Aprendendo Física em Rede

Colégio Pedro II Unidade Escolar Centro

Aquecedor Solar – 2012

Grupo:
Alessandra Lima Mansur nº1
Guilherme Pereira nº
Maiyarah Marques nº21
Maria Julia Amorim dos Santos n°23

Construindo um aquecedor solar …

Material :

-Uma bandeja retangular, não muito grande e nem muito pequena (alumínio)
-Vidro com dimensões iguais a da bandeja e com espessura maior de 2mm, mas também não muito grosso
-Tinta preta fosca
-70cm de mangueira transparente e fina (cortar em dois pedaços iguais)
-4 pedaços de 3cm cada de antena de TV, mas a antena é tipo espinha de peixe, não é dessas normais que fica em cima da tv mesmo, são aquelas que ficam em cima de casas
-Durepoxi normal, secagem lenta
-Uma lata de leite em pó vazia
-Jornal (meia folha)
-Cola de silicone, mas pode ser opcional

Obs: Para o nosso grupo a parte mais complicada foi obter os materiais, porque alguns dependem dos outros, como por exemplo o vidro e a mangueira, então tem que ter atenção ao comprar.
Obs 2 : Para caso você queira fazer os furos no fundo da bandeja a dica é ter um suporte para apoiar a bandeja.

Passo 1 :

Fazer dois furos na bandeja e na lata , pode ser com uma furadeira (que é muito melhor, MUITO mesmo) ou então com um prego,

Passo 2 :

Colar os tubinhos de antena com cola de silicone e depois durepoxi, isso vai demorar um pouquinho até secar …

Passo 3 :

Pintar a bandeja com a tinta preta, 2mãos, passar álcool antes na bandeja

Passo 4 :

Colar o vidro com durepoxi, tomar cuidado para não deixar nenhum lugar com pouco durepoxi para não vazar.
Obs: a partir de agora não temos mais fotos

Passo 5 :

Cobrir a lata com jornal, porque ele serve de isolante térmico

Passo 6 :

Encaixar a mangueira na bandeja e na lata, o nosso grupo também preferiu colar com durepoxi para não soltar de forma alguma.

Finalização :

Para poder funcionar direito deve-se por a água de forma que encha a bandeja e não sobre ar dentro dela e nem nas mangueiras, o reservatório de água (lata) deve ficar um pouco elevada, pode botar uma outra lata em baixo que já esta bom.

Taxa de irradiação :

Área da bandeja : 0,23m x 0,33m = 0,0759m²
Tempo : 30min (1800s)
Temperatura Inicial = 24,5°c
Temperatura Final = 30°c
Massa = 300gramas
Calorias = 300.1.5,5 = 1650cal
Taxa de irradiação = 1650 / 0,0759.1800 = 12,07

Fotos:

Colégio Pedro II – U.E. Centro

Turma:2104 – 1ª série

Alunos:

Carolina Alves – Nº 03

Felipe Paredes – Nº07

Natalia Martins – Nº 26

Wesley Guimarães – Nº35

Material:

• 1 forma de alumínio
• 1 pedaço de vidro com espessura de 4mm e com dimensões iguais a da forma
• 1 lata ( tipo de leite em pó )
• 2 pedaços de mangueira de 70cm de comprimento e fina (¼)
• Durepoxi
• Cola silicone
• Tinta preto – fosca
• Furadeira
• 4 tubos pequenos de antena de TV

Alguns “bizus” para uma montagem mais rápida do aquecedor solar didático:

• Secagem do durepoxi com fogo. A desvantagem é que ele resistirá por menos tempo. É importante lembrar que ele não secará totalmente em pouco tempo, apenas o suficiente para agilizar o processo, como ir colando a outra mangueira, por exemplo.
• Utilizamos também o estilete para arranhar o alumínio da forma, isso ajuda o durepoxi a colar. E é importante utilizar a cola de silicone antes de vedar o vidro e a mangueira com durepoxi, assim evitam-se vazamentos.
• Outra dica é molhar levemente a ponta dos dedos ao colar o durepoxi, pois assim ele não grudará nas mãos e será mais simples colá-lo.

Fotos:

Cálculo da taxa de irradiação:  

I = Q/A.∆t                              Intervalo de tempo: 1h30min=5400s                 Área=30cm.21,5cm=645cm²=0,0645m²

Q=m.c.∆ɵ                             1L=1000g                 Calor específico da água =1,0 cal/gºC

Q= 1000.1.(25-24)

Q=1000 cal

I= 1000/645.5400                               I=1000/0,0645.5400

I= 2,9.10^-4 cal/cm²s aprox.                I= 2,9 cal/m²s aprox.

Itens facultativos:

1) Vamos supor que cada pessoa tome 3 banhos cada um com duração de 15 min e que cada um consuma 15L

4.15=60min=1h ao dia

1h.30=30h ao mês (cada pessoa)

30h.4= 120h

3.15L=45L

120.45=5400L em média

2) Considerando um chuveiro de 5400 W de potência temos:

custo= potência . tempo de consumo

c= 5,4.120=648Kwh

Se são cobrados R$ 0,31 por kwh, logo: 648Kwh . 0,31 = R$200,88

Se utilizarmos o aquecedor solar e o chuveiro com potência 4000W

C=4.120=480 Kwh

480Kwh.0,31= R$148,80

200,88 – 148,80= R$52,08

200,88 — 100%

52,08 — X

200,88 X = 5208

X= 26% aprox.

A família teria economia de aproximadamente 26% ou R$52,08.

 

Roteiro do Aquecedor Solar está licenciado sob uma licença Creative Commons Atribuição-Uso não-comercial-Vedada a criação de obras derivadas 3.0 Brasil.

Colégio Pedro II – Unidade Escolar Centro

                        

Alunos: Diego cordeiro da Silva – N° 6

João Ricardo Santiago Magalhães – Nº 15

Rafael Batista dos Santos – N° 27

Sarah Lopes Salomão – N° 31

Serie: 1° ano

Turma: 2106

 

Material:

 

Uma bandeja pequena (metálica), um pedaço de vidro (espessura 2 mm) de dimensões compatíveis com as da bandeja; uma lata vazia, 70 cm de mangueira plástica fina ¼, 4 pedaços (3 cm de comprimento cada) de tubinho de alumínio (vareta de

antena de TV), tinta preto-fosco, Durepoxi.

 

Roteiro de replicação

 

Fazer dois furos na bandeja, um de cada lado, e dois furos no reservatório, no lado, um mais em cima e outro em baixo.

Ligar com durepox o buraco de cima do reservatório com um dos buracos da bandeja com um dos tubos (para transição de água quente) e o buraco de baixo do reservatório com o outro buraco da bandeja (para a saída da agua fria);

Além do durepoxi pode ser usada cola de silicone para que não haja vazamento da água;

Pintar a bandeja com a tinta preta fosca pela parte de dentro. A tinta ajudará no acumulo de calor.

O uso de tinta spray é recomendado, pois, facilitará a construção do aquecedor;

Tampar a bandeja com o vidro usando durepox. Tome cuidado para não deixar

O reservatório deve ser posicionado acima do nível do coletor e a bandeja deve ser posicionada em um plano inclinado a mais ou menos 30 graus para que haja a transição eficaz da agua por convecção.

Neste nível o sistema teve ter mais ou menos o formato ao lado.

Encher o sistema com água e deixa-lo exposto ao sol.

 

 

 

 

 

As últimas três fotos são uma representação de um aquecedor de água numa casa real.

O cálculo da taxa de irradiação ficou da seguinte maneira:

 

200.1.(35-24) = 200.11 = 2200

 

20.30 = 600

 

2200/0,06.3600 é igual a aproximadamente 10,185g/m².s

 

Pontos Facultativos

 

Segundo a NBR-7198/82 de Instalações prediais de Água Quente, o consumo de água quente médio diário de uma pessoa é de:

 

Casa → 45 litros/pessoa/dia

Apartamento → 60 litros/pessoa/dia

 

Desta jeito em um mês gasta-se:

 

Casa → 1350 litros/pessoa/mês (45 x 30)

Apartamento → 1800 litros/pessoa/mês (60 x 30)

 

Em uma família de 4 pessoas, temos:

 

Casa → 5400 litros/família/mês (1350 x 4)

Apartamento → 7200 litros/família/mês (7200 x 4)

 

Considerando que um chuveiro de 5400W é usado 2 vezes por dia a cada pessoa da casa e a média do banho é de 10 min. em um mês de 30 dias fica:

 

5400.(10.2.4).30/60000 = 216 kWh

 

Considerando 1 kWh é igual à R$ 0,58 então:

 

216.0,58 = R$ 125,28 por mês

Este obra foi licenciado sob uma Licença Creative Commons Atribuição-Uso não-comercial-Compartilhamento pela mesma licença 2.5 Brasil.

 

Roteiro de Replicação

 Rio de Janeiro, 23 de Abril de 2012.

 Colégio Pedro II – Unidade Escolar Centro

 Grupo: Dominique Walquíria Ribeiro Santos – nº 07

 Ítalo dos Santos Martins – nº 13

Natalhie Andrade – nº 25

 Thamires Brangança Florito Ferreira – nº 32

 Turma: 2108 Professor: Sérgio

 

 Material: – Lata de Leite Ninho e Lata de Sustagen Kids(sabor morango)

                   – Forma de Bolo

                   – 2 Mangueiras Transparentes (70cm cada)

                   – Vidro

                   – Cola de Silicone

                   – Cola Ricacol (Adesivo para junta de motores)

                   – Cola Quente

                   – 4 Pedaços de Mangueira de Alta Pressão

                   – Jornal

                   – Tinta Preta PVA Fosca

                   – Maquina Furadeira

                   – Durex

 

Montagem: Primeiro pintamos o fundo da forma de bolo com a tinta preta. Após a secagem da tinta, furamos a lata de leite ninho e o forma de bolo com uma maquina furadeira. Foram feitos dois furos, em alturas diferentes, na lata de leite ninho e dois furos, em alturas diferentes, na forma de bolo. Após isso, encaixamos os 4 pedaços da mangueira de alta pressão nos furos feitos e fixamos com cola Ricacol, para que não houvesse vazamento de água. Colamos o vidro usando a cola de silicone, pressionamos por alguns instantes e esperamos a cola secar. Enquanto o vidro secava, colamos pedaços de jornal em volta da lata de leite ninho, para dar o efeito de isolante térmico. Para fixar o jornal na lata, usamos durex. O próximo passo foi ligar a forma e a lata de leite utilizando as duas mangueiras transparentes e a cola quente. Após todas as secagens, o aquecedor está pronto para testagem e funcionamento.

Obs.: Usamos a lata de Sustagen kids(sabor morango) para sustentar a lata de leite ninho(reservatório) em uma altura superior a da forma(coletor).

 

 Cálculos da taxa de irradiação:

 Água contida no reservatório: 3Kg = 3.000g

 Calor específico da água: 1 cal/gºC

 Diferença de temperatura em certo tempo (1h): 3ºC

 Área do Aquecedor: 0,0207 m²

 Duração do aquecimento: 3h/10800s

Cálculo para encontrar a quantidade de calorias necessárias para aquecer a água:

 3.000g x 1 x 3 = 9.000 cal

 

Cálculo da radiação:

 9000cal / 10800s x 0,0207 m² = 40, 25m² aproximadamente.

Radiação encontrada: aproximadamente 40,25m²

 

 

Itens Facultativos:

 Considerando uma ducha de 4000 watts de potência e que cada membro da família toma um banho de 10 minutos, mas duas vezes ao dia, temos então que:

 10 min x 2 (quantidade de banho) x 4 (membros da família) = 80 min por dia

 Ponderando a quantidade de dia no mês ser 30:

80 min x 30 = 2400 min

2400 min : 60 = 40 h por mês

 Como a ducha é de 4000 watts, convertendo seu consumo para KWh / mês temos:

 4000 x 40 h = 160000 watts = 160 KWh

 O consumo mensal de água aquecida pela ducha nessa família é de 160 KWh.

Custo Mensal aproximado, calculado ao preço médio de R$ 0,12 por KWh (média internacional)

160 KWh x 0,12 = 19, 20

O valor somente do consumo do chuveiro elétrico é de R$ 19, 20.

 

O preço de um aquecedor solar de 200 litros, é, em média, R$ 1700, 00.

No primeiro ano de uso, o chuveiro elétrico ainda é mais econômico:

19,2 x 12 = 230,4

Mas em dez anos já podemos notar a diferença, pois a vida média de um aquecedor solar é longa (em torno de 15 anos ou mais) e sua manutenção é muito simples, consistindo apenas na limpeza periódica dos vidros dos coletores, para que a poeira acumulada não afete a eficiência da captação de energia solar.
19,2 x (12 x 10) = 2304

2304 – 1700 = 604

Notamos uma diferença de R$ 604,00, o que significa que, a longo prazo, o uso de energia solar é mais econômico e também mais ecológico. Em média, a economia é de 30%, esse valor podendo variar para mais.

 

Direitos Autorais: O projeto é uma replica de um aquecedor solar realizado por Dominique Santos, Ítalo Martins, Nathalie Andrade e Thamires Brangança, para a aula de física do ano de 2012, no Colégio Pedro II – Unidade Escolar Centro. A utilização(não comercial) do projeto, após a apresentação, é autorizada ao professor Sérgio Lima, dentro ou fora do Colégio Pedro II. Toda e qualquer modificação ocorrida neste projeto é de responsabilidade dos alunos citados acima.