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OTIMIZAÇÃO DE SISTEMAS DE AQUECIMENTO SOLAR DE BAIXO CUSTO: DESENVOLVIMENTO E ANÁLISE DA EFICIÊNCIA DE UM PROTÓTIPO SUSTENTÁVEL

RESUMO

Introdução: A transição para matrizes energéticas limpas esbarra no alto custo dos painéis solares comerciais, limitando o acesso de famílias de baixa renda. Em regiões de clima subtropical e elevada nebulosidade, como Curitiba, PR, a busca por alternativas econômicas torna-se essencial. O estudo investiga como desenvolver um sistema de aquecimento solar térmico acessível utilizando resíduos sólidos urbanos. A hipótese assume que a combinação de garrafas PET (efeito estufa), embalagens Tetra Pak (calhas refletoras) e tubos de PVC pintados de preto fosco promove ganho térmico suficiente para atuar como pré-aquecedor residencial. A pesquisa justifica-se pelo impacto ambiental da logística reversa e pela democratização da energia limpa para populações vulneráveis. Objetivos: O estudo visou construir e avaliar a eficiência térmica de um protótipo sustentável de aquecedor solar para habitações de baixa renda. Especificamente, buscou-se estruturar a serpentina de captação com materiais reciclados, mensurar as variações de temperatura da água sob alta nebulosidade, verificar o custo-benefício em relação aos painéis comerciais e propor uma tecnologia social adaptada ao clima subtropical. Materiais e Método: A pesquisa caracterizou-se como um estudo experimental quantitativo dividido em três etapas: coleta e tratamento dos resíduos (higienização de garrafas PET, corte de fundos, planificação e pintura das embalagens Tetra Pak com tinta preta fosca); montagem do protótipo (tubos de PVC de 20 mm em serpentina revestidos por calhas refletoras e envolvidos pelas garrafas PET como isolante térmico, ajustados à latitude local); e experimentação quantitativa (testes de circulação da água por duas semanas, medindo as temperaturas de entrada e saída com termômetro digital sob diferentes níveis de radiação). Resultados: A coleta via logística reversa zerou o custo de insumos reciclados, gerando economia superior a 80% na confecção em relação aos coletores comerciais. Nos ensaios, observou-se uma elevação na temperatura da água ($\Delta T$) de 5 °C a 10 °C acima da temperatura ambiente em dias ensolarados, favorecida pelas câmaras de ar das garrafas PET. No clima subtropical de Curitiba, PR, o alumínio das embalagens cartonadas otimizou a captação da radiação difusa em dias nublados, confirmando a viabilidade do sistema como pré-aquecedor hidráulico. Considerações Finais: O estudo comprovou a viabilidade técnica, econômica e ambiental do protótipo. O uso de recicláveis atendeu ao baixo custo e à sustentabilidade, reduzindo a demanda do chuveiro elétrico. Destaca-se como limitação a ausência de um reservatório térmico para conservar a temperatura à noite. Recomenda-se para trabalhos futuros o desenvolvimento de um reservatório isolado e a automação do monitoramento via Arduino.

Palavras-chave: Energia solar; Sustentabilidade; Aquecedor térmico de baixo custo; Clima subtropical.

APRESENTAÇÃO EM VÍDEO

TEMA

ODS 11 – Cidades e comunidades sustentáveis

CATEGORIA

Ensino médio e técnico
Legendas:
  1. Estudante
  2. Colaborador
  3. Supervisor
  4. Colégio

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