ROTEIRO DE REPLICAÇÃO DO AQUECEDOR SOLAR

Colégio Pedro II – Campus Centro
Profº Sérgio        Projeto de Física      1º Ano do Ensino Médio – 2014
Fabiano Ferreira                  09              Turma 2102
Guilherme Henrique           15
Miguel Celestino                  26
Vinícius Nascimento           34
Yasmin Hughes                   36

ROTEIRO DE REPLICAÇÃO

Materiais necessários:

• Uma bandeja metálica retangular (de alumínio) de dimensões 20 cm (largura) por 28 cm (comprimento);
• Um pedaço de vidro de 02 mm de espessura, feito sob medida, de modo a se encaixar corretamente na bandeja;
• 01 metro de mangueira plástica fina (1/4”);
• Lata de leite em pó (vazia);
• Tinta preto-fosco (de preferência em spray);
• Espaçadores de 03 mm;
• Durepoxi normal (secagem lenta).

Montagem do sistema:
– Fazer 02 furos na bandeja e 02 na lata. Fazer 02 furos no fundo da bandeja, próximos às extremidades (cada um próximo de cada extremidade). Fazer 02 furos na lateral da lata: o primeiro (entrada de água quente) um pouco acima da metade da lata; já o segundo (saída de água fria), bem próximo do fundo. Os furos devem ser feitos de acordo com a espessura da mangueira, todos com auxílio da furadeira;
– Pintar o fundo da bandeja com a tinta preto-fosco e esperar secar totalmente;
– A mangueira foi cortada ao meio, e os dois pedaços foram fixados na lata e na bandeja: foi colocada a primeira ponta da mangueira na parte de cima da lata, e fixada com durepoxi; a outra ponta da mangueira foi fixada no furo (da bandeja) da extremidade mais próxima, também fixada com durepoxi. E no outro pedaço da mangueira, uma das pontas foi fixada na parte debaixo da lata, com durepoxi; e a outra ponta foi fixada no outro furo da bandeja (da extremidade mais distante), também fixada com durepoxi;
– Colocar 02 espaçadores (03 mm cada) em cada canto da bandeja, fixando-os com durepoxi. Sobre eles, depositar o vidro, encaixando-o corretamente na bandeja, com o uso do durepoxi nas bordas da bandeja (dentro e fora), sempre evitando frestas, para que não ocorram vazamentos;
Para que o sistema funcione de maneira correta, o reservatório de água (lata) deve ficar acima do coletor de radiação (bandeja). Posicionar a bandeja à 23º de inclinação do chão e a lata um pouco acima do nível da bandeja (colocar algum suporte embaixo da lata e para apoio da bandeja, para manter no ângulo corretamente). Encher o sistema com água (pouco mais de um litro) e expô-lo ao sol. Eliminar possíveis bolhas de ar nas mangueiras de ligação, pois podem interromper a circulação da água e seu aquecimento.

                    Sistema pronto

CÁLCULO DA TAXA DE IRRADIAÇÃO

Irradiação média = Q/A.Δt = mcΔθ/A.Δt = V(valor) cal/s cm²
Onde: Q = quantidade de calor, m (massa da água), c (calor específico da água), Δθ(variação de temperatura), A (área da bandeja) e Δt(variação de tempo). V(valor) em calorias/segundo centímetro quadrado ou metro quadrado.
– m (massa da água) => 336g
– c (calor específico da água) => 1 cal/g ºC
– Δθ (variação de temperatura) => 38ºC – 28ºC
– A (área da bandeja) => 20 cm de largura X 28 cm de comprimento = 560 cm²
– Δt (variação de tempo) => 14:00 – 12:33 = 1h30min aproximadamente = 5.400 s
=> Q/A.Δt => 336g x 1 x 10ºC/560 cm² x 5.400 s = 3360 gºC/3.024.000 s cm² = 0,0011cal/s cm² ou 11 cal/s m²

R: V = 0,0011cal/s cm² ou 11 cal/s m²

ITENS FACULTATIVOS:
3.1 – Estimar o consumo de água em uma família de 4 pessoas.
Segundo média da ANBT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), uma pessoa consome 110 L de água quente por dia, então:
110 L/pessoa X 4 pessoas = 440 L por dia
440 L/dia X 30 dias = 13.200 L/mês
R: Portanto uma família de 4 pessoas gastam, em média, 13.200 L de água quente em 1 mês.

 
3.2 – Estimar a economia, em reais, que se faz ao trocar o aquecimento de água por energia elétrica pela energia solar!
– Segundo a ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica), a Tarifa Residencial Vigente da empresa Light (Light Serviços de Eletricidade S/A) é de R$ 0,32874 por kW/h, até o dia 06/11/2014.
– Uso estimado de água quente: 40 min (numa família de 4 pessoas, supondo que cada uma tome um banho diário de 10 min).
– Custo => R$0,32874/60min = x/40 min => R$0,21916/h => R$0,21916 X 24h = R$5,25984/dia
– R$5,25984/dia X 30 dias = R$158/mês
– Custo aproximado de manutenção do aquecedor (sem contar o custo da sua construção) => R$100,00/mês
R: Economia => R$158,00 – R$100,00 = R$58,00/mês (isso no primeiro mês, porém com o uso do aquecedor, não há cobrança mensal, então a economia será ainda maior a partir do segundo mês).

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