaixar os tubos e conexões com a ajuda de
um martelo de borracha, o que tornará fácil a manutenção caso seja preciso.
Ao começar o processo de montagem é necessário colar as três peças, repetindo
a operação no número de colunas existentes. Colem um conjuntinho ao outro até formar
5 colunas. Posteriormente, insira as garrafas e as caixas Tetra Pak nas 5 colunas,
fechando a última garrafa de cada coluna, cortando outra garrafa, mais na parte de cima,
do lado da tampa. Deve-se prosseguir com o barramento inferior previamente montado,
encaixando e fechando esse módulo. Recomenda-se que nas regiões de temperaturas
baixas, que se preencha a parte inferior, entre a caixa Tetra Pak e a garrafa com algum
tipo de isotérmico impermeável, tipo rótulos plásticos ou sacolas plásticas.
O módulo de 5 colunas é de fácil manejo, podendo ser transportado com
facilidade até o local de instalação. Os sistemas devem ser montados com no máximo
25 colunas, ou seja, 5 módulos, para evitar tensões nos barramentos e a possível
acumulação de borbulhas de ar no barramento superior, o que compromete a circulação
no coletor solar. A 1ª garrafa de cada coluna deve ficar bem fechada, com fitas de
autofusão ou tiras de borracha, para impedir a perda de calor do interior da coluna e
também para prevenir que o vento vire as garrafas, tirando as caixas Tetra Pak da
direção do sol, comprometendo o rendimento do coletor solar.
O Projeto do Aquecedor Solar de Baixo Custo (ASBC) tornou-se disputado pela
Sociedade do Sol que pleiteou a patente deste produto, onde a mesma é uma
organização não governamental de caráter socioambiental sem fins lucrativos, que atua
junto ao Centro Incubador de Empresas Tecnológicas (CIETEC), no Campus da
Universidade de São Paulo (USP). A mesma permitiu o uso do projeto a qualquer
pessoa física ou jurídica, que tenha interesse em produzir sem o intuito de obter lucros e
vantagens na fabricação do aquecedor solar, objetivando unicamente economizar e
preservar o meio ambiente.
Muitas pesquisas em torno do uso da energia solar foram realizadas em projetos
com fins sociais sem intenção de lucros. Nesse contexto, o sistema ASBC utiliza a
mesma caracterização de funcionamento do tradicional para aquecimento de água, onde
pode se dizer que a diferença está no material usado, na fabricação do produto e na
possibilidade de autoconstrução. Ambos precisam da energia solar irradiante para
aquecer a água (MANUAL DE MANUFATURA E INSTALAÇÂO EXPERIMENTAL
DO ABSC, 2009).
2. 7 Funcionamento do sistema
É relevante entender como funciona esse sistema de aquecimento de água, feito de
reciclados. Pode se afirmar que o funcionamento é semelhante ao convencional. Mas o
funcionamento por meio de circulação de água quente é o ideal, por se adaptar melhor a

9. um sistema simplificado como o deste projeto, desde que, seja possível montar o coletor
solar sempre abaixo do nível inferior da caixa d’água ou de outro reservatório, sendo
que a diferença de altitude não pode estar acima de três metros de distância e no mínimo
trinta centímetros. Sendo que este desnível é fundamental na garantia da circulação da
água no coletor, pela diferença de densidade entre a água quente e a fria. No momento
em que a água fica quente ela sobe pelas colunas do aquecedor/coletor, passando pela
tubulação e voltando a parte de cima da caixa ou reservatório. Enquanto que a água fria
por ter uma densidade mais pesada flui para a parte debaixo do coletor, fazendo com
que o coletor permaneça sempre cheio de água e fechando o ciclo de aquecimento. Na
verdade esse efeito é praticamente igual ao dos aquecedores convencionais do mercado
com sistema termossifão (THOMAZ, 2013).
Conforme a autora mencionada anteriormente, a diferença consiste apenas na
questão dos materiais usados na produção. Nesse sentido, tem se vantagens na
confecção dos aquecedores, considerando que produzem os resultados esperados,
mesmo utilizando materiais reciclados na fabricação. Toda vez, que a água deixar o
reservatório e percorrer o aquecedor, atingirá uma temperatura média de 10ºC, o que
permite que em uma exposição de 6 horas a água possa atingir na estação do verão a
temperatura de 52ºC e no inverno, 38ºC. Sendo que este tempo de exposição foi
analisado entre os horários das 13:00 até às 21:00 nos primeiros dias.
2.7.1 Aquecedor solar feito com placa de PVC
Na tentativa de encontrar o melhor sistema para aquecer água para banho indicado para
o uso doméstico nas famílias de baixa renda, construiu-se também um aquecedor solar
com placa de PVC. O qual foi confeccionado de placas que são usadas em forro na
construção civil. O que torna esse modelo diferente é o fato de não se usar tampa de
vidro e nem caixa de madeira que causam o efeito estufa. O não uso do vidro para cobrir
é devido às peculiaridades do PVC que não suporta altas temperaturas.
2.7.2 Construção e materiais usados para fazer o sistema ASBC de PVC
Os itens utilizados na construção desse coletor solar foram: 3 placa de PVC 1,25 x 0,62
m; 5m de tubo pvc de 20mm, 3m de tubo de PVC de 32 mm, 1 galão de 200 litros
(Boiler), 1 adaptador flanges de 32mm, 3 adaptadores de flanges de 20mm, 5 curvas de
90° de 20mm, 2 cap marrom de 32 mm, 2 registros de gaveta de 20mm, 2 reduções de
32 mm para 1” em PVC; 1 tubo de cola adesiva de 200ml e 1 litro de esmalte sintético
preto fosco.
Todos os materiais são facilmente encontrados. A construção desse coletor
ocorreu de maneira simplificada, e as ferramentas usadas são de fácil manuseio. Quanto
ao passo a passo para confecção, foram seguidas as instruções da Sociedade do Sol,
encaixando-se a placa de PVC nas tubulações e realizando as conexões. Em seguida,
são feitas as colagens e vedações, também a pintura e teste para verificar se há
vazamentos. A figura 3 mostra o aquecedor confeccionado.
2.7.3 Aquecedor feito de mangueira preta em espiral e seu funcionamento

10. Gonçalves et al., (2013) declara que na construção de um aquecedor solar feito por
mangueira preta, a própria mangueira funciona como coletor, trata-se de uma mangueira
preta enrolada em forma de espiral colocada sobre uma caixa de madeira inclinada, que
deve ser coberta por um plástico ou por um vidro, onde o sol vai incidir e aquecer a
água que está dentro da mangueira. Geralmente, esse protótipo é usado em piscinas de
forma improvisada. Os materiais usados, assim como no caso do Aquecedor Solar de
Baixo Custo (ASBC), são encontrados com facilidade. A construção é simples.
Entretanto, esse modelo apesar de eficiente, não utiliza material reciclado. É preciso
utilizar um vidro para cobrir a caixa com a mangueira para alcançar uma temperatura
ideal e conter a refração da radiação. A aquisição desses materiais eleva o custo do
protótipo o que torna sua produção inviável, considerando-se que o estudo busca um
modelo de baixo custo e eficiente.
Entre os itens usados para confeccionar o aquecedor de sistema espiral de
mangueira preta usou-se: 1 mangueira preta de 100m de 20mm, 2m de tubo PVC
soldável de 20mm, 2m de tubo PVC soldável de 32mm, 1 galão de 200litros (Boiler), 1
adaptador flanges de 32mm, 3 adaptadores de flanges de 20mm, 5 curvas de 90° de
20mm, 1 Madeirit 2,20 x 1,10 x 0,017 m, 2 braçadeira 20mm, 1 rolo de fita termossifão,
1 tubo de cola adesiva de 200ml e 1 litro de esmalte sintético preto fosco.
A construção é simples, a mangueira preta foi enrolada em uma peça de Madeirit
furada ao meio para passar a conexão por onde a água sairá, posteriormente, a
mangueira e as laterais da caixa foram fixadas no Madeirit, fixou-se também, as
conexões de entrada e saída no reservatório. No final aplicou-se tinta preta no conjunto
e em seguida fez-se testes para verificar se tinha algum vazamento, conforme mostrado
na Figura 3.
2.7.4 Coletores produzidos e experimentados in loco no campi da Unitri
Após estudo, pesquisa e seleção de materiais reciclados, bem como a aquisição de
alguns materiais não reciclados (adquiridos nas casas de materiais de construção) para
ajudar na montagem dos coletores. O procedimento de construção dos aquecedores
solares seguiu as orientações do Manual da ASBC.
Quanto à instalação dos aquecedores a geografia é bastante relevante, pois é
necessário que eles fiquem posicionados para o norte, deve-se ainda, respeitar as alturas
entre caixa d’água e coletores. A posição do conjunto de coletores solares é fundamental
para se aproveitar bem a radiação solar, assim, recomenda-se que a instalação apresente
uma inclinação igual à latitude da região onde será instalado o aquecedor somando se
10º.
O projeto foi muito apreciado, e os objetivos foram alcançados com êxito,
considerando-se que os resultados foram satisfatórios tanto para o aquecedor feito de
garrafas Pet quanto para o de placa de PVC.
A figura 3 mostra as imagens dos aquecedores construídos e montados no campi
da UNITRI, onde foram testados.

11. Figura 3 – Aquecedores confeccionados e expostos no campi da UNITRI.
Fonte: Própria
3 Coleta de dados
Para chegar ao resultado final, foram coletados dados básicos com o intuito de comparar
e analisar a eficiência dos aquecedores. Eles foram instalados juntos, usando a mesma
inclinação, localização, referências climáticas de acordo com as orientações da NBR
15747-1 de 2009. As medições de temperaturas foram feitas conforme estabelecido na
NBR, que é entre os horários de 10:00 da manhã até as 16:00 da tarde. No entanto, além
dos horários estabelecidos em norma, foram escolhidos horários bem diferenciados,
como, as 20:00 e as 21:00. Horários estes que foram escolhidos intencionalmente para
verificar a eficiência do reservatório em manter a água aquecida por longos períodos
sem incidência do sol, principalmente em horários noturnos. Outro fator relevante, é que
o valor do volume de água a ser aquecida era o mesmo em cada aquecedor.
As tabelas abaixo apontam os resultados alcançados com relação aos
aquecedores solares produzidos.
Coleta de dados do sistema de ASBC de garrafa PET
Data Horário T (água) ºc T (amb) ºC
18/10/2017 13:00 39.8º 32º
18/10/2017 21:00 40.1º 30º
19/10/2017 19:00 48.1º 31º
21/10/2017 10:40 39.2º 33º
24/10/2017 12:40 36º 18.3º
25/10/2017 20:00 41.4º 26º
26/10/2017 20:00 47.9º 31º
Tabela 1 – Coleta de dados Aquecedor Garrafa PET
Fonte: Própria

12. Coleta de dados do sistema de ASBC de Forro PVC
Data Horário T (água) ºc T (amb) ºC
18/10/2017 13:00 42.9 32º
18/10/2017 21:00 40.9 30º
19/10/2017 19:00 51.2 31º
21/10/2017 10:40 40.4 33º
24/10/2017 12:40 37.2 18.3º
25/10/2017 20:00 41.9 26º
26/10/2017 20:00 51 31º
Tabela 2 – Coleta de dados Aquecedor Forro PVC
Fonte: Própria
Coleta de dados do sistema de ASBC de Mangueira Preta
Data Horário T (água) ºc T (amb) ºC
18/10/2017 13:00 33.9º 32º
18/10/2017 21:00 36.3º 30º
19/10/2017 19:00 43.2º 31º
21/10/2017 10:40 38.5º 33º
24/10/2017 12:40 32º 18.3º
25/10/2017 20:00 37.3º 26º
26/10/2017 20:00 41.9º 31º
Tabela 3 – Coleta de dados Aquecedor Mangueira Preta
Fonte: Própria
4. Metodologia
A metodologia usada para este estudo teve foco na revisão da literatura por meio de
pesquisas em livros, manuais, vídeos e sites de internet, visando estudar o referencial
teórico a respeito dos principais tópicos que consistem o trabalho, como energia solar,
tecnologias convencionais e tecnologias de baixo custo, em especial a que faz uso de
garrafas PET, caixas Tetra Pak, tubos de PVCs e mangueira preta para construir
aquecedores solares para aquecimento de água.
A respeito da montagem e funcionamento do sistema para aquecer água a partir
da energia solar utilizando os reciclados mencionados anteriormente, usou-se como
material de instrução para a confecção, o manual disponibilizado pelo Sr. José Alcino
Alano, criador do sistema citado, e o manual disponibilizado pela Secretaria Estadual de
Meio Ambiente e Recursos Hídricos do Paraná (SEMA). Com base nos estudos e no
manual, foram montados três modelos do sistema de aquecimento de água com energia
solar.
Pretendeu-se fazer uma análise comparativa entre o nível de aquecimento da
água, materiais utilizados, custo, praticidade e facilidade de montagem. Os aquecedores
foram produzidos fisicamente nas dependências externas da faculdade, demonstrando
todas as suas eficiências mencionadas. Os aquecedores confeccionados serão expostos a

13. qualquer pessoa. Buscou-se como fonte de pesquisa, artigos conseguidos em base de
dados tais como Scielo, Bireme, dentre outros; monografias, teses e dissertações em
bibliotecas e sites virtuais de Instituições de Ensino Superior, sendo usado o idioma
português na busca das publicações.
Após ler o manual, podem-se verificar os itens necessários para a confecção dos
aquecedores, o próximo passo foi fazer a coleta dos materiais necessários para a
construção dos mesmos, dentre os quais: garrafa Pet e embalagens Tetra Pak que podem
ser oriundas de doações e os demais itens serão comprados. O manual usado foi
publicado em maio de 2009, e com ele em mãos qualquer pessoa que saiba ler
conseguirá executar o projeto.
Após a construção dos coletores, eles foram instalados no campi da Unitri, onde
foram testados e analisados para ver o desempenho de cada um com relação ao
aquecimento da água para uso em residências. Duas vezes ao dia, os idealizadores do
projeto foram à universidade para fazer medições e verificar a aplicabilidade do sistema,
além de fazer a manutenção e aperfeiçoamento na montagem e instalação do painel
solar. Estas medições foram realizadas duas vezes ao dia, sendo no período variando
entre os horários de 10:00 da manhã as 21:00 horas, durante um período de 9 dias, para
ser feito um levantamento das características do aquecimento de água, tais como a
temperatura máxima atingida pela água, tempo de aquecimento e influência do encontro
solar em cada um dos sistemas. O experimento objetivou fazer uma análise comparativa
entre o nível de aquecimento da água em cada um dos sistemas, verificando os materiais
utilizados, custos, praticidade e facilidade de montagem, bem como, se eles suprem a
demanda para abastecer uma residência com família pequena.
Foram construídos e analisados três modelos de aquecedores solares de água
para verificar o qual apresenta maior eficiência na questão de aquecer água de banho.
Os aquecedores foram construídos de PVC, mangueira preta, garrafas PET com caixa
Treta Pak.
5. Orçamento
O projeto teve um gasto de R$1.176,41 na compra de materiais que foram usados na
confecção dos três aquecedores, considerando aquecedor com capacidade para 200
litros de água quente.
A tabela 4 relaciona o custo de cada aquecedor solar.
AQUECEDOR VALOR
Aquecedor de Garrafa Pet R$: 303,22
Aquecedor de PVC R$: 363,97
Aquecedor de Mangueira preta espiral R$: 509,22
Tabela 4 – Relação de preços unitários de cada aquecedor solar
Fonte: Própria
6. Resultado e discussões
Por meio de estudos realizados com o intuito de verificar a eficiência dos aquecedores
produzidos, observou-se que o convencional é muito bom, mas como a intenção é
comparar os sistemas de aquecimento feitos de material reciclado, notou-se através dos

14. resultados obtidos com os testes, que tanto o aquecedor de garrafas PET quanto o de
PVC foram satisfatórios, entretanto, o de mangueira preta foi descartado logo no início,
pois ele utiliza pouco material reciclado, o que acaba gerando gastos na aquisição dos
materiais, e por outro lado, ele não apresentou resultados positivos para o uso
doméstico, mas sendo indicado para aquecer água de piscinas com sistema de
pressurização da própria bomba da piscina.
O estudo revelou que a durabilidade dos sistemas produzidos através de
reciclados possui duração diferenciada. No caso do aquecedor feito de garrafa PET, ele
pode durar entre 4 a 5 anos, e as garrafas podem ser trocadas quando estiverem
danificadas. Em termos de aquecimento, que é um dos objetivos desta pesquisa, em dias
quente com temperatura de 31º C e com pouca incidência de ventos a água esquentou
satisfatoriamente, chegando a 48.10°C, e manteve uma média entre os dias coletados de
41.79°C, o que indica que o uso dele é viável. Com relação ao aquecedor feito de PVC,
ele também apresentou resultados positivos, mas, na questão da durabilidade, ele dura
um pouco menos do que o de garrafa PET, podendo durar até 4 anos, mas, se os
coletores forem repintados a vida útil dele pode chegar a 10 anos. No que se refere à
temperatura da água, ele chegou a uma temperatura de 51.2ºC em dias quente com
temperatura ambiente de 31°C e com pouca incidência de ventos, e manteve uma média
entre os dias coletados de 43.64°C, o que leva a crer que ele seja indicado para o uso
doméstico, considerando-se também, que seu custo é baixo. Por outro lado vale ressaltar
que o aquecedor de garrafa PET também é muito indicado para uso doméstico, mesmo
apresentando uma pequena variação de temperatura em relação ao PVC, o custo
beneficio é muito bom, e a relação de sustentabilidade e reciclagem é muito forte, pois
irá contribuir para retirada de milhares de garrafas PET e caixas Tetra Pak do meio
ambiente, enquanto que o aquecedor de PVC não contribui para a reciclagem,
considerando-se que a maior parte do material usado na sua confecção são comprados.
Por outro lado, a temperatura do aquecedor de mangueira preta foi baixa, apresentando
um resultado insatisfatório. Sua temperatura não ultrapassou os 43.20°C, considerando
numa média de 37.59°C, para dias com temperatura media de 31°C ambiente. Portanto
sua confecção não é recomendada para uso doméstico.
O gráfico apresentado na figura 4 mostra a média de temperaturas atingidas
entre os dias 18/10/2017 a 26/10/2017.

15. Figura 4 - Gráfico com média de temperaturas atingidas entre os dias (18/10/2017 a 26/10/ 2017) .
Fonte: própria
Como se pode ver, o desempenho do aquecedor de forro de PVC e do aquecedor de
garrafas PET foi satisfatório, o que nos leva a confirmar que ambos podem ser usados
como uma boa opção para substituir o aquecedor solar convencional. Entretanto, além
de pensar no aquecimento da água para uso doméstico diminuindo gastos com energia
elétrica, tem-se também, o objetivo de dar um fim útil às embalagens e garrafas
descartáveis, contribuindo para a preservação do meio ambiente. Nesse caso, a melhor
opção é o aquecedor solar feito de garrafas PET e caixas Tetra Pak, pois a diferença de
temperatura entre os dois conforme a média mostrada na figura 4 foi insignificante
1,85°C de diferença, dessa forma o eleito para confecção e uso doméstico no
aquecimento de água para banho é o aquecedor feito de materiais reciclados (garrafa
PET e Tetra Pak).
No que se refere à instalação, tanto o de garrafa PET quanto o de PVC, podem
ser montados com facilidade, e outro fator positivo, é que não há a necessidade em
alterar as instalações hidráulicas existentes.
Para verificar a eficiência dos coletores as temperaturas foram comparadas em
horários distintos como mostra a figura 5 no gráfico abaixo.

16. Figura 5 - Gráfico com comparação de eficiência x horário.
Fonte: própria
De acordo com o gráfico apresentado, tanto o aquecedor de forro de PVC quanto o feito
de garrafas PET apresentaram resultados positivos nos diferentes horários de medição,
porém, o de mangueira preta não apresentou um bom aquecimento da água.
Com relação à temperatura ambiente x temperatura da água, o gráfico da figura
6 mostra que mesmo em dias com temperatura mais baixa 18,3 C° os aquecedores de
PVC e de garrafa PET chegaram a uma temperatura ideal para uso em banho, sendo que
o de PVC chegou a 37,2 °C e o de PET, Tetra Pak a 36.0°C. O aquecedor de mangueira
preta atingiu uma temperatura inferior de 32,0°C.
Figura 6 – Gráfico de comparação T (amb)°C x T (água)°C
Fonte Própria

17. O gráfico aponta para resultados eficientes em dias quentes com temperatura ambiente
entre 31°C, 32°C e 33° C, a água chegou a uma temperatura máxima em cada coletor.
No aquecedor de PVC a água chegou a 51.2°C, no de garrafa Pet a temperatura da água
chegou a 47.9°C e o de mangueira também apresentou eficiência atingindo uma
temperatura de 43.2°C. Conclui-se que os dois primeiros (PVC e PET) são viáveis,
porém, com o intuito de preservar e contribuir para a despoluição e diminuição de lixos
jogados no meio ambiente, o aquecedor de garrafa PET é o mais indicado para uso
doméstico, devido ao baixo custo, eficiência e aproveitamento de embalagens e
garrafas. De acordo com o gráfico mostrado na figura 6, o dia mais quente apresentou
uma temperatura ambiente de 33°C, no entanto não significa que foram as maiores
temperaturas da água do aquecedor, pois existem diversos fatores no processo de
aquecimento onde um dos grandes vilões é a incidência de ventos, que podem diminuir
a temperatura da gua mesmo em dias bem quentes como foi o caso demostrado na
figura 6.
7. Considerações finais
Ao serem testados dois dos aquecedores mostraram ser eficientes para um mesmo
dia de medição, atingindo temperaturas elevadas no mesmo momento, embora
diferentes. Ambos apresentaram resultados semelhantes ao aquecedor convencional na
questão de aquecimento da água, porém, com temperaturas um pouco mais baixas. No
entanto, mesmo sendo um pouco inferior à do convencional, a temperatura alcançada
pelos aquecedores alternativos de baixo custo, podem suprir as necessidades de
consumo doméstico. A comparação de atuação entre os três aquecedores foi mostrada in
loco, onde se analisou a eficiência de cada um, e o bom desempenho para que possam
ser usados em residências para aquecer a água de banho e consequentemente
diminuírem o consumo de energia elétrica, considerando-se que o chuveiro é um dos
itens que consome quase 50% da energia usada nas residências. Percebe-se que esse
consumo pode ser racionado com o uso do aquecedor solar caseiro representando uma
ótima diferença nas contas do fim de mês e dar um fim adequado aos reciclados Pet,
Tetra Pak, o que favorece também, para a preservação do meio ambiente, livrando- se
de acúmulos de lixos provenientes dos descartáveis.
Dentre os três analisados e testados, o que foi considerado de melhor eficácia,
considerando-se custo, facilidade de montagem, eficiência, qualidade de material,
durabilidade e praticidade, foi o aquecedor construído com forro de PVC Modular. No
entanto, este, não favorecerá para a reciclagem, considerando-se que o material para
montagem é adquirido no comércio, é preciso comprar a placa de PVC, mas, contudo,
ele funciona muito bem e fica por um custo insignificante. Nem todos os materiais
usados na construção dos aquecedores são oriundos de reciclagem, alguns tiveram que
ser adquiridos em casas de materiais de construção, entretanto, são materiais de baixo
custo que não onera o orçamento para a montagem do aquecedor. Mas, pensando-se em
preservação ambiental, e no menor gasto possível, o aquecedor solar feito de garrafa Pet
é recomendado, analisando-se que seu desempenho foi muito bom durante os testes, e
os resultados satisfatórios, com 3 a 5% de temperatura (aproximadamente) abaixo da
temperatura do aquecedor feito de PVC e o custo dele é quase zero. Em relação ao
aquecedor construído a partir de mangueira preta, os experimentos feitos através de
teste e observação diária, permitiram compreender que o desempenho dele não é

18. satisfatório, quase não aquece a água, e a maior parte do material deve ser adquirida
através da compra em casa de material e esse sistema não foi aprovado para uso direto
em residências, de acordo com os resultados apresentados no período observado, ele é
mais indicado para uso em piscinas, que na instalação pode ser acoplada a própria
bomba da piscina, realizando uma circulação mais rápida da água favorecendo um
melhor aquecimento.
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