Roteiro de Replicação do Aquecedor Solar

1 – Cabeçalho

Colégio Pedro II – Campus Centro

Primeira série do Ensino Médio

Turma 2018

Grupo:

Daniel José de Araújo Pereira – nº 04

Igor Monteiro Pereira – nº 10

Gabriel Cravo – nº 08

João Pedro Nunes – nº 13

Marcelo Monte– nº 23

 

2 – Montagem

Material :

– Mangueira plástica fina (aproximadamente 1 metro)

– Durepoxi

– Bandeja metálica retangular

– Tinta preto fosco

– 4 “tubinhos” de metal com 3cm cada (antena de TV)

– Uma lata metálica vazia

– Vidro feito sob medida de acordo com a sua bandeja

1º passo: Use uma furadeira para fazer os dois buracos necessários na bandeja metálica, perto das extremidades da bandeja. Faça dois furos na lata também, um perto do fundo e outro um pouco acima da metade.

2º passo: Após, lixe ou passe álcool no fundo da bandeja e depois a pinte com tinta preto fosco e aguarde que seque (o processo não será rápido, então é recomendado que fique no sol).Agora passe uma segunda mão de tinta preto fosco no fundo da bandeja.

3º passo: Medir a distância entre o reservatório o coletor, e corte a mangueira, de modo que a parte que sai de cima da lata se ligue ao furo mais próximo da bandeja e o furo da parte de baixo se ligue com o furo que fica mais distante da bandeja (a mangueira que sai da parte de baixo precisa ser maior).

4º passo: Com o durepoxi, cole os tubinhos de metal  (pedaço da antena de TV) e a mangueira tanto aos dois furos da lata (por dentro e por fora) quanto aos dois da bandeja (também por dentro e por fora). Molde bem o durepoxi para que fique mais firme.

5º passo: Colar o vidro ao coletor com o durepoxi, tanto pela parte que de cima do vidro quanto a de baixo, para maior fixação e para excluir possibilidade de vazamento. Fixe o vidro o mais próximo possível do fundo da bandeja, pois assim aquecerá mais rápido. Se achar melhor, use espaçadores para unir o vidro e a bandeja (nosso grupo não usou).

6º passo: Arranje um suporte para o reservatório, pois esse precisa estar a uma altura acima do coletor. O coletor também precisa estar a um certo grau de inclinação para poder reter melhor os raios solares, preferencialmente 23º. No caso desse grupo, fizemos o suporte para o reservatório e para o coletor de papelão, então não é necessário se preocupar tanto com outros materiais e acabar aumentando o gasto.

Observe como deve estar o seu trabalho:

 

Encha com água de modo que tanto o reservatório, a mangueira e o coletor estejam cheios e exponha-o ao sol (preferencialmente ao sol, como outra alternativa, pode ser usado uma lâmpada) para fazer o teste.

É recomendado que na primeira vez que você encher de água, observe se há alguma bolha de ar, pois poderá causar problemas futuros (não acontecerá troca de calor por convecção). Observe e anote a temperatura inicial da água, aguarde aproximadamente uma hora, e veja se houve ou não o aumento de temperatura (para uma hora o aumento é entre 8ºC e 10ºC).

Ps: No caso nosso grupo, usamos uma lâmpada para fazer o teste e ver se a água estava aquecendo. Logo, se estiver de noite, você pode fazer dessa maneira também.

7º passo: Isolar o reservatório de alguma maneira (jornal, borracha, isopor) para que não haja transferência de energia térmica enquanto o processo ocorre.

3 – Cálculo da taxa de irradiação

O cálculo da taxa de irradiação é dado por:

Calor/área.tempo = Massa x Calor Específico x Variação de Temperatura/ Área da bandeja (apenas do fundo) em cm² x Tempo necessário em segundos

No trabalho do grupo, obteremos:

Massa = 2000ml = 2000g

Tempo: 40min = 2400s

Calor específico: 1cal/g

Variação de temperatura = 40ºC (T final) – 31ºC (T inicial) = 9ºC

Área da bandeja: 29,5cmx19,8cm = 584,1cm²

 

Fazendo o cálculo, obteremos:

Taxa de irradiação = 2000x1x9/2400×584,1 = 18.000/1.401.840 = aproximadamente 0,1284027cal/cm².s

 

4 – Item facultativo

a)      Consumo Mensal de água quente em uma família de 4 pessoas (chuveiro)

 

Após pesquisarmos, achamos os seguintes dados:

 

1 banho = 45L por pessoa (banho de 10 minutos)

 

Logo, a cada 1 min, o chuveiro tem capacidade de 4,5L

 

Levando que cada pessoa toma pelo menos um banho quente por dia e uma família com 4 pessoas, temos:

 

4,5x10x4 = 180L por dia

 

180×30 = 5.400L mensais

 

Ps: O grupo achou necessário expor apenas o consumo mensal de banho de água quente, pois, normalmente não se usa água quente para lavar louça, ou lavar as mãos, a casa e coisas do tipo.

 

b)      Economia gerada pelo aquecedor

 

Para esse cálculo, usamos como base o chuveiro elétrico Lorenzetti Ducha Relax, que possui potência de 6500W = 6,5kWh

 

Tempo que o chuveiro fica ligado: 10x4x30= 1200min = 20h

 

20 x 6,500 = 130kWh por mês

 

Preço do kWh ainda vigente na empresa Light: R$0,32874

 

Logo, teremos: 130 x 0,32874 = 42,72362

 

Então, temos que a economia de uma família ao trocar o aquecedor para o solar é de aproximadamente R$47,70 mensais. 

Roteiro de Replicação do Aquecedor Solar de BP está licenciado com uma Licença Creative Commons – Atribuição-NãoComercial-CompartilhaIgual 4.0 Internacional.