Atps De Hidrostatica E Calorimetria

DESAFIO

O desenvolvimento de novas tecnologias exige de um Engenheiro Civil não somente a constante atualização acerca dessas, mas também um consistente conhecimento de princípios (sejam eles concernentes à Física, à Química ou qualquer outra área) necessários para a compreensão dessas tecnologias e sua correta utilização. Um relevante exemplo dessa necessidade é o desenvolvimento de sistemas para captação, armazenamento e utilização da energia.

A compreensão do correto funcionamento desses sistemas exige conhecimentos de diversas áreas da Física (Termodinâmica, Eletricidade e Ciência de Materiais, por exemplo), e esta permitirá ao profissional optar por um sistema mais adequado de acordo com a situação. Outro exemplo é a utilização de sensores (sejam eles de movimento, calor, fumaça, etc.) em construções, cujas aplicações inerentemente implicam o conhecimento de fundamentos de Física e Química.

Evidencia-se, então, a partir dos exemplos citados, a exigência de que um profissional formado em Engenharia. deva ter tanto um sólido conhecimento dos fundamentos das ciências básicas (principalmente Física, Química e Matemática) quanto uma visão integrada, que lhe permitirá, em um projeto, a melhor escolha e dimensionamento de elementos a estes referentes.

Objetivo do Desafio

O desafio desta atividade é promover o estudo das aplicações dos princípios de hidrostática e calorimetria no sistema de captação e armazenamento de água em uma residência, e o desenvolvimento de um sistema de aquecimento solar com materiais de baixo custo para essa residência.

A importância deste desafio está na ampliação da visão do aluno com relação à diversidade de situações encontradas por um Engenheiro Civil e que exigem desse um sólido conhecimento de princípios fundamentais das ciências. Este conhecimento permitirá uma maior liberdade na escolha de tecnologias apropriadas para o desenvolvimento de um projeto, além de uma visão mais integrada.

ETAPA 1

Conceitos Fundamentais, definição de fluido e propriedades dos fluidos. Fluidos em Repouso e Pressão.

Esta atividade é importante para você compreender a caracterização de um fluido em repouso, o conceito de pressão e sua aplicação no uso de um sistema de aquecimento solar.

Para realizá-la, devem ser seguidos os passos descritos.

Passo 1

Estudar sobre a caracterização de um fluido em equilíbrio hidrostático, no Livro- Texto da disciplina (identificado ao final da ATPS).

Fluido é uma substância que não tem forma própria, e que, se estiver em repouso, não resiste a tensões de cisalhamento. Classificam:

Líquidos - admitem superfície livre, são incompressíveis e indilatáveis.

Gases - não admitem superfície livre, compressíveis e dilatáveis.

As placas coletoras são responsáveis pela absorção da radiação solar. O calor do sol, captado pelas placas do aquecedor solar, é transferido para a água que circula no interior de suas tubulações de cobre até o boiler. A água coletada está pronta para uso.

Passo 2

Pesquisar sobre o funcionamento de um sistema de aquecimento solar, observando a função de cada elemento que compõe esse sistema. Também pesquisar sobre os materiais que podem ser utilizados para a construção de um aquecedor solar de baixo custo.

Funcionamento:

A caixa de água fria abastece o boiler;

O boiler abastece as placas com a água fria;

As placas absorvem o calor do sol e aquecem a água;

A água aquecida retorna ao boiler e é armazenada;

O boiler é térmico e conserva sua temperatura;

A água sai quente do boiler para o consumo.

Principais elementos de um aquecedor solar:

Placas Solares – Normalmente instaladas nos telhados das casas, as placas solares devem ser posicionadas bem orientadas para o sol, evitando-se áreas de sombreamento. Cada placa solar absorve a energia do sol e aquece a água que circula em seu interior. Boiler– Na maioria das instalações solares o boiler ou armazenador térmico é instalado dentro dos telhados, entre a caixa de água fria e o topo das placas dos coletores solares. Sua principal função é a de armazenar a água aquecida pelas placas conservando-a quente até o momento do consumo. Caixa d’água – Normalmente, a mesma caixa que água abastece os pontos de consumo de água fria da residência e o próprio boiler. Geralmente, é uma caixa de água fria comum encontrada em qualquer residência. Abastecimento de água fria – Tubulação que liga a caixa de água fria ao boiler, abastecendo-o de água fria. Abastecimento das placas – Tubulação que liga o boiler às placas, abastecendo-as de água fria. Retorno das placas – Tubulação que leva a água aquecida nas placas para o boiler. Água para consumo – A água quente armazenada no boiler sai pronta para consumo. O Sol – Energia solar, natural e limpa que oferece conforto, economia e preserva outros recursos naturais.

A possibilidade de aproveitar ou adaptar as instalações hidráulicas do chuveiro e a utilização de materiais de baixo custo, disponíveis no mercado, foi fundamental para esse avanço. Os principais materiais são: a caixa d’água, a placa de forro (divisória de PVC) e os tubos de PVC comuns. A associação dos materiais de baixo custo e o aproveitamento das instalações hidráulicas residenciais permite o retorno do investimento de 4 a 8 meses. Atualmente existem centenas de sistemas ASBC instalados em diversas cidades brasileiras.

Passo 3

Definir uma residência que será objeto de estudo e que não possua sistema de aquecimento solar. Observar, nessa residência, o sistema de armazenamento de água, verificando todas as fontes de abastecimento de água e reservatórios e classificando, caso seja necessário, as fontes utilizadas para consumo e as que não são utilizadas para consumo (frequentemente usadas para fins de limpeza, como a água da chuva).

Passo 4

1 Organizar um relatório, utilizando a formatação recomendada no item Padronização desta ATPS, em que conste, na capa, o título “Aplicações