ATPS De Calorimetria

ETAPA 01/ PASSO 01 (ALUNO)

EQUILÍBRIO HIDROSTÁTICO

Um fluido está em equilíbrio hidrostático quando o nº de partículas por unidade de volume é constante.

Se um fluido esta em repouso, todos os seus pontos deveram também estar. Se a pressão fosse diferente em alguma direção, haveria um desequilíbrio no ponto, fazendo com que o fluido se deslocasse em alguma direção, contrariando a hipótese. Logo, se o fluido em repouso, a pressão em torno em torno de um ponto deve ser a mesma em qualquer direção.

As forças de ação do fluido sobre as paredes dos vasos que os contêm são perpendiculares a estas se as ações sobre as paredes tivessem componentes tangenciais, as respectivas reações tangenciais das paredes implicariam escorregamento do fluido ao longo das paredes e ele deixaria de estar em repouso, em equilíbrio hidrostático.

Apesar de os recipientes terem diâmetros e ângulos diferentes, ambos estão no mesmo nível e equilíbrio.

ETAPA 01/ PASSO 02 (EQUIPE)

Pesquisar sobre o funcionamento de um sistema de aquecimento solar.

Um sistema básico de Aquecimento de água por Energia Solar é composto de coletores solares (placas) e reservatório térmico (Boiler).

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.

O reservatório térmico, também conhecido por Boiler, é um recipiente para armazenamento da água aquecida. São cilindros de cobre, inox ou polipropileno, isolados termicamente com poliuretano expandido em CFC, que não agride a camada de ozônio. Desta forma, a água é conservada aquecida para consumo posterior. A caixa de água fria alimenta o reservatório térmico do aquecedor solar, mantendo-o sempre cheio.

Em sistemas convencionais, a água circula entre os coletores e o reservatório térmico através de um sistema natural chamado termossifão. Nesse sistema, a água dos coletores fica mais quente e, portanto, menos densa que a água no reservatório. Assim a água fria “empurra” a água quente gerando a circulação. Esses sistemas são chamados da circulação natural ou termossifão.

A circulação da água também pode ser feita através de motobombas em um processo chamado de circulação forçada ou bombeado, e são normalmente utilizados em piscinas e sistemas de grandes volumes.

Imagem capturada do site: www.soletrolcom.br/educacional/comofunciona.php. Acesso em 11 de maio de 2014.

Pesquisa sobre aquecedor solar de baixo custo.

O Aquecedor solar de baixo custo (ASBC) é uma tecnologia adequada aos climas tropicais e subtropicais, para pré-aquecer a água do chuveiro elétrico através da energia presente na luz solar.

Imagem capturada do site: redeglobo.globo.com/.../aprenda-construir-um-aquecedor-solar-com-material de baixo custo. Acesso em 11 de maio de 2014.

Os coletores são de PVC, sem os tradicionais isolamentos e coberturas de vidro que geram um aquecimento suplementar da água.

Isso evita atingir altas temperaturas nos coletores e consequentemente de deteriorar o PVC. Pelo apresentado, essa tecnologia não é adequada a um inverno rigoroso europeu ou canadense, por exemplo.

Essa escolha tecnológica permite a utilização do PVC e, por conseguinte a diminuição dos custos dos materiais.

Ele é de fácil construção. As próprias famílias constroem o aquecedor solar, com os manuais, cursos e conselhos da Sociedade do Sol.

Produzir a energia da casa é uma fonte de autoestima para essas famílias.

Conhecendo muito bem seu sistema, elas adéquam-no à vontade, e cuidam dele com prazer, visando sua durabilidade.

Peritos na construção do sistema incentivam outras famílias a instalarem o seu próprio aquecedor solar.

Tabela de peças e custo do aquecedor solar de baixo custo.

Componente Quantidade

Placas 3

Reservatório x

Tubos 32 mm 4m

Tubos 20 mm 4m

Registro de esfera 1

Adaptador 32 mm 1″ 1

Joelhos 6

Caps 4

Flanges 1″ 2

Flanges 3/4″ 2

Flange 1/2″ 1

Tê chuveiro 1

Torneira de boia 1

Pescador 1

Dimmer 1

Haste de acionamento do dimmer 1

Adesivo Plexus 310** 90g

Pintura *** 100g

Fio de fixação cobre 2,5 mm 3m

Isolamento x

TOTAL 245,3

Reais á época.

HIPÓTESES: 3 placas, reservatório de 250 litros, chuveiro elétrico pré-existente.

Como a quantidade mínima de venda é maior do que a necessária, sugere-se que varias famílias compartilhem o adesivo.

Supondo que as famílias dividam uma lata de tinta ou que a tinta sirva também para outros usos.

ETAPA 01/ PASSO 3 (ALUNO)

Definir uma residência que será objeto de estudo que não possua sistema de aquecimento solar.

Residência do Sr. Claudio, casado 65 anos, localizada na cidade de São Bernardo do Campo-SP.

Na residência do Sr. Claudio, o sistema de armazenamento que ele tem e basicamente o que a maioria da população de sua cidade possui sendo ela: 01 caixa de armazenamento de água de 2.000,00 litros exclusivo para uso na cozinha, banho e também para beber, porem ele tem uma casa com um quintal de 50m² e possui varias hortas com varias plantas.

Para não pagar uma conta alta de água no final do mês e ainda ajudar na economia e preservação das águas potáveis ele tem 40 recipientes com capacidade de armazenamento de 500 litros cada, totalizando um total de 4000 litros de água para uso em suas hortas e limpeza da casa no modo geral.

O Sr. Claudio me revelou que além de economizar com água potável ele também realiza exercícios diariamente com este sistema de captação de água, pois anda uma média de 4,5km/dia, realizando o uso de água destes recipientes para consumo nas hortas e algumas aplicação na residência, ele também me falou que não quer de maneira alguma automatizar o seu sistema de captação de água existente que hoje e captado por uma bica (folha de plástico do tipo PVC que interliga todo o seu telhado e deixa apenas uma saída para os recipientes)

Sistema de armazenamento encontrado na casa do Sr. Claudio.

Caixa de água 2000,00 litros 01

Recipientes de 500,00 litros 04

Total de recipientes 05

Total de armazenamento da água potável e reaproveitável da chuva 6.000,00

ETAPA 01/ PASSO 04 (EQUIPE)

Foto da casa do Sr. Claudio, onde mostra o seu sistema muito eficiente para coletar a água da chuva.

A foto abaixo demostra um sistema com 04 recipientes com capacidade para armazenar 4000,00 litros de água. Um ponto muito interessante deste sistema é a interligação dos recipientes com cano de PVC com os recipientes totalmente vedados evitando a proliferação de mosquitos além de encher um tanque de cada vez.

Não foi possível tirar uma foto da caixa de água de armazenamento de agua potável, pois a mesma fica por baixo do telhado da casa ado Sr. Claudio.

Foto retirada de um celular do integrante do grupo da ATPS do Sr. Carlos Alves.

ETAPA 02/ PASSO 01 (EQUIPE)

O cálculo preciso para saber o melhor diâmetro de um tubo de distribuição de água fria leva em conta diversos parâmetros como comprimento e tipo do tubo, quantidade de curvas e tês, vazão e pressão disponíveis. Em edifícios maiores, onde o custo passa a ser crítico, é conveniente fazer o cálculo exato, pois cada centavo economizado será multiplicará várias vezes dando uma boa diferença no final do custo da obra.

Em obras pequenas, digamos, com até três andares, você pode fazer um dimensionamento simplificado utilizando o método dos pesos. Ele se baseia no consumo de cada tipo de aparelho sanitário, de acordo com a tabela abaixo:

Aparelho Peso

Vaso sanitário (com válvula) 40

Lavatório 0,5

Bidê 0,1

Banheira 1

Chuveiro 0,5

Vamos supor um banheiro onde existe uma bacia sanitária, bidê, lavatório e chuveiro. É improvável que tudo funcione ao mesmo tempo, assim, vamos admitir que funcionarão simultaneamente apenas a descarga do vaso sanitário e o chuveiro. Portanto, o peso máximo será de 40 + 0,5 = 40,5. Com este valor em mãos, vamos ao ábaco em anexo e vemos que o tubo seria um de 1 1/4", mas está quase limite; assim, vamos ficar com o tradicional tubo de 50 mm, equivalente ao o de 1 1/2". Não se esqueça, nos tubos de PVC são especificados pelo diâmetro externo, portanto o de 2" corresponde ao de 60mm e não ao de 50mm. No ábaco os diâmetros são internos e em polegadas, por isto fique atento a este detalhe.

O dimensionamento pelo método dos pesos funciona a contento em pequenas obras, mas o correto mesmo é contratar um profissional especializado que poderá fazer os cálculos exatos e especificar corretamente os materiais. Como em tudo na Engenharia, os cálculos precisam ser interpretados, considerando-se cada situação em especial.

ETAPA 02/ PASSO 02 (EQUIPE)

Uma caixa d’água possui um dispositivo que pode funcionar por gravidade ou com uma bomba, que extrai água da rua ou de outro reservatório (que pode também ser chamado cisterna), uma boia (que regula o nível em determinada altura, nunca alto a ponto de transbordar, nem baixo a ponto de faltar água), uma saída na parte de baixo para o imóvel e outra saída, na parte de cima, o vertedouro, (chamado popularmente de ladrão), por onde sai o excesso para evitar o transbordamento.

Imagem capturada do site: http://www.caixasdagua.com/como-funciona-a-caixa-dagua.html. Acesso em 25 de Maio de 2014.

ETAPA 02/ PASSO 03 (EAQUIPE)

Sugerimos este sistema de aquecimento solar ao Sr. Claudio, pois ele não dispõe de verba disponivel para custiar um sistema mais eficiente no momento. Levando em conta que o Sr. Claudio mora em região fria do seu estado, o sistema não sera eficiente no inverno ou em dia muito frio.

Materiais

Materiais Quantidade

Garrafas Pet 70 Unidades

Embalagens Longa Vida 60 Unidades

Cano PVC 20 mm 1/2” 11 Metros

Conexão T em PVC 20 mm 1/2” 20 Unidades

Conexão L em PVC de 20 mm 1/2” 04 Unidades

Tampão em PVC de 20 mm 1/2” 02 Unidades

Ferramentas Quantidade

Fita de Alta Fusão 01 Unidade

Tinta Fosca Preta 01 Unidade

Rolo ou Pincel 01 Unidade

Luvas 02 Unidade

Estilete 01 Unidade

Cano de PVC de 100 mm com 70 cm 01 Unidade

Martelo de Borracha 01 Unidade

Lixa d’agua 100; 02 Unidade

Cola para tubos de PVC 01 Unidade

Arco de Serra 01 Unidade

Tábuas de Madeira de aprox. 120 cm 01 Unidade

Pregos 05 Unidades

Ripa Pequena (+-) 15 cm comprimento 01 Unidade

Fita Crepe de 19 mm 01 Unidade

ETAPA 02/ PASSO 04 (EQUIPE)

Por se tratar de um projeto de baixo custo, optamos por algumas opções bem interessantes que são misturadores adaptados ao circuito hidráulico original do banheiro da casa do Sr. Claudio. Para isso foi feito um furo no teto do box para descer com a tubulação que vem do reservatório térmico (da boia pescador). A tubulação ficará exposta, mas não haverá necessidade de quebrar a parede do Box para embutir essa tubulação.

Para esses tipos de misturadores, foi retirado o chuveiro da conexão (da parede) e instalado um Tê roscável (branco) entre o chuveiro e a parede. Depois foi conectada a tubulação que vem do reservatório térmico (da boia pescadora) nesse Tê, usando antes um registro em série.

Obs: como esse registro pode ficar muito alto, devesse instalar na borboleta desse registro uma alavanca (uma haste) para empurrar para um lado e para outro, abrindo e fechando esse registro.

Foto capturada do site: http://www.sempresustentavel.com.br/solar/aquecedor/aquecedor-solar.htm/coletor. Acesso em 25 de Maio de 2014.

Já existe no mercado um misturador externo industrializado de metal com a mesma função do misturador mostrado anteriormente.

Foto capturada do site: http://www.caixasdagua.com/tag/caixas-dagua. Acesso em 25 de Maio de 2014.

Não podemos deixar fora do projeto o DIMMER componente eletrônico para ser instalado em série com a ligação elétrica do chuveiro.

Ele tem um botão para ajustar com precisão a potência (temperatura) que deve ir para o chuveiro conforme a necessidade, eliminando o inconveniente de optar apenas pelas opções Verão/Inverno normalmente encontradas em chuveiros comuns.

Obs: Quando se instala um DIMMER, a chave do chuveiro fica sempre na posição "Inverno", porém só vai ser consumida a energia que o DIMMER estiver marcando (ajuste manual de zero ao máximo).

Foto capturada do site: http://www.caixasdagua.com/tag/caixas-dagua. Acesso em 25 de Maio de 2014.

Ressaltamos a importância: Quando for adquirir um DIMMER, é importante verificar a potência (Watts). Essa potência tem que ser maior que a potência do chuveiro. DIMMERS usados para lâmpadas não servem, pois têm uma potência muito baixa. Deve-se procurar por DIMMER próprio para chuveiro elétrico.

Foto capturada do site: http://www.caixasdagua.com/tag/caixas-dagua. Acesso em 25 de Maio de 2014.

Uma outra observação importante do sistema e que dependendo da situação financeira podemos optar por alguns chuveiros com DIMMERS incorporados, são os chuveiros eletrônicos ou duchas eletrônicas.

Foto capturada do site: http://www.caixasdagua.com/tag/caixas-dagua. Acesso em 25 de Maio de 2014.

Obs: Fazer um bom aterramento do sistema elétrico para evitar choques. E sempre importante consultar o manual do equipamento.

Referencias Bibliográficas.

Água Quente para Todos. Disponível em:

http://www.planetareciclavel.com.br/desperdicio_zero/Kit_res_17_solar.pdf.

Acesso em: 6 abril de 2014

Agua fria e quente, qual é mais densa?. Disponível em:

http://educador.brasilescola.com/estrategias-ensino/agua-fria-quente-qual-mais-densa.htm.

Acesso em: 6 abril de 2014

Linha Soldável TIGRE. Disponível em:

http://www.tigre.com.br/enciclopedia/api.php/artigo/37/linha_sold_vel_tigre_102608

Acesso em: 6 abril de 2014

Linha Soldável TIGRE. Disponível em:

http://www.tigre.com.br/enciclopedia/api.php/artigo/37/linha_sold_vel_tigre_102608

Acesso em: 6 abril de 2014