Roteiro do Aquecedor Solar

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.

 

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Roteiro de replicação

Colégio: Pedro II – Centro

Ano: 2012

Série: 1° Ano

Turma: 2102

Integrantes:

  • Antonio Miranda – N°: 05
  • Bernardo Prata – N°: 06
  • Leonardo Travassos – N°: 17
  • Matheus Brito – N°: 21
  • Otávio Andrade – N°: 27

Montagem do aquecedor solar de água

Material:

  1. Uma bandeja de alumínio tamanho: 43 x 28 x 5 cm (comprimento x largura x altura).
  2. Dois canos de plástico, de um metro cada, diâmetro: ¾.
  3. Um vidro de 4 mm de espessura, dimensões: 47 x 33 cm
  4. Um pequeno pote de tinta preta para alumínio Suvinil.
  5. Garrafa pet, volume: 2 litros.
  6. Duas colas tipo Durepox normal, peso: 100 gramas.

Montagem:
Começamos furando a bandeja de alumínio com uma furadeira, fizemos dois furos, um em cada extremidade da bandeja e com uma pequena diferença de altura.  A seguir pintamos a primeira demão de tinta preta e esperamos secar, logo após a secagem, aplicamos outra demão. Usamos um secador de cabelo para agilizar a secagem da segunda demão, após 40 min a tinta já havia secado por completo e estávamos prontos para prosseguir com o projeto. Colocamos os canos transparentes nos devidos buracos os vedamos com Durepox, (o Durepox necessita de estar bem misturado, até formar uma massa uniforme, de apenas uma cor, para ajudar a malear umedecemos nossas mãos) posicionamos o vidro em cima da badeja e também o vedamos com Durepox. Depois furamos dois buracos no recipiente (garrafa pet) com um ferro de solda, colocamos os canos e passamos Durepox em volta. Esperamos pacientemente a cola secar por duas horas.

Resultados experimentais:
No dia de montagem do nosso aquecedor não pudemos testá-lo com máxima eficiência porque estava chovendo. Dias depois conseguimos testá-lo, estava um dia ensolarado, usamos um termômetro convencional vendido em farmácias. No dia do teste a temperatura ambiente se encontrava a 33°C. O aquecedor solar ficou exposto à radiação solar por exatos uma hora. Medimos a temperatura inicial da água no reservatório que estava a 28°C, depois de 30 minutos a água já se encontrava a 40°C.  Após uma hora de exposição ao sol, a água presente no reservatório se encontrava a incríveis 50°C.

Em uma imagem,o integrante Leonardo Travassos apresentando o aquecedor de água sendo preenchido e na outra, o mesmo integrante do grupo colocando água no reservatório, tentando retirar bolhas de ar presentes no cano.

Cálculo da irradiação solar:

Massa de água: 6500g

Calor específico da água: 1cal/g.°C

Variação de temperatura: 22°C

Tempo de exposição: 1 hora = 3600s

Calorias: Q

Qágua= mágua.cespec.água.∆T

Q= 6500(g).1(cal/g.°C).22(°C)

Q=143000cal

Irradiação solar: Cal/s.cm2

Calorias em 1 segundo:

143000(cal)/3600(s) = 39,72222 (cal/s)

Calorias por segundo para cada cm² de área:

39,72222(cal/s)/1024(cm²) = 0,03879(cal/s.cm²)

Taxa de irradiação solar média = 0,03879 cal/s.cm²

 

Itens facultativos:

Item N° 1:

O consumo de água quente mensal numa família de quatro pessoas:

Considerando a vazão de um chuveiro como: 6L/min
Consumo médio de água quente por pessoa por dia (considerando banhos de 15min):
6L . 15(min) = 90 litros por dia por pessoa.

90(litros por pessoa por dia) . 4(pessoas) . 30(um mês) = 10800litros

Gasto mensal de água quente da família:

10800 litros por mês.

 

Item N° 2:

Cálculo de economia de gasto de consumo de água quente mensal em uma família de quatro pessoas:

Chuveiro elétrico: 5000watts
Duração banho por pessoa: 15 min = 0,25h
Banhos por dia: um por pessoa

Consumo diário de energia (Kw.h):
E = Pot. ∆T

E = 5(Kw) .  0,25(h)
E= 1,25(Kw.h)
E.4 (Porque são 4 pessoas) = 5kw.h

Consumo mensal de energia:

5(Kw.h) . 30 = 150Kw.h (por mês)

Custo mensal do chuveiro elétrico:

Considerando o valor de R$0,45 para cada Kw.h, o custo mensal deste chuveiro elétrico para essa família é de:

150(Kw.h) . 0,45 = 67,5

A economia feita pela família se ela possuísse um sistema de aquecimento de água por energia solar seria de R$ 67,50 por mês.

 

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Gabarito da Prova

Pessoal, cliquem aqui para ver o gabarito da prova de física. Espero que todos tenham gabaritado a prova.

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Gabarito prova de apoio

Página 1(clique na imagem para ampliar)

Página 2(clique na imagem para ampliar)

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Publicado em 2012, 2102, 2104, 2106, 2108, Física | Com a tag | 12 Comentários

Roteiro de replicação – Aquecedor solar

Colégio Pedro II – Unidade Centro

Gabriel de Assis – nº 12

Lucas Correa – nº 19

Turma 2104 – 1º ano

Material usado:

Bandeja de alumínio retangular

Tinta preta (spray)

Lata vazia de leite em pó

1 metro de mangueira plástica

Durepoxi

4 tubos de ferro

Um pedaço do vidro de dimensões semelhantes a da bandeja

Chave de fenda

Roteiro de replicação

Abre-se dois buracos na bandeja com uma furadeira e depois usa-se um chave de fenda para alargar o buraco para que os tubos de ferro possam entrar. Depois pinta-se a bandeja com tinta spray preta e deixa secando em um lugar fechado, pois alguma coisa pode cair na bandeja durante a secagem e assim comprometendo o resultado final da pintura. O mesmo processo usado para abrir os furos na bandeja deve ser usado na lata de leite em pó. A melhor maneira de vedar os espaços nos aquecedor e usando Durepoxi mas outras colas também são bem vindas nessa hora. O reservatório (lata) pelo menos uns 20 centímetros acima da bandeja, também é importante que não haja nenhuma bolha de ar, acho importante que a tampa da lata também seja de alumínio.

Taxa de Irradiação

Área da bandeja: 33×22 = 726 cm³

Tempo: 1 hora e 20 minutos

Temperatura Inicial: 23º

Temperatura final: 37º

Taxa de irradiação estimada: 14cal/m²s

Licença de distribuição do roteiro

<a rel=”license” href=”http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/”><img alt=”Licença Creative Commons” style=”border-width:0″ src=”http://i.creativecommons.org/l/by-nd/3.0/br/88×31.png” /></a><br />Este <span xmlns:dct=”http://purl.org/dc/terms/” href=”http://purl.org/dc/dcmitype/Text” rel=”dct:type”>obra</span> foi licenciado sob uma Licença <a rel=”license” href=”http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/”>Creative Commons Atribuição-Vedada a criação de obras derivativas 3.0 Brasil</a>.

 

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