BR202019018212U2 - Dispositivo eletrônico economizador de água para chuveiros aquecidos por energia solar - Google Patents

Abstract

o presente modelo de utilidade demonstra um dispositivo que atua na economia de água em chuveiros aquecidos por energia solar, através de um monitoramento da temperatura da água. sabe-se que no início do banho, em um chuveiro aquecido por energia solar, desperdiça-se muita água, pois é necessário que jorre uma quantidade muito grande de água fria até que a água quente comece a sair no chuveiro. com a implementação desse dispositivo essa água fria do início do banho é aquecida pela resistência elétrica do chuveiro, não havendo desperdício de água. após um certo tempo, assim que a água quente proveniente do aquecedor solar chega ao chuveiro, o dispositivo desliga o sistema elétrico do mesmo, sem que haja interrupção do fornecimento de água quente. além disso, caso a água do aquecedor solar não esteja a uma temperatura agradável, como em dias nublados, por exemplo, o dispositivo atua acionando a resistência elétrica do chuveiro para auxiliar no aquecimento da água. portanto, este modelo de utilidade além de realizar uma economia de água pode também proporcionar uma melhor utilização do sistema de aquecimento por energia solar.

Description

DISPOSITIVO ELETRÔNICO ECONOMIZADOR DE ÁGUA PARA CHUVEIROS AQUECIDOS POR ENERGIA SOLAR APRESENTAÇÃO DO INVENTO OU CAMPO DE APLICAÇÃO

[01] O presente modelo de utilidade é um dispositivo eletrônico que realiza a medição da temperatura da água que chega ao chuveiro e verifica a necessidade de ligar a resistência elétrica para aquecê-la. Sabe-se que a água é um bem natural precioso e, embora encontrada em grande quantidade no planeta Terra, o tratamento para torná-la potável é bastante caro e trabalhoso. Alguns pesquisadores estimam que, se o consumo de água continuar nos níveis atuais, futuramente o planeta pode enfrentar sérios problemas com sua falta. Além de colaborar com o meio ambiente, a prática de racionamento de água e seu consumo consciente podem gerar uma considerável economia na conta de água no final do mês.

[02] Com a diminuição das fontes de combustíveis fósseis a busca por fontes alternativas de obtenção de energia vem sendo uma solução para este problema. Logo, a energia solar, sendo a forma de energia limpa mais abundante na natureza, tornou-se alvo das inovações tecnológicas na área energética atual, principalmente sua utilização para aquecimento de água. O mercado de aquecedores solares está invadindo residências, hotéis, indústrias, edifícios, propriedades rurais e demais lugares onde são necessários, apresentando-se sempre como um investimento de retorno a curto/médio prazo. Porém, durante sua utilização, há um certo desperdício de água, principalmente no início do processo.

[03] Utilizando a tecnologia de aquecimento solar da água, o chuveiro recebe água proveniente do sistema de aquecimento solar e é comum que no início do banho uma quantidade muito grande de água fria seja jorrada até que a água quente chegue ao chuveiro. A quantidade de água fria que jorra no início do banho depende da distância entre o reservatório de água do aquecedor solar e o local de instalação do chuveiro. Neste processo, a água quente sai do reservatório, empurrando a água fria armazenada na tubulação até atingir o chuveiro. Porém, durante esse percurso, a água quente também perde uma determinada quantidade de energia através das paredes das tubulações. O desperdício não é somente da água fria que está dentro da tubulação, mas inclui também a água que resfria para manter as paredes da tubulação aquecidas.

[04] Estudos preliminares mostraram que a quantidade de água desperdiçada em um chuveiro com aquecimento solar chega em média a 40 litros por banho. Devido à grande quantidade de aquecedores solares sendo instalados em prédios, casas e construções, há uma necessidade contínua de desenvolver sistemas para economia da água desperdiçada no início do banho.

ESTADO DA TÉCNICA

[05] O dispositivo eletrônico aqui desenvolvido realiza a economia de água através do aquecimento da água fria por resistência elétrica do próprio chuveiro, diferenciando-se de dispositivos que economizam água fria por meio do armazenamento da mesma em tanques auxiliares, como mostrado nas patentes abaixo, que aumentam os custos e a complexidade de implementação.

• • DISPOSITIVOS PARA ECONOMIA DE ÁGUA EM RESIDÊNCIAS COM AQUECIMENTO CENTRAL DE ÁGUA (PI 1100029-5 A2).
• • ECONOMIZADOR DE ÁGUA PARA CHUVEIROS AQUECIDO POR ENERGIA SOLAR, CALDEIRA OU GÁS (BR102017004135-2 A2).

[06] O dispositivo também não realiza a redução do volume de água desperdiçada através do seu pré-aquecimento por serpentinas imersas em água aquecida por resistências elétricas, como mostrado na patente abaixo; sendo o dispositivo deste trabalho mais simples por ser eletrônico e por utilizar um sistema de resistências já disponível: a resistência elétrica do próprio chuveiro.

• • DISPOSITIVO ECONOMIZADOR DE ÁGUA E ENERGIA ELÉTRICA PARA CHUVEIRO (PI1001111-0 A2).

[07] Também não é um dispositivo para economia de energia elétrica em chuveiros conforme patente abaixo, pois o objetivo principal do disposto deste trabalho é economizar água, que é o recurso natural mais importante para o ser humano.

• • SISTEMA DE ECONOMIA DE ENERGIA ELÉTRICA E CONSUMO DE ÁGUA PARA CHUVEIROS (PI9902225-7 A2)

OBJETO DA INVENÇÃO

[08] Este modelo de utilidade apresenta uma solução para o problema de desperdício de água no início do banho em chuveiros com sistema de aquecimento por energia solar, através do controle de funcionamento da resistência elétrica do chuveiro.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[09] O presente modelo de utilidade conta com dois sensores de temperatura (1), os quais vão realizar a medição da mesma no chuveiro elétrico comum (A) em dois pontos de fácil acesso: o primeiro sensor situado antes da resistência do chuveiro, normalmente alocado na tubulação que conecta o chuveiro à parede; o segundo localizado após a resistência do chuveiro, sendo inserido no local por onde é conectada a mangueira do chuveirinho.

[10] Apresenta também uma placa de aquisição e controle (2) que faz a leitura e toma as decisões acerca do processo de liga/desliga da resistência do chuveiro, este último sendo realizado através de um relé de estado sólido (3) com especificações elétricas condizentes às do chuveiro. Há a presença de uma chave manual (4) - caso necessite desabilitar o dispositivo - e também um potenciômetro (5) que serve como regulador do valor de referência para temperatura ideal da água, para que o dispositivo atue desligando a resistência do chuveiro. Todos esses componentes são dispostos dentro de um painel (6) conectados à rede elétrica (7).

[11] No início do banho, o usuário abre a válvula da tubulação de água quente (B) provinda do sistema de aquecimento solar (C) e começa a sair água fria que estava dentro da tubulação. Nesta etapa, o sensor envia a informação de temperatura da água à placa e ela compara essa temperatura com o valor de referência. Como a água está mais fria que a referência, a placa envia a informação para que o relé acione a resistência elétrica do chuveiro, fornecendo água quente instantaneamente.

[12] O usuário poderá utilizar esta água para o banho ao invés de desperdiçá-la, enquanto aguarda que ela aqueça, que é o que acontece em um chuveiro que não apresenta essa invenção. Após algum tempo, a água do aquecedor ultrapassa a temperatura de referência e a placa toma a decisão de desligar a resistência do chuveiro, pois a água do interior da tubulação do aquecedor está adequada para o banho. Após essa etapa, o usuário pode abrir a válvula do sistema de água fria (D) provinda da rede de abastecimento (E) e temperar a água como de costume.

[13] O dispositivo também protege contra queimaduras, visto que o sensor que mede a temperatura à jusante da resistência envia a informação de que a água está acima de um limite tolerável para a pele e desliga o sistema de aquecimento elétrico. Ele envia também um sinal luminoso ou sonoro (8), para que o usuário evite se queimar, alertando que é necessário abrir a torneira da tubulação de água fria.

DESCRIÇÃO DAS FIGURAS/DESENHOS/GRÁFICOS

[14] Os componentes supramencionados estão apresentados na Figura 1 e são descritos abaixo:
A – Chuveiro elétrico comum;
B – Válvula do encanamento de água quente;
C – Sistema de alimentação de água aquecida por energia solar;
D – Válvula do encanamento de água fria;
E – Sistema de alimentação de água fria da rede de abastecimento;
1 – Sensores de temperatura;
2 – Placa de aquisição e controle;
3 – Relés de estado sólido;
4 – Chave para ligar ou desligar a energização do painel;
5 – Potenciômetro para seleção de temperatura ideal da água do aquecedor solar para desligar a resistência elétrica;
6 – Painel do dispositivo eletrônico;
8 – Alimentação de energia elétrica alternada (110/220V);
8 – LED ou sinal sonoro para indicar funcionamento das resistências do chuveiro ou proteção contra queimadura.

Claims (4)

1. Um dispositivo eletrônico economizador de água para chuveiros aquecidos por energia solar caracterizado por compreender
   dois sensores de temperatura (1), sendo um localizado na tubulação que conecta o chuveiro à parede e o outro após a resistência do chuveiro;
   uma placa de aquisição e controle (2), responsável pela leitura e tomada de decisões acerca do processo de liga/desliga da resistência do chuveiro;
   um relé de estado sólido (3);
   uma chave manual (4), caso necessite desabilitar o dispositivo;
   um potenciômetro (5), responsável por regular o valor de referência para temperatura ideal da água; e
   um painel (6), que engloba os componentes anteriores.
2. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por possuir termopares para aferição da temperatura da água que chega ao chuveiro e da água que sai do chuveiro.
3. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caraterizado por emitir um sinal luminoso ou sonoro para informar que a água está a uma temperatura acima do tolerável para o banho.
4. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ser capaz de operar em qualquer sistema que opere com água aquecida por energia solar.

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