Relatório aquecedor solar- Turma 2108

Aquecedor solar de água

Colégio Pedro II- Unidade Centro                                                                            5/4/2014
Turma:2108                                                          1º Série do Ensino Médio
Grupo:
Felipe Andre Silveira Pratti  nº 07
Leticia Zisman Pontes Peixoto  nº17
Samantha Rodrigues dos Santos Tavares  nº 29
Talita de Lyra Machado  nº 30

Roteiro de Replicação

Para se fazer o aquecedor solar é necessário:
-Uma bandeja de alumínio para bolo(35cm de comprimento; 25cm de largura; 4cm de altura)
-Um vidro compatível com o fundo da bandeja(33cm de comprimento; 23cm de largura; 3mm de espessura; arredondado nas pontas)
-Uma lata metálica  (Nescau)
-Um metro de mangueira plástica compatível com o tubo de alumínio(Um pedaço de 55cm e outro de 45cm)
-Tinta de cor preta fosca, não solvente em água; o quanto necessário
-Durepoxi “normal”; o quanto necessário
Como fazer:
Primeiro pinte a bandeja com duas demãos de tinta, apenas a parte interna, pois é onde ocorre a condução para água.
Em seguida fure nas extremidades, no comprimento, no meio.
É necessário um espaçamento em torno de 4mm do vidro para o fundo da bandeja.
Qualquer coisa com esse tamanho, que possa molhar e colar no fundo. Cole os espaçadores nos cantos.
Conecte as mangueiras no tabuleiro pelo buraco feito, ela inteiriça. A mangueira deve estar mais baixa do que os espaçadores. Vede com Durepoxi por dentro e por fora.
Coloque o vidro em cima dos espaçadores, e vede com Durepoxi nas laterais.
Fure a lata(reservatório de água) na lateral. Um em baixo, quase no fundo, e outro acima da metade.
Conecte a mangueira maior no buraco de cima da lata, e a mais curta no buraco de baixo. Vede-as com Durepoxi, por fora e se possível por dentro também.
Ainda é necessário um suporte para o aquecedor e o reservatório. Algo que deixe o aquecedor inclinado e o reservatório mais alto que o buraco de cima do aquecedor.
O buraco do aquecedor com o cano mais curto deve ficar em baixo.
Encha o reservatório com água. Certifique-se de que não há vazamentos, se houver, vede com o que for necessário.
Também certifique-se de que não há ar nas mangueiras. A água no aquecedor deve atingir no mínimo o buraco de cima, para que o ciclo seja contínuo.
Se possível, retire todo o ar do aquecedor, para isso pode-se virar o aquecedor ao avesso para o ar subir e a água descer.
Em seguida, deve-se deixar o aquecedor em um local ensolarado virado para o sol, cuidado com possíveis sombras.
Para medir a eficiência do equipamento, pode se medir a temperatura no reservatório no começo do experimento, marcando a hora, e ao final, também marcando a hora; estabelecendo assim uma comparação de quanto a água esquentou em quanto tempo.
Para melhorar o rendimento do aquecedor solar, pode-se colocar uma angulação específica, que é igual a Latitude do local + 10º e colocá-lo em direção ao norte.

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No caso do Rio de Janeiro, a angulaçao ideial seria 32º( LAT. + 10º) em relação ao chão.
Como funciona:
O sol emite radiação, já que o vidro é transparente, ele deixa a luz passar, e  ainda cria o “efeito estufa” dentro do equipamento. O fundo da bandeja absorve a radiação, facilitado pela camada preta.
Por condução a água é aquecida pelo tabuleiro.
A água quente se torna menos densa, logo “mais leve”, e se acumula a parte superior do coletor.Ela passa pela mangueira e cai no reservatório.
No reservatório, a água mais fria, logo mais “pesada”, passa pela outra mangueira, e volta para o resevatório, fazendo assim o ciclo por convecção.
Com esse ciclo de esquenta e sobe e desce, com o tempo, se terá uma quantidade agradável de água quente no reservatório.

Cálculo da taxa de irradiação

Área do tabuleiro:  35cm x 25cm = 875cm²
Massa de água : 200ml(aquecedor)+110ml(mangueiras)+ 700ml(reservatório)= 1,01 L ou 1010ml, para cálculos, considerarei 1L
Variação de temperatura:  30º >>> 30º  (concluimos que o equipamento não estava devidamente isolado térmicamente, logo esquentou mas esfriou até a hora da medição)
Variação de tempo:   14:10 >>>> 15:30=  1h e 20min = 4800 s
Fórmula:              variação de temperatura . volume de água. área do coletor
———————————————————————–
variação de tempo

0º .1L . 875 cm²                   0
——————  =          ——–=   radiação solar média = 0
4800 s                             4800

 

Itens Facultativos

3.1-Estimar o consumo de água quente mensal numa família de 4 pessoas.

1mim de baho= 9L em média
15mim de banho por pessoa, cada um banho por dia
30 dias no mês
15mim de banho . 9L= 135 L por pessoa
135L . 4 = 540 L toda a familia
540L . 30 dias = 16.200L em um mês
R: Gasta se em média 16.200L por mês, considerando que todos gastaram 15 mim de água quente por dia. Se for dividir o gasto de água quente no ano, temos 6 meses frios e  6 meses quentes, temos um gasto médio de 8.100L por mês no ano.
Fontes de informações:
http://noticias.uol.com.br/ciencia/infograficos/2009/01/07/calcule-quanta-agua-voce-gasta-ao-tomar-banho.htm

3.2- Estimar a economia, em reais, que se faz ao trocar o aquecimento de água por energia elétrica pela energia solar!

Energia= Potência . variação de tempo

Potência média de um aquecedor elétrico= 5500W

Tempo médio de banho= 15mim= 1/4 h = 0,25h

E= 5500W.0,25h= 1,375KWh

O preço do KWh no Rio custa em média R$0,43.
1,375KWh . R$0,43 .4 pessoas. 30dias=  R$70,95= Gasto elétrico com chuveiro

Para uma família de 4 pessoas, é ideal um aquecedor solar com reservatório de 300L, que custa em média R$1.400.R$1400 : R$70,95= 19,7 meses para pagar o aquecedor solar, depois deste tempo, ele começa a render dinheiro, R$ 70,95 por mês.

R: Ele economizará R$ 70,95 por mês, sendo que pagará o aquecedor solar e começará a realmente a economizar, depois de aproximadamente 19 meses.

Fontes de informações:
http://www.estadao.com.br/arquivo/economia/2001/not20010612p13189.htm
http://euqueroaprenderfisica.blogspot.com.br/2011/03/como-calcular-o-gasto-de-energia-dos.html

Licença de distribuição do Roteiro:

http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
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