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:
- Uma bandeja metálica retangular.
- Vidro do tamanho da bandeja de 2 mm de espessura.
- Uma lata de metal (usamos uma de nescau)
- 2 mangueiras (de mais ou menos 70 cm cada)
- Tinta preta fosca
- Durepoxi
- Silicone
- 4 tubinhos de metal (4 pedaços de 3 cm cada de uma antena de tv)
- Fita veda rosca
- 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.
Roteiro de replicação de Aquecedor Solar didático está licenciado com uma Licença Creative Commons – Atribuição-NãoComercial-CompartilhaIgual 4.0 Internacional.
