Atps FUNDAMENTO DE HIDROSTATICA E CALORIMETRIA

ETAPA 3

Passo 1: Construir, com base na lista de materiais e procedimentos pesquisados no Passo 2 da Etapa 1 e no Passo 3 da Etapa 2, um sistema de aquecimento solar com materiais de baixo custo apropriado à residência analisada.

Principais elementos de um aquecedor solar de uma residência pequena:

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 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.

Materiais para construção de um aquecedor solar de baixo custo:

1 un. x caixa d’água 500 litros

10 un. x luvas de união 1x1/2

5 un. x flanges 3/4

2 un. x curvas 45° 3/4

5 un. x placas forro PVC 600 x 1250 x 10 mm

2 un. x buchas de redução 3/4 para 1x1/2

10 m x tubo PVC 1x1/2

1 un. x boia 3/4

20 m x tubo PVC 3/4

1 litro x cola PVC

1 Kg x talco industrial

2 litros x esmalte sintético preto fosco.

Passo 2:

1 Pesquisar como as variações de temperatura afetam os elementos utilizados no transporte de água (encanamentos, por exemplo) e no seu armazenamento.

2 Descrever, no relatório, como esses efeitos são considerados em um projeto de engenharia.

1 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;

Você mistura a água quente com água fria;

E aproveita todo seu conforto e economia;

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.

2 É necessário um desnível para garantir a circulação da água no coletor, pela diferença de densidade entre a água quente e a fria, sendo que á medida que a água esquenta nas colunas do coletor, ela sobe para a parte superior da caixa ou reservatório, pressionada pela água fria, que por ser mais pesada flui para a parte inferior do coletor empurrando á água quente para a parte de cima da caixa ou reservatório. Esse processo permanece enquanto houver radiação solar. Efeito idêntico aos aquecedores convencionais do mercado com sistema termo sifão, diferenciando-se apenas nos materiais aplicados na sua fabricação.

Pressão:

A pressão é uma força exercida sobre uma determinada área. Sendo assim, sua unidade de medida é quilograma força por centímetro quadrado – kgf./cm²; existem outras formas de expressarmos as unidades de medida de pressão:

m.c.a: metros de coluna d’água.

Pa.: Pascal.

Estima-se que a pressão utilizada para levar a água do sistema de armazenamento até a caixa de água é de 1kgf/cm² a 2kgf/cm².

Passo 3: Pesquisar sobre o limite superior da temperatura alcançada por uma quantidade de água contida em um reservatório acoplado a um sistema de aquecimento solar.

A escolha de um tipo de coletor solar depende basicamente da temperatura de operação

requerida em determinada aplicação prática. Por exemplo, para temperaturas elevadas ou

produção de vapor é necessário o emprego de coletores concentradores. A figura 1.1 mostra

a usina solar de Barstow- Califórnia composta por espelhos planos, orientados de modo a

concentrar os raios solares no alto da torre (foco), onde é produzido vapor a alta pressão e

temperatura superior a 550º C. Para o correto posicionamento dos espelhos, este tipo de

montagem exige um acompanhamento automático e continuado da trajetória do Sol no céu,

cuja posição varia ao longo do dia e do ano. Para aquecimento de fluidos até

temperaturas da ordem de 150º C, recomenda-se o uso de coletores planos ou tubos evacuados, sem necessidade de rastreamento do Sol.

Passo 4:

1 Medir, durante um período de cinco dias, a máxima e a mínima temperatura da água mantida no reservatório do sistema de aquecimento