Colégio Pedro II – Campus Centro
Roteiro – Aquecedor Solar Ano Letivo: 2014
Professor: Sérgio Turma: 2102 Série: 1° ano do Ensino Médio
Alunas: Joyce Rodrigues de Oliveira Cunha N°:20
Julianne de Brito N°: 21
Larissa Assis de Paula N°: 22
Stephanie Fernandes Rodrigues N°: 32
1. Roteiro de Replicação
Introdução:
No mundo atual, diante de vários avanços tecnológicos, ainda estamos a procura de mais desenvolvimento.Porém estamos a procura de avanços diferentes, estamos a procura de um desenvolvimento mais sustentável.Desse modo, o ser humano passou a estudar diversas fontes de energia visando um futuro melhor para todos. Entre as principais fontes está a energia solar, a qual o nosso grupo irá mostrar o seu funcionamento, em pequena escala, através de um aquecedor solar.
Materiais necessários:
– uma pequena bandeja retangular metálica ou forma para bolo pequena de alumínio.
– um pedaço de vidro (espessura 2 mm) de dimensões compatíveis com as da bandeja
– uma lata vazia, tipo de leite em pó, de metal
– 70 cm de mangueira plástica fina (1/4)
– 4 pedaços (3 cm de comprimento cada) de tubinho de alumínio (vareta de antena de TV)
– tinta preto-fosco
– Durepoxi normal com secagem lenta
Obs.: Para a compra do vidro é recomendável que suas medidas sejam mais precisa possível com as da bandeja, para que evite danos na produção do trabalho.
Montagem:
No dia 31/03/2014 (segunda-feira), com todos os materiais em mãos, reunimos todos os componentes do grupo e começamos a execução do nosso aquecedor.
1° Passo: Preparação do Coletor
A bandeja funcionará como coletor, logo, na noite anterior à elaboração do trabalho foram feitos dois furos no fundo na bandeja, utilizando uma máquina de furar com broca de medidas compatíveis com a mangueira, que servirão para a passagem de água.
Furo na bandeja
A parte interna da bandeja foi pintada com a tinta preto-fosco, em duas demãos. A tinta preto-fosco foi utilizada pois permite melhor absorção de energia, logo contribuirá para o melhor funcionamento do aquecedor.
Utilizando uma tesoura sem ponta, o pedaço de mangueira foi dividido em medidas diferentes. Uma com 25 cm que será por onde a água aquecida passará. E outra com 45cm, esta para a passagem de água fria.
Utilizando o durepoxi, foram fixados os tubinhos metálicos na bandeja e cada pedaço da mangueira neles.
Em seguida, cortarmos três pequenos pedaços da tampa da lata do leite em pó e fixamos no fundo de nossa bandeja (isso foi feito para que houvesse um espaço entre a bandeja e o vidro).
Após limpar o vidro cuidadosamente com uma flanela, fixamos o vidro à bandeja coletora utilizando cola quente e em seguida durepoxi. É necessário que sele bem qualquer espaço entre o vidro e a bandeja para evitar futuros vazamentos.
Vidro fixado na bandeja apenas com cola quente
Coletor com durepoxi
2° Passo: Preparação do Reservatório
A lata de alumínio, tipo de leite em pó, funcionará como reservatório, logo nela também foram feitos dois furos com a máquina de furar. O primeiro deve ser feito aproximadamente 4cm abaixo da borda da lata e o segundo, linearmente, bem abaixo.
Furos na lata
Em seguida foram fixados os tubinhos de alumínio utilizando o durepoxi, e à esses tubinho foram colocadas as outras extremidades da mangueira.
Reservatório
Obs.: Para melhor funcionamento do nosso dispositivo. O reservatório foi isolado com pequenas tiras de isopor colocadas lado a lado e coladas com cola quente, para que não trocasse calor com o meio ambiente.
Reservatório isolado
3° Passo: Preparação do suporte
Com papelão e caixas de sapato foi montado um suporte para o coletor, para melhor captação do sol.
Obs.: A bandeja, no caso, o coletor deve ter cerca de 23° de inclinação.
4° Passo: Testagem
Fizemos nossa testagem no dia 02/04/2014, o céu estava parcialmente ensolarado. Certificando-se que não havia ar dentro de nosso dispositivo para que não atrapalhasse na convecção da água, colocamos água no aquecedor. Após alguns minutos surgiram as primeiras falhas.
Mesmo com muito cuidado na hora de selar o vidro a bandeja, ali apareceu o vazamento. Para solucionar tiramos toda água do recipiente, colocamos mais durepoxi onde estava vazando e deixamos secar para que no dia do trabalho (dia 05/04/2014) ocorresse tudo bem.
2. Cálculo da taxa da Irradiação
1020 g = Massa da água
Área da bandeja = 32x 23 = 736 cm² => 0,32m x 0,23m = 0,0736m²
Diferença de temperatura = 42– 28= 14 °c
Calor específico da água = 1 cal/g°
1 hora = 60 x 60 = 3600 segundos
Taxa de Irradiação = calorias sobre massa x área. (cal/seg x m²)
Calorias = diferença de temperatura x calor específico x massa = 14 x 1 x 1020 = 14.280
14.280/ 3600seg x 0,0736m² = 14.280/264,96 = 53,9 cal/s x m²
R: Irradiação de 53,9 cal/s x m² aproximadamente
3. Itens Facultativos
1) Estimar o consumo de água quente mensal de uma família com 4 pessoas:
Considerando uma casa uma família de 4 pessoas que só usam água quente para tomar banho, duas vezes ao dia 8 minutos
Total de litros no final do mês :
4- pessoas
76 litros de água gastos em 8 min, por pessoa
2 – número de banhos por dia
30 – dias do mês
4x76x2x30=18.240 litros
R: O consumo de água quente mensal é de 18.240 litros
2) Estimar a economia, em reais, que se faz ao trocar o aquecimento de energia elétrica pela energia solar :
Considerando um chuveiro elétrico de 5500 W de potência em uma casa com uma família de 4 pessoas que tomam 2 banhos por dia de 8 minutos . Em um mês de 30 dias.
Tempo total gasto por mês : 8x 4 x 2x 30= 1920 minutos
1920/60=32 horas por mês
Joule : 5500×32=176.000 cal , então é 176 kWh
O preço do kwh na light dia 04/04/2014= 0,49648
Custo : tempo x consumo = 0,49648 x176= R$ 87,38048 por mês
R: A economia que essa família tem economia de aproximadamente R$ 87,40
<a rel=”license” href=”http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/”><img alt=”Licencia de Creative Commons” style=”border-width:0″ src=”http://i.creativecommons.org/l/by/4.0/88×31.png” /></a><br />Este obra está bajo una <a rel=”license” href=”http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/”>licencia de Creative Commons Reconocimiento 4.0 Internacional</a>.
Só faltou explicar, fisicamente, o funcionamento do aquecedor!