Roteiro de replicação do aquecedor solar.

Colégio Pedro II – Campus Centro

Turma: 2108 – 1ª série do Ensino Médio.

Fabiana Antunes Penedo                                                                                       nº 06

Júlia Pinheiro Dominguez                                                                                      nº14

Lívia Oliveira Lino                                                                                                  nº18

Victória de Paula Peters da Cunha                                                                       nº 33

 

1.     Roteiro de replicação

Materiais:

1. Uma bandeja metálica retangular.
2. Vidro do tamanho da bandeja de 2 mm de espessura.
3. Uma lata de metal (usamos uma de nescau)
4. 2 mangueiras (de mais ou menos 70 cm cada)
5. Tinta preta fosca
6. Durepoxi
7. Silicone
8. 4 tubinhos de metal (4 pedaços de 3 cm cada de uma antena de tv)
9. Fita veda rosca
10. Palitos de fósforo

Como fazer:

1º passo: Limpe a bandeja com álcool e pinte o fundo da mesma com a tinta preta fosca (isso ajudará na absorção de calor) e espere a bandeja secar por completo. Depois de seco, passe uma segunda mão de tinta.

2º passo: Com uma furadeira, faça dois furos no fundo da bandeja próximos as extremidades, um na superior e outra na inferior da mesma. Faça o mesmo na lata de metal; dois furos, um na parte de cima e outro na parte de baixo (perto do fundo)

3º passo: Coloque os tubinhos de metal nos furos, de modo a extremidade do tubinho não ultrapasse o furo entrando tanto na lata quanto na bandeja.  Para isso, você deve colá-los à bandeja e à lata com o durepoxi. No nosso caso, o durepoxi foi suficiente para colar os tubinhos.

4º passo: Fixe o vidro na bandeja com durepox. É essencial que sejam usados espaçadores de mais ou menos 2 cm na hora de fixar o vidro, desse modo ele não ficará colocado na bandeja e terá espaço para a água. Nós usamos palitos de fósforo como espaçadores. Colamos dois palitos um no outro com cola e depois colocamos o espaçador no fundo da bandeja.  O vidro tem que ficar todo dentro da bandeja e você deve se certificar de que não há nenhum espaço sobrando para evitar vazamentos. Para isso, aplique bastante durepox, no nosso caso, usamos duas caixas de durepox e colocamos silicone nas bordas para termos a certeza de que não vazaria água na hora do funcionamento.

5º passo: Ligue, através das mangueiras, a lata à bandeja. Para isso você deve ligar o buraco de cima da lata ao buraco de cima da bandeja e o buraco de baixo da lata ao buraco de baixo da bandeja. Para fixar as mangueiras , tentamos usar o durepoxi, mas estava vazando água demais, então resolvemos colocar a fita veda rosca e passar o silicone por isso. Isso fez com que nem uma gota de água vazasse pelo encaixe da mangueira ao tubinho. Isso é de extrema importância, é preciso sempre lembrar que a bandeja ficará inclinada e que a lata ficará em cima, por isso, usamos um pedaço um pouco maior para conectar a parte de baixo do que usamos para a parte de cima. Também tivemos que ter o cuidado de não usar um pedaço pequeno demais para não esticar demais a mangueira e ela acabar arrebentando (a mangueira que usamos era extremamente fina – mangueira de soro de hospital – por isso tivemos esse cuidado).

6º passo: Coloque em volta da lata algum isolante térmico, como jornal. Nós utilizamos borracha eva como isolante.

7º passo: TESTAR O TRABALHO. Esse é provavelmente o passo mais importante, porque é na hora da testagem que você vê o que está errado, o que você pode melhorar, o que dá para consertar, o que você deve refazer. Como falamos nos outros passos, no nosso trabalho alguns erros apareceram  durante a testagem (na verdade, na primeira testagem), como por exemplo, vazou muita água por baixo da bandeja e por isso usamos mais durepoxi e colocamos o silicone, também vazou água na junção entre mangueira e tubinho e colocamos a fita veda rosca e o silicone. O silicone por mais que demore uma semana para secar por completo, é o melhor material para vedar o trabalho e ter a segurança de que não vai vazar.

Para testar o trabalho (na segunda testagem, já com os problemas de vazamento resolvidos), nós usamos várias caixas para fazer um suporte que deixasse a lata acima da bandeja e deixasse a bandeja inclinada. O perfeito seria a bandeja estar a 23º em relação ao chão, mas devido o tubinho estar saindo por trás da bandeja no nosso trabalho, isso não foi possível. Então enchemos a lata de água, deixamos o vidro encher até o final e deixamos a lata cheia até a boca, tampamos a lata e colocamos uma lâmpada quente na frente do vidro (testamos a noite). A água estava a temperatura ambiente, e depois de mais ou menos 2 horas, a água estava quente (não tínhamos termômetro, então não sabemos qual foi a variação de temperatura, sabemos que água esquentou colocando o dedo mesmo na água e a sentindo muito mais quente). Resultado: nosso trabalho funcionou!

OBS: Para ficar mais apresentável e mais fácil de carregar, o tio de uma das integrantes do grupo fez um suporte de madeira para o trabalho, onde o vidro ficava inclinado e a lata ficava acima do vidro.

 

FOTOS

 

 

Bandeja pintada já com as duas mãos de tinta preta fosca.

Furos na bandeja (e na lata) já feitos e o vidro já fixado na bandeja.

 

 

Mangueiras conectando a lata à bandeja.

 

Mangueiras conectadas aos tubos de alumínio da lata com a fita veda rosca e o silicone e o durepoxi

 

Mangueiras conectadas ao tubos de alumínio da bandeja com a fita veda rosca, o durepoxi e o silicone

    

Segunda testagem do trabalho (já com os problemas de vazamento resolvidos) com a lampada quente.

 

Trabalho pronto com o suporte de madeira.

 

Trabalho sendo apresentado no dia de testagem no colégio. (Foto do professor Sérgio)

2.     Cálculo da taxa de irradiação:

Área da bandeja: 32X21,5 = 688cm²

Tempo: 40 minutos = 2400 segundos

Massa da água: 700g

Calor específico da água: 1,0 cal/g

Variação de temperatura: 37º C (temperatura final) – 27º C (temperatura inicial) = 10º C

Irradiação =  calor/ área.tempo

Calor: 700.1.10 =  7000 cal

Área.tempo = 688.2400 = 1651200

Irradiação = 7000/1651200 = aproximadamente 0,004 cal/cm²

3.     Item facultativo

3.1: Segundo a NBR 7198/82 – “Instalações Prediais  de Água Quente” (fonte) o consumo médio diário de uma pessoa é:

Residência (casa) – 45 litros por pessoa.

Apartamento – 60 litros por pessoa.

Então em uma casa popular com 4 pessoas o consumo diário é de 180 litros e em um apartamento com 4 pessoas o consumo diário é de 240 litros.

Então em um mês numa casa popular são consumidos 5400 litros de água quente por mês e em um apartamento são consumidos 7200 litros de água quente por mês.

3.2: Agora vamos calcular quando uma família economiza ao trocar o aquecimento de água por energia elétrica para a energia solar.

Para fazer esse cálculo usamos como base um chuveiro Lorenzetti, modelo Bella Ducha Turbo de potência 5.500 Watts (5,500 kW)

Além disso, consideramos que em uma família de 4 pessoas, todas tomem no mínimo um banho por dia de 10 minutos de duração.

Então, como para calcular o consumo de energia elétrica de algum aparelho basta saber a potência e o tempo de duração usado, vamos aos cálculos:

Energia consumida = 5,500 x (10 x 4 x 30)

= 5,500 x 20h

= 110 kWh

Consultando o site da Light em Abril de 2014, o preço do kWh na faixa de consumo entre 51 kWh e 300 kWh residencial é de 0,42575 reais

Então se foram consumidos 110 kWh, o preço será de 46, 8325 reais, ou seja, ao mudar para um aquecedor solar,  uma família economizará em média 46,8325 reais.

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