Bus engine heat recovery

Recuperação de calor de motor a combustão interna

Aproveitamento de tempo de congestionamento

Julio Barros

Eng. Químico-Unicamp

Julio Barros

• LV Latino América – Engenharia de equipamentos de fábricas cimenteiras, atua desde mar/2009.

• Voith Paper – Engenharia de máquinas de papel, experiência de 12 meses.

• Engenharia Química – Unicamp (dez/2008)

Na graduação:

• Fundador de grupo de caronas, hoje com mais de 10 mil cadastrados.

• Projeto de recuperação de óleo de cozinha para transformar em biodiesel, este usado em geradores elétricos para grandes consumidores.

• TCC: Análise Técnica e Econômica da implantação de rede de distribuição de hidrogênio para uso em transporte automotivo no Brasil.

• Contínuo aumento de vias congestionadas nos centros urbanos -> tempo ocioso do passageiro

• Só a cidade de SP -> 1500 carros novos/dia

• Mulher tem opinião decisiva na hora da escolha do modelo do veículo. Também, elas correspondem a 42% do total de compradores de 0km.

• Para 88% das mulheres, o cabelo é essencial para satisfação pessoal e profissional.

Fatos observados

• Produção estética capilar demanda longos periodos

• Em SP: Média 2h42’/dia (Ibope, 2010)

Proposta:

Adaptar utensílios de produção estética capilar para veículos, aproveitando o calor do motor e dos gases de escape

• Secador de cabelos

• Prancha Alisadora

(Chapinha)

• Prancha Ondulatória

(Baby liss)

Aparelhos atuais:

Potência média dos aparelhos: 1800 W

Operação dos aparelhos convencionais vendidos hoje, todos por eletricidade:

Secador. Fornece ar aquecido a 115 C


Prancha alisadora (chapinha):

Extremidade metálica ou cerâmica aquecida a 180 C

Potência média dos aparelhos: 65W

Aparelhos atuais:


Prancha ondulatória (baby liss):

Extremidade metálica ou cerâmica aquecida a 180 C

Potência média dos aparelhos: 55W

Aparelhos atuais:

Sugestão de produto

Recuperação de calor do motor e do duto de escape

Peças presentes nos carros hoje. (catalisador não representado):


Proposta de novo layout:


Novas peças possivelmente necessárias

(de acordo com proposta do produto)

By-pass

Baterias dedicadas

Sensor temperatura

Bocal de encaixe

Aquecimento elétrico

Trocador de calor com gases de combustão

Trocador de calor:ar após uso com ar anterior ao uso


Secador de cabelos


Prancha alisadora


Prancha ondulatória

Operação

Secador:

Apenas transporta araquecido até local de uso.

Não há resistências.Ventilador está no veículo, nãono aparelho, tem operaçãosilenciosa. Sem risco dechoque elétrico.

Sem limitaçãoelétrica, pode entregarmais potência térmicado que o aparelhoconvencional,tornando-o preferidopela consumidora.

Operação

Prancha alisadora

(Chapinha):Só transporta arquente, não temresistências, não sequeima quandoesquecido ligado.

Operação

Prancha ondulatória:

Locais e Momentos de interesse:


Crianças na chuva:

->Resfriado


Taxi

Ônibus Intermunicipais


• Aproveitar tempo perdido no trânsito

• Pessoas que moram longe do trabalho

• Após banho da academia, arrumar no trajeto até próximo destino

• Banho matinal sem ter que secar e pentear em casa

• Acidentes de última hora (respingos de janela, garoa, etc)

• Filhos pequenos que tomaram chuva

• Taxi

• Banheiro de Onibus Intermunicipal/Onibus fretado

• Viagens para locais úmidos (praias)

• Possibilita lavar a cabeça com maior frequência

• Pneu Furado

• Recuperar parte de atraso para compromisso – profissional e pessoal

• Melhor aproveitamento do tempo (tempo virou artigo de luxo)

• Utiliza energia térmica que seria descartada - ecológico

• Economia de energia elétrica, que seria usada em casa

• Possibilita correção de acidentes de última hora, e estar sempre de acordo com o padrão estético desejado.

Vantagens

Produto Sustentável

• Possibilita aumentar a freqüência de lavagem da cabeça

• Chance da resistência elétrica queimar é quase zero – não há necessidade de troca periódica

• Sistema de aquecimento é central: periféricos tem custo baixo, possibilita aquisição mais barata dos mesmos no caso de novas tendências da moda.

• Na cidade de SP, 1500 carros novos /dia

Estimativas

• Mulheres representam 42% - 630 carros /dia

• No lançamento: 2% dessa parcela = 13 carros/dia = 378/mês

• Em 6 meses, 4%: 756 carros/mes



• Em 2 anos, 32%: 6048 carros/mês (72 mil/ano)

Estimativas

*Sem correção dos 1500 carros/dia

**32% = parcela das mulheres que consideram conforto um item decisivo na hora da escolha pelo modelo

***Estimativa só para cidade de SP

****Considerando que apenas mulheres optam pelo produto

• Consumo nacional, em 2 anos: 170 mil/ano

• (ano base 2009: 3,18 mi carros/ano)• (preferência do produto pelas consumidoras dos grandes centros urbanos)

*****Sem cogitar outras aplicações da recuperação, como passar roupas

******Sem cogitar adaptação nos carros semi novos

Fornecedores

• Montadora: engenharia

• Secador, pranchas alisadora e ondulatória: atuais fabricantes dos aparelhos alteram seus produtos e aumentam seu portfólio. Produto traria logotipo da montadora.

• Recuperação de calor: trocadores de calor, tubulação de transporte de ar com isolação térmica, espelho, sensores de temperatura, resistores elétricos, controle SISO ou MIMO (pode ser compartilhado com o controle digital do ar condicionado).

Todos os equipamentos já tem fornecedores para as montadoras. Se não há o equipamento pronto, a adaptação necessária não é complexa.

Operação do equipamento• Há captação de ar externo, seguindo por um filtro de ar e por um ventilador.

• O ar segue por tubulação para aquecimento junto ao trocador de calor com o fluido de arrefecimento do motor.

• Há prolongamento da tubulação de transporte do ar aquecido, mencionado previamente, para um segundo trocador de calor com o duto dos gases de escape, onde se tem a segunda etapa de aquecimento.

• Tubulação segue até ponto de consumo na cabine. Neste último trajeto, temos:

• Um sensor de temperatura anterior ao bocal de encaixe. Este informa se a temperatura está correta, se está acima ou abaixo da temperatura necessária.

• Se estiver acima, se atua na válvula de by pass, misturando ar frio ao ar aquecido.

• Se estiver abaixo, se aciona resistores elétricos, sob demanda, a terceira etapa de aquecimento.

• Para o caso das pranchas, com o ar de retorno, se houver ganho financeiro, se passa pelo último trocador de calor, esfriando este ar de retorno e aquecendo o ar anterior ao uso.

• Descarte do ar para a atmosfera

Dos resistores elétricos:

• Uma parte dos resistores elétricos são acionados de acordo com a potência ociosa do alternador.

• A outra parte dos resistores são acionados por baterias dedicadas, estas que entregam energia na potência necessária. Com o sistema desligado, as baterias dedicadas são carregadas lentamente com a potência ociosa do alterandor. Dessa forma se complementa sob demanda o aquecimento sem alterar a potência elétrica do veículo.

• O número de baterias complementares em paralelo fica a desejo do consumidor, como função do tempo de uso do sistema.

Temperatura do ar (exemplo):

Operação do equipamento

Temperatura do ar, com refluxo:



• Tempo de start necessário: o mesmo até a temperatura do motor estabilizar. Se o carro foi usado a pouco tempo e ainda estava quente, o tempo cai.

• O plug entre os acessórios e o bocal do carro indica ao sistema a forma de operação.

• Se for conectado o secador, o sistema gera grande vazão de ar aquecido, temperatura moderada.

• Se for conectada as pranchas alisadora ou ondulatória (chapinha ou baby liss), menor vazão de ar e temperatura alta.

Segurança

• Para o caso das pranchas, se o sistema não acusa variação na temperatura de retorno por tempo demasiado, se desliga automaticamente.

• Por necessitar tempo longo para produção estética o usuário deverá utilizar o sistema sentado e não em pé. Assim, as vibrações e solavancos no transporte não provocariam quedas e demais acidentes.


Pranchas alisadora ou ondulatória, lógica de operação:

• Vem de fábrica com um encaixe na ponta que envolve a peça aquecida. Para ativar é necessário encaixar tal peça envolvente no painel (retirada após o uso).

• Com a peça no painel o sistema permite ativação. A prancha recebe ar aquecido e inicia aquecimento.

• Com a prancha no painel e o ar de retorno indicando temperatura similar a temperatura de entrada, por tempo previamente estipulado significa que a peça já está aquecida. Neste caso o aquecimento pára e a peça fica aquecida e abafada no painel, deixando de perder calor.

• Ao tirar a prancha do painel o sensor acusa tal movimento e reativa o aquecimento.

• Para descansar o aparelho e arranjar o cabelo entre uma passada e outra, volta a se inserir a peça no painel, repetindo o ciclo (encaixe é simples para incentivar uso). Peça solta no veículo pode provocar acidente em caso de solavanco.

• Com a peça fora do painel e a temperatura de retorno estiver similar a temperatura de entrada por tempo longo, sem oscilações, indica que o aparelho foi esquecido ligado. Neste caso o sistema desliga e só torna a ligar após ser reinserido no painel.

Custos

Dado o fato da idéia ser muito recente, não tive tempo de iniciar pesquisa de custos. Ao invés disso, alguns números para ajudar a balizar qual o custo final a consumidora esteja disposta a pagar:

• Um secador de cabelo convencional, boa qualidade: de R$150 a R$350

• Prancha alisadora convencional, boa qualidade: de R$70 a R$350

• Prancha ondulatória convencional: de R$60 a R$200

Em todos eles, necessário fonte de eletricidade e tempo. Usar a prancha por uma

hora é normal.

Também, para as pranchas, há o risco de esquecer ligado e o aparelho se queimar, sendo necessário a substituição.

• Escova japonesa (química para alisar o cabelo, validade de 3 meses): R$250 a R$2000

• Produção capilar em salão de beleza, com tempo de vida de um dia de festa social R$200. Produções mais requintadas ficam demasiadamente mais caras.

Por essa compilação de fatos, arrisco que o sistema em um veículo poderia ter um custo acima de R$1000 e não gerar reclamações. Estando em um ônibus, com o custo rateado, ficaria mais em conta para os interessados.

Obrigado

Julio Barros

[email protected]

11 9272 3890

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