análise dos sistemas de aquecimento de Água domiciliar disponíveis no brasil versao final
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ANLISE DOS SISTEMAS DE AQUECIMENTO DE GUA DOMICILIAR
DISPONVEIS NO BRASIL
Pedro Pescador de Mello*
RESUMO
Com o constante aumento no custo da energia no Brasil, se faz necessrio uma
anlise do consumo das residncias brasileiras. O chuveiro eltrico se destaca no
consumo de energia eltrica, se comparado com outros eletrodomsticos. J o
sistema de aquecimento a gs, tambm apresenta um alto consumo energtico dentrode uma residncia. Ou seja, a deciso sobre o sistema de aquecimento de gua,
impacta diretamente no consumo de energia. Fazendo ento que o entendimento do
tema seja fundamental, para um planejamento de eficincia energtica, sendo uma
das mais importantes motivaes para o presente trabalho.
Palavras-chave: Modelos de aquecedores. Tecnologias em aquecimento de gua.Sistema de aquecimento de gua.
1 INTRODUO
No Brasil a energia hidroeltrica o recurso predominante na gerao de
energia eltrica. A partir de 1970, como forma de reduzir o consumo de petrleo e
seus derivados, o governo brasileiro incentivou a utilizao da energia eltrica paraaquecimento de gua em residncias. E justamente por ser o pas onde a tecnologia
do chuveiro eltrico foi desenvolvida e amplamente utilizada, que se faz necessria
uma anlise dos atuais sistemas de aquecimento de gua disponveis.
Segundo JJJJJJJ o consumo de energia eltrica residencial, passa dos 22%
da energia total gerada no Brasil, e desses, uma grande parcela utilizada para o
aquecimento de gua. Se tornando um tema ainda mais necessrio de estudo, aps
os constantes aumentos no custo da energia em todas as suas formas.
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O objetivo deste trabalho caracterizar e comparar os sistemas de
aquecimento de gua disponveis no Brasil, levando em conta os aspectos de
eficincia do equipamento ao logo de diferentes etapas do seu processo.
A principal expectativa do trabalho atual disponibilizar um material mais
completo e consistente sobre as tecnologias de aquecimento de gua domiciliar
encontradas no mercado nacional.
2 PESQUISA DAS TECNOLOGIAS DIPONVEIS
2.1 Panorama do consumo de energtica residencial
Atualmente a energia residencial representa 12% da energia final consumida
no Brasil, composta por uma gama de fontes. Na Figura 1 podemos acompanhar a
evoluo do consumo de energia ao longo dos anos, separado por fonte de energia.
Figura 1- Evoluo do consumo energtico residencial por fonte no Estado de So Paulo
Fonte: BEESP de 2012
Em funo das condies climticas tropicais do Brasil, a quantidade de
energia utilizada para aquecimento relativamente baixa se comparada com pases
de climas frios. Justamente em funo deste pequeno gradiente de temperatura
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necessrio no aquecimento de gua, o Brasil no necessita um sistema complexo e
robusto, podendo utilizar equipamentos como o chuveiro eltrico.
Em funo da simplicidade de instalao, o chuveiro eltrico amplamente
utilizado no Brasil, impactando diretamente no consumo de energia eltrica no Brasil,
uma vez que ele um grande consumidor de energia, sendo na maioria das vezes o
equipamento que mais consome energia nas residncias.
2.2 Mercado nacional de aquecedores
Atravs da Tabela 1, apresentado o PIA- Levantamento da Pesquisa
Industrial Anual. Neste estudo possvel acompanhar a quantidade de cada tipo deaquecedor solar produzido no Brasil. Atravs destes nmeros, podemos observar a
supremacia no uso de aquecedores eltricos comparado aos a gs.
Tabela 1-Produo de aquecedores
Fonte: Pesquisa anual de produo PIA (2007); Importao de produtos Ministrio do
desenvolvimento da Indstria e do comercio exterior, (2007)
2.3 Embasamento terico das tecnologias disponveis
2.3.1 Aquecedores eltricos de gua
Os aquecedores eltricos so aparelhos individuais relativamente simples. Omecanismo destes equipamentos se resume em converter a energia eltrica em
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energia trmica e transferir essa energia para a gua. GOMAZAKO cita, que este
sistema tem alta capacidade em transformar energia eltrica em calor, uma vez que
trabalham com uma eficincia de 95% nesta converso energtica.
O aparelho de aquecimento de gua eltrico mais difundido o chuveiro
eltrico, porm outros aparelhos tambm pertencem a mesma categoria, como o
caso dos aquecedores instantneos de passagem e aquecedores de acumulao.
Todos esses aparelhos citados so selados, realizando a converso de energia
internamente, sem contato com o meio externo, no emitindo gases txicos para o
ambiente.
A grande vantagem deste tipo de equipamento, a fcil instalao, podendoser instalado diretamente no ponto de utilizao ou em outro ponto sem restries a
ambientes confinados.
2.3.1.1 Chuveiro eltrico
O chuveiro eltrico composto, basicamente, por uma resistncia imersa em
um recipiente, onde passa gua. Com a passagem da gua, uma presso gerada
em cima do diafragma, acionando os contatos eltricos, permitindo passagem de
corrente eltrica pela resistncia. Atravs do efeito Joule, a resistncia aquecida, e
transfere este calor para gua. Apesar do consumo de energia ser alto, o rendimento
do aparelho muito alto. Segundo MATAJS a eficincia do aparelho fica entre 90%-
93%.
Segundo a norma ABNT PB 1545, os chuveiros eltricos, so separados em
categorias atreladas a potncia dos equipamentos, as quais podem variar entre os
valores de 2,2 kW e 11 kW. Alm disso, outras exigncias devem ser atendidas, tais
como, vazo de no mnimo de 0,05 l/s e fornecer a gua em uma temperatura
mnima de 38C.
MATAJS justifica a grande difuso do equipamento, devido a sua facilidade
na instalao e baixo custo de aquisio e operao, mesmo que o sistema oferea,
apenas, condies mnimas de conforto para o banho.
Apesar de possuir uma simples instalao, algumas regras da norma NBR-5410 devem ser seguidas. Como o caso da exigncia da presena de um fio terra
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que apresentar uma impedncia mxima de 1 ohm, a qual deve ser obtida atravs
de hastes enterradas no solo ou nas ferragens da construo.
Figura 2 - Esquema cuveiro eltrico
Fonte:http://www.suzuki.arq.br/unidadeweb/aula 11/aula11.htm
2.3.2 Sistemas a Gs
O sistema de aquecimento de gua a gs, ocorre a partir da combusto do gs
com o ar atmosfrico, este tem o incio atravs de uma centelha no queimador. O calor
ento transferido para gua atravs de um trocador de calor.
Neste tipo de sistema podemos ter dois tipos de gs combustvel, sendo eles o
Gs Liquefeito de Petrleo GLP ou o Gs natural GL. Podendo ento ser dividido em
dois modelos, aquecedores individuais de passagem e de acumulao como o
sistema eltrico.Um ponto importante a ser ressaltado, que como estes sistemas so
alimentados por gases, existem inmeras restries impostas pelo fabricante,
principalmente em relao ao local da instalao.
2.3.2.1 Aquecedores instantneos de Passagem
So equipamentos muito mais robustos se comparados com os sistemas
eltricos. Estes tm como objetivo fazerem a transferncia de calor atravs de uma
http://www.suzuki.arq.br/unidadeweb/aula%2011/aula11.htmhttp://www.suzuki.arq.br/unidadeweb/aula%2011/aula11.htmhttp://www.suzuki.arq.br/unidadeweb/aula%2011/aula11.htmhttp://www.suzuki.arq.br/unidadeweb/aula%2011/aula11.htm -
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chama de gs dentro de uma cmara metlica, a qual envolvida por uma serpentina,
geralmente de cobre, onde a gua circula, como podemos ver na FIGURA 4. Segundo
GOMAZAKO o rendimento mdio deste equipamento de 80%.
Figura 3 - Esquema sistema de passagem a gs
Fonte: http://www.vivavidapiscinas.com.br/galeriadefotos/gas/gas_clip_image002.jpg
As instalaes desses equipamentos devem seguir a atual legislao, onde
consta que os mesmos devem ser instalados em ambientes com ventilao constante
evitando o contato com os gases de exausto,
GOMAZAKO cita que "A ventilao permanente se faz necessria para que
haja renovao constante de oxignio contido no do ambiente, pois parte do oxignio
contido no ar e utilizado na queima do combustvel, evitando a asfixia e at a morte
do usurio ".
2.3.2.2 Aquecedor de acumulao
Estes equipamentos tm forma cilndrica, sendo compostos de um tanque
metlico revestido por um isolante trmico, e um duto interno com aletas que servem
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para dissipar o calor gerado pela queima do gs. Da mesma maneira que o aquecedor
de passagem, este gera gases de exausto para o ambiente, os quais so canalizados
para o meio exterior. O esquema deste sistema, pode ser observado na Figura 5.
O funcionamento deste sistema depende da temperatura definida pelo usurio.
Quando o sistema atinge a temperatura determinada, o fornecimento de gs
interrompido, e quando a temperatura comea a abaixar pelas perdas para o
ambiente, ou pelo uso da gua, o fornecimento de gs retomado.
Devido ao processo de combusto, esse sistema, tambm, deve ser instalado
em um lugar arejado, alm disso, devem atender alguns requisitos de segurana.
Segundo Gomazako, os dispositivos de segurana normalmente encontrados nessesaparelhos so:
De bloqueio, que impedem a passagem de gs, caso apague a chama piloto;
De alivio, que no permitem que a presso no aquecedor atinja valores maiores do
que aqueles preestabelecidos.
Termostato que controla a temperatura da gua no reservatrio, que desliga a
chama principal sempre que atinge o valor pr-determinado.
Dutos de exausto, para expulso dos gases de combusto para o meio extermo.
Terminais de sada de gases de exausto.
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Figura 4 - Esquema de sistema de acumulao a gs
Fonte: http://eec-ufg.tripod.com/IHSP/AQ.pdf
3 COMPARAO DO SISTEMAS DE AQUECIMENTO
A anlise considera parmetros importantes na hora da escolha de um dossistemas de aquecimento. Sero comparados a complexidade na infraestrutura do
sistema, a vida til dos equipamentos, a eficincia na converso de energia dos
aquecedores e a eficincia no transporte da gua quente.
3.1 Vida til dos equipamentos
O tempo de vida til mdia dos equipamentos apresentada na Tabela 2,
porm estes nmeros so relativos, uma vez que dependem das condies de uso e
manuteno.
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Tabela 2- Vida til dos equipamentos
Fonte: TOBORIANSKI 2002
Segundo o informativo tcnico da associao brasileira de indstria eltrica e
eletrnica, o chuveiro eltrico possui uma autonomia para cerca de 3300 operaes,
o que representam o uso por 2 anos por uma famlia.
3.2 Eficincia na converso () dos aquecedores
No Brasil o Programa Brasileiro de etiquetagem (PBE) define as faixas de
eficincia na converso de calor () dos aquecedores. RAIMO ressaltar que os
aquecedores de acumulao privados eltricos e os acumuladores coletivos a gs no
esto sendo avaliados pelo PBE, e a eficincia desses equipamentos foram obtidos
em laboratrio. A Tabela 3 apresenta esses resultados.
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Tabela 3 - Eficincia dos aquecedores
3.3 Eficincia no transporte ()
Cada sistema de aquecimento tem suas caractersticas do local que devem ser
instalados. No caso do chuveiro eltrico, ele instalado, diretamente no local de uso,
ento, a sua perda por transporte zero. Porm sistemas a gs normalmente so
instalados em um local especfico, e fazem a distribuio de gua quente para toda a
residncia.
As perdas trmicas no transporte da gua dependem do dimetro, material e
comprimento da tubulao, espessura do redutor trmico1 e do gradiente de
temperatura () a qual est exposta. Para fins de comparao a temperatura
ambiente ser estipulada em 20.
As tubulaes relevantes ao estudo das perdas de calor, foram definidas como
material de cobre, e dimetros de 22, 35 e 42 mm.
A tabela 4 apresenta os resultados das perdas de calor nas tubulaes em cada
um dos sistemas descritos, considerando dimetro, diferena de temperatura e
existncia ou no de redutor de calor.
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Tabela 4 - Perda de calor nas tubulaes
importante ressaltar as diferenas das perdas trmicas nos sistemas com e
sem o redutor. Este tem um custo muito baixo, se comparado com a reduo no
consumo de gs que ele acarreta.
4 CONCLUSO
Quando comparamos somente as caractersticas dos equipamentos, sem levar
em conta a parte econmica, o chuveiro eltrico se torna a soluo mais interessante
por vrios fatores.
A converso da energia eltrica em energia trmica, fica na faixa de 95%,
contra os 70-72% dos sistemas a gs. Isso se mostra um timo resultado, porm,
devemos ressaltar, que esse resultado bom somente quando consideramos que a
energia eltrica, a qual fornecida ao chuveiro, proveniente de alguma fonte
renovvel, como o caso das hidroeltricas no Brasil. Caso ela seja proveniente de
uma termoeltrica, ou seja, a energia utilizada proveniente da converso de energia
trmica em energia eltrica, essa eficincia, no se apresenta mais um bom resultado,
uma vez que envolvem muito mais converses de energia, acarretando em um gasto
energtico final muito maior.
Um outro ponto que o chuveiro a gs se destaca, a sua eficincia no
transporte da gua quente, uma vez que ele gerado, exatamente no local do seuuso, ou seja, no gera perdas. Muitas vezes os sistemas a gs, ficam localizados em
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um cmodo, e precisam fornecer gua para a casa toda, desperdiando muita energia
trmica.
Uma possvel maneira de aumentar a eficincia do aquecimento de gua, seria
utilizar os aquecedores solares em conjunto com os sistemas aqui apresentado.
Dessa maneira, a energia proveniente do sol, seria responsvel pelo pr ou completo
aquecimento da gua para a residncia, ainda mais em um pas com condies
climticas favorveis, como o Brasil.
Por fim importante ressaltar a quantidade de energia que utilizada no
aquecimento de gua, sendo, na maioria dos casos, os equipamentos que mais
consomem energia dentro de uma residncia, sendo ento uma rea de estudo
fundamental, ainda mais para um pas que passa por problemas de fornecimento deenergia.
ANALISYS OF THE AVAIBLES WATER HEATING SYSTEMS IN BRAZIL
ABSTRACT
With the constant increase of the energy cost in Brazil, it become necessary theanalysis of the Brazilians house consumption. The electric shower is a highlight in
electric energy consumption, when we compare to other electrical appliances.
Otherwise the gas heating system, also consume a lot of energy in one house. Thats
mean, the decision of the water heating system, impact directly in the energy
consumption. It makes that the understanding of the topic it is fundamental for the
energy efficiency planning, and it also is one of the most important point for this thesis.
Keywords: Heating types. Technology of water heating systems. Water heating
systems
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AGRADECIMENTOS
O autor agradece ao Prof. Reginaldo Geremias pela reviso e auxilio na realizao do
trabalho.
Data de entrega dos originais redao do peridico:19 de outubro de 2015
SUZUKI. SISTEMA PREDIAIS DE GUA QUENTE. 2011. Disponvel em:
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