DESENVOLVIMENTO DE UM CHUVEIRO ELETRÔNICO PARA SISTEMAS DE AQUECIMENTO SOLAR COMPACTOS UTILIZANDO UMA VÁLVULA TERMOSTÁTICA .

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA

CÂMPUS FLORIANÓPOLIS

DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETRÔNICA

CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM SISTEMAS ELETRÔNICOS

LIÉLISON RAMOS

DESENVOLVIMENTO DE UM CHUVEIRO ELETRÔNICO PARA SISTEMAS DE AQUECIMENTO SOLAR COMPACTOS UTILIZANDO UMA VÁLVULA TERMOSTÁTICA

FLORIANÓPOLIS, MARÇO DE 2016.

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE SANTA CATARINA

CÂMPUS FLORIANÓPOLIS

DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETRÔNICA

CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM SISTEMAS ELETRÔNICOS

LIÉLISON RAMOS

DESENVOLVIMENTO DE UM CHUVEIRO ELETRÔNICO PARA SISTEMAS DE AQUECIMENTO SOLAR COMPACTOS UTILIZANDO UMA VÁLVULA TERMOSTÁTICA

Trabalho de Conclusão de Curso submetido ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Santa Catarina como parte dos requisitos para obtenção do título de Tecnólogo em Sistemas Eletrônicos.

Professor Orientador: Flábio Alberto Bardemaker Batista, Dr. Eng.

Coorientador: Samuel Luna de Abreu, Dr. Eng.

FLORIANÓPOLIS, MARÇO DE 2016.

À minha família.

AGRADECIMENTOS

Agradeço aos meus pais, Celso e Sueli, que me deram todo apoio e incentivo nesta jornada.

A minha namorada Eliana, que esteve sempre ao meu lado e não me deixou desanimar.

Ao meu orientador Flábio, pela dedicação e pelos ensinamentos nos últimos semestres do curso, pela compreensão diante de tantos problemas encontrados na execução deste trabalho, pela confiança depositada emprestando equipamentos pessoais para serem utilizados nos testes fora da instituição e pelo incentivo que me permitiu seguir até o final.

Ao coorientador Samuel e aos técnicos da área de refrigeração e climatização do IFSC de São José que ofereceram toda estrutura e colaboraram diretamente com todo trabalho pesado.

Ao tecnólogo em sistemas eletrônicos Bernardo Rogowski que contribui auxiliando na programação do microcontrolador e ao colega de trabalho Jean Vieira que auxiliou com soluções para o desenvolvimento da válvula.

Aos meus amigos e colegas de curso que sempre demonstraram espírito de equipe incentivando e ajudando até o final.

“Há um ditado que ensina "o gênio é uma grande paciência"; Sem pretender ser gênio, teimei em ser um grande paciente. As invenções são, sobretudo, o resultado de um trabalho teimoso, em que não deve haver lugar para o esmorecimento”.

Alberto Santos Dumont

RESUMO

Este documento apresenta o desenvolvimento de um chuveiro eletrônico para sistemas de aquecimento solar compactos (SASC) utilizando uma válvula termostática. O sistema proposto compõe o projeto e montagem de um protótipo onde integra-se um chuveiro digitalmente controlado à um mecanismo de mistura de água quente com água em temperatura ambiente. O protótipo permite que a saída da água do chuveiro permaneça constante dentro de uma faixa de temperatura selecionável, evitando o desperdício de água no tempo inicial de banho e economizando energia caso o SASC forneça água com temperatura igual ou superior à temperatura desejada. O projeto aborda técnicas de controle digital, filtros analógicos, eletrônica de potência, microcontroladores, Arduino Uno, servo motores, misturador monocomando, sistemas hidráulicos, térmicos e outros.

Palavras-chave: Chuveiro digitalmente controlado. Misturador monocomando. Sistemas de controle. Controlador PI. Microcontrolador.

ABSTRACT

This paper presents the development of an electrical shower for compact solar domestic hot water system (CSDHWS) using a thermostatic valve. The proposed system composes the project and assembly of a prototype which integrates with a shower digitally controlled to heat water mixing with ambient temperature water. The prototype help the shower water flow constant with a selectable temperature range, avoiding waste of water in initial bath time and saving energy if the CSDHWS provide water with temperature equal or higher than the desired temperature. The project deals with digital control techniques, analog filters, power electronics, microcontrollers, Arduino Uno, servo motors, single lever mixer, hydraulic and thermal systems and others.

Key-words: Digitally controlled shower, Single lever mixer, Control systems, PI controller, Microcontroller.

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Tiristor SCR. 22

Figura 2 - Circuito utilizando gradador à tiristor (a) e gradador à TRAIC (b). 23

Figura 3 - Gcircuito utilizando gradador Monofásico. 23

Figura 4 - Tensão da rede, controle do gatilho e tensão na carga. 24

Figura 5 - Corrente eficaz parametrizada na carga resistiva do gradador monofásico. 25

Figura