ATPS De Hidrostãtica

ATIVIDADES PRÁTICAS SUPERVISIONADAS

FUNDAMENTOS DE HIDROSTÁTICA E CALORIMETRIA

ETAPA 1

Passo 01: Estudar sobre a caracterização de um fluido em equilíbrio hidrostático, no Livro-Texto da disciplina (identificado ao final da ATPS).

Passo 02: 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.

COMO FUNCIONA O SISTEMA DE AQUECIMENTO SOLAR?

Aquecedor solar instalado em telhado de casa. O sistema, composto pelos coletores e o reservatório, transforma a energia do sol em água quente para chuveiros ou piscinas.

A mesma energia solar que ilumina e aquece o planeta pode ser usada para esquentar a água dos nossos banhos, acender as lâmpadas ou energizar as tomadas de casa. O sol é uma fonte inesgotável de energia e, quando falamos em sustentabilidade, em economia de recursos e de água, em economia de energia e redução da emissão de gás carbônico na atmosfera, nada mais natural do que pensarmos numa maneira mais eficiente de utilização da energia solar. Esta energia é totalmente limpa e, principalmente no Brasil, onde temos uma enorme incidência solar, os sistemas para o aproveitamento da energia do sol são muito eficientes.

Para ser utilizada por nós, a energia solar deve ser transformada e, para isto, há duas maneiras principais de realizarmos essa transformação – os painéis fotovoltaicos e os aquecedores solares.

Os primeiros são responsáveis pela transformação da energia solar em energia elétrica. Com esses painéis podemos utilizar o sol para acender as lâmpadas das nossas casas ou para ligar uma televisão. Os painéis fotovoltaicos são formados por células solares, ou células fotovoltaicas, que têm a propriedade de absorver energia solar e permitir que a energia elétrica circule entre duas camadas com cargas opostas. Em geral, estes sistemas são complexos e ainda custosos, apesar de haver estudos que já comprovam a sua viabilidade econômica. Em alguns países há grandes usinas de geração de energia por meio desses painéis e no Brasil já se pode notar a sua utilização em alguns locais, como os pátios de descanso de algumas estradas, que têm toda a sua iluminação artificial realizada através de energia proveniente de painéis fotovoltaicos.

A segunda forma de transformarmos a energia solar é com o uso de aquecedores solares, que transformam esta energia em água quente para chuveiros ou piscinas. Este sistema é muito eficiente e a sua tecnologia é bastante simples, antiga e totalmente dominada por diversos fabricantes. Neste artigo detalharemos o funcionamento desse sistema – os aquecedores solares para pias e chuveiros.

O Principio do aquecimento solar?

Basicamente este sistema é composto por dois elementos – os coletores solares (as placas de captação, que vemos frequentemente nos telhados das casas) e o reservatório de água quente, também chamado de boiler.

Os coletores são formados por uma placa de vidro que isola do ambiente externo aletas de cobre ou alumínio pintadas com tintas especiais na cor escura para que absorvam o máximo da radiação. Ao absorver a radiação, estas aletas deixam o calor passar para tubos em forma de serpentina geralmente feitos de cobre. Dentro desses tubos existe água, que é aquecida antes de ser levada para o reservatório de água quente. Estas placas coletoras podem ser dispostas sobre telhados e lajes e a quantidade de placas instaladas varia conforme o tamanho do reservatório, o nível de insolação da região e as condições de instalação. No hemisfério sul, normalmente as placas ficam inclinadas para a direção norte a fim de receberem a maior quantidade possível de radiação.

Os reservatórios são cilindros de alumínio, inox ou polipropileno com isolantes térmicos para que mantenham pelo maior tempo possível a água aquecida. Uma caixa de água fria abastece o sistema para que o boiler fique sempre cheio.

Os reservatórios devem ser instalados o mais próximo possível das placas coletoras (para evitar perda de eficiência do sistema), de preferência devem estar sob o telhado (para evitar a perda de calor para a atmosfera) e em nível um pouco elevado. Dessa forma, consegue-se o efeito chamado de termossifão, ou seja, conforme a água dos coletores vai esquentando, ela torna-se menos densa e vai sendo empurrada pela água fria. Assim ela sobe e chega naturalmente ao boiler, sem a necessidade de bombeamento. Em casos específicos, em que o reservatório não possa ser instalado acima das placas coletoras, podem-se utilizar bombas para promover a circulação da água.

PONTOS IMPORTANTES SOBRE O SISTEMA DE AQUECIMENTO SOLAR

• E Nos Dias Nublados Ou Chuvosos?

Apesar de poderem ser instalados de forma independente, os aquecedores solares normalmente trabalham com um sistema auxiliar de aquecimento da água. Este sistema pode ser elétrico ou a gás. Quando houver uma sequência de dias nublados ou chuvosos em que a energia gerada pelo aquecedor solar não seja suficiente para esquentar toda a água necessária para o consumo diário, um aquecedor elétrico ou a gás é acionado, gerando água quente para as pias e chuveiros. Num país tropical como o nosso, na grande maioria dos dias a água será aquecida com a energia solar e, portanto, os sistemas auxiliares ficarão desligados a maior parte do tempo.

• Vale A Pena Economicamente?

Além de eventualmente comprometer a aparência dos telhados, ou de, em alguns casos, roubar espaço das lajes de cobertura que poderiam ser utilizados para outros fins, talvez o único ponto fraco dos aquecedores solares seja o custo de instalação, que é mais alto do que o de outros sistemas. É muito mais alto do que o de chuveiros elétricos (encontrados por até R$ 20 no mercado, mas que perdem no conforto), mas também perde para os aquecedores a gás e elétrico. Devemos ainda considerar nessa conta que provavelmente deverá ser adquirido um aquecedor elétrico ou a gás de “backup” do sistema, caso a opção recaia sobre os aquecedores solares. Entretanto, o custo mais elevado é compensado pela economia mensal na conta de energia elétrica.