Entre os dias 21 de junho e 22 de setembro é o período da estação de inverno no Hemisfério Sul, o que significa a queda da temperatura em grande parte do território brasileiro. Diferentemente do que ocorre no verã com aparelhos ventiladores e ar condicionados, a maioria das construções não possuem sistema de aquecimento.
Engenheiro Jonathan Negri /
Particularmente, acho muito estranho que aqui no Brasil muitas pessoas não terem acesso a aquecedores tanto em seus locais de trabalho e estudo, quanto em suas residências da mesma forma que temos costume com os aparelhos ventiladores comuns.
Nos países do Hemisfério Norte, ao contrário, existe uma maior preocupação com aquecimento das construções devido ao alto rigor do inverno. Um senhor idoso imigrante chinês conhecido meu (sr. Bor Ling), contava que em sua infância seus pais o obrigavam, juntamente com seus irmãos, a irem buscar lenha durante os meses de primavera e verão, até mesmo o menor palitinho era bem-vindo e todo esforço era válido para enfrentar o inverno rigoroso da China daquela época.
Hoje em dia, porém, o sistema de aquecimento das construções é bem mais moderno. São utilizadas fontes de energia das mais diversas como: gás natural, diesel e eletricidade. Uma forma de aquecimento de construções muito interessante é a utilizada em países da Europa Oriental como Romênia e Bulgária. Nessas regiões se aproveitam dos vapores de água gerados nas usinas termoelétricas, fazendo com que essa água em estado gasoso seja transportada por meio de uma rede de encanamentos, ocorrendo a condensação e possibilitando a distribuição de água quente e também aquecimento para as construções, como demonstrado no esquema a seguir.
Uma limitação comum aos aparelhos aquecedores convencionais é justamente de natureza física. O ar quente mais leve acaba se concentrando na região do teto dos cômodos, “deixando espaço” na região do piso para o ar frio mais denso. Ou seja, dentro de uma sala com aquecedor convencional ligado, quanto mais próximo do chão menor a temperatura, dando a sensação de “congelamento” nos nossos pés, além de outras consequências como desconforto a animais de estimação.
A mesma física nos apresenta uma solução um tanto quanto sofisticada: aquecimento por infravermelho. A radiação em infravermelho refere-se a região do espectro eletromagnético não ionizante baseado no comprimento de onda por volta de 750 nm (1 MHz), tendo sido descoberta pelo astrônomo alemão William Herschel (1738-1822) no ano de 1800.
Esse tipo de radiação é absorvida em forma de calor quando incidido sobre o corpo humano e outros materiais (pisos, móveis, paredes, etc), e, também podendo ter parte de sua radiação retornando para o ambiente, fazendo com que o calor seja conduzido em ciclos. É uma proposta mais sustentável, tendo um alto potencial para a substituição de fontes de energia não renováveis como combustíveis fósseis (exemplos: diesel, gasolina, querosene, gás natural, carvão mineral, etc). Quando comparada com aparelhos de aquecimento desse tipos de fontes de energia não renováveis, algumas fontes apontam que sistemas de aquecimento por infravermelho podem alcançar eficiência energética de até 20%, realmente impressionante!
Assim, nesse artigo é proposto o início de uma discussão entre a comunidade maker brasileira para fabricações de protótipos de aquecedores infravermelho. Um protótipo de aquecedor infravermelho foi fabricado sobre folha de papel sulfite, a partir de eletrodos de alumínio e carga resistiva impressa por tinta condutiva. O objetivo desse protótipo é a obtenção de um dispositivo flexível, com maleabilidade compatível com os mais diversos tipos de superfícies (planas, cilíndricas, côncavas, convexas, etc).
Materiais Utilizados
Para a fabricação do aquecedor infravermelho flexível foram utilizados os seguintes materiais:
- 1 folha de papel sulfite A4: substrato onde será fabricado o aquecedor;
- 1 lata spray de verniz acrílico: para enrijecer o papel sulfite, engrossar o aspecto;
- 1 rolo de fita Kapton: isolamento térmico entre o papel e a carga resistiva impressa;
- 1 rolo de fita de alumínio: eletrodos de alimentação +Vdc/-Vdc;
- 1 rolo de fita crepe: fixação do papel na bancada/mesa;
- 1 pincel: para pintar a carga resistiva impressa;
- 1 lata de tinta condutiva Inktronica: carga resistiva;
Etapas de Fabricação
I) Fixar a folha de sulfite na bancada/mesa utilizando fita crepe;
II) Envernizar o papel (duas camadas de verniz);
III) Após o verniz secar, recorte a folha sultite ao meio e cole a fita Kapton sobre o papel com o auxílio de uma régua. Dica: estique a fita Kapton o máximo possível e force bastante a régua a fim de evitar bolas e dobras, as quais podem propagar rachaduras no filme de tinta condutiva;
IV) Cole nas extremidades do papel sulfite duas tiras de fita de alumínio paralelas de mesmo tamanho. Também utilize o auxílio de uma régua ou force com os dedos. Dica: tenha cuidado com a fita de alumínio, ela pode embolar e danificar a superfície da mesma. Também corte as tiras de papel em um comprimento maior que a folha de papel sulfite, essa sobra será utilizada para conectar a fonte de alimentação Vdc.
V) Antes de usar a tinta condutiva Inktronica, agite com o auxílio de um palito de sorvete ou espátula raspando no fundo da lata para homogeneizar a solução. Pinte toda a área sobre e entre os eletrodos paralelos de alumínio. Duas camadas de tinta condutiva Inktronica são suficientes. Dica: delimite a área que será pintada com a fita crepe e tenha cuidado para não pintar a parte dos eletrodos que serão utilizadas para conectar a fonte DC;
VI) Seque as camadas de tinta condutiva com o auxílio de um secador de cabelo no modo mais forte. Após secada a camada de tinta condutiva, medir a resistência elétrica entre os eletrodos de alumínio,
VII) o ideal é que seja alcançados valores menores a 200 Ohms, podendo variar devido a falta de uniformidade da espessura da camada de tinta condutiva aplicada com pincel.
VIII) Retire as tiras de fita crepe e corte com um estilete o excesso de papel sulfite e Kapton que porventura não estiverem cobertos com tinta condutiva.
Resultados
Conectando a fonte DC (12 V / 0,23 A) aos eletrodos de alumínio paralelos é observado aumento significativo de temperatura após alguns poucos minutos. Inicialmente, quando a fonte de alimentação está desligada (Vdc = 0 V) é medida temperatura de 28,0 ºC (foi um dia relativamente quente em Santo André, em torno de 25 ºC). Após ligada a fonte de alimentação (Vdc = 12 V), durante o período de alguns minutos foi observado aumento de temperatura para 40,0 ºC. Essa temperatura é bem confortável quando comparada com a temperatura normal do corpo humano saudável (36 ºC), podendo ser aplicada próxima da pele sem riscos de queimaduras do tecido.
