Conceitos Fundamentais, definição de fluido e propriedades dos fluidos.

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Aulas-tema: 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 dadisciplina (identificado ao final da ATPS).

Resposta: Nosso grupo de ATPS se reuniu na biblioteca da Faculdade, Anhanguera de Jundiaí, para poder estudar e compreender sobre os fluidos em equilíbrio hidrostático foram utilizado para estudos o livro PLT do autor.

HALLIDAY, David; RESNICK, Robert; WALKER, Jearl. Fundamentos da Física: gravitação, ondas e termodinâmica

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.

AQUECEDOR SOLAR SIMPLES.

Funcionamento de um sistema de aquecimento solar.

O Brasil é um país com clima muito favorável à energia solar. O sol que brilha na maior parte dos dias permite um excelente aproveitamento da sua energia para o aquecimento de água. Um sistema de aquecimento solar é um kit composto de placas solares que bem posicionadas em relação ao sol captam sua energia aquecendo a água.Esta água aquecida é então enviada para o boiler solar, um reservatório térmico, que conserva a água aquecida até o momento do consumo da água quente no seu chuveiro, banheira, lavatório, cozinha ou onde mais você desejar.A energia solar térmica consiste no aquecimento de um fluido de trabalho através da conversão da radiação do sol em energia térmica.

O sistema de aquecimento solar é divido em três subsistemas básicos.

São eles:

• Captação: composto pelos coletores solares por onde circula o fluido a ser aquecido e pelas tubulações de ligação entre os coletores e entre a bateria de coletores e o reservatório térmico. Em instalações maiores há ainda a bomba hidráulica. No Brasil, o fluido de trabalho mais usado é a água.

•Armazenamento: composto pelo reservatório térmico e pelo sistema complementar de energia.

•Consumo: composto por toda a distribuição hidráulica entre o reservatório térmico e os pontos de consumo.

Detalhamento do Funcionamento

Para aquecer água com energia solar são utilizados os coletores, e os sistemas de aquecimento, geralmente possuem mais de um, ligados em paralelo por um armazenador térmico de cobre ou inox e tubos para condução de calor, geralmente o CPVC (copolímero vinílico). O regime de trabalho mais utilizado é o de termo sifão, mas fluxo forçado também tem uso considerável.

A cobertura do coletor solar é de vidro, e logo, é transparente à radiação visível. Esta radiação irá, então, entrar no coletor, aquecendo o seu interior, principalmente a placa coletora. Esta é feita de um material bom absorsor (absorve muita radiação), e logo, bom emissor (emite também muita radiação). Desta forma, a radiação solar que entrou no coletor

será absorvida pela placa, emitindo de seguida radiação menos energética, ainfravermelha. Em princípio, acharíamos este processo de absorção/emissão pouco rentável, mas na verdade não é. O fato é que o vidro, de que é feita a cobertura, é opaco à radiação infravermelha. Logo, a energia emitida pela placa coletora não sairá facilmente do aparelho, contribuindo este processo para o aquecimento mais rápido do sistema, e logo, da água que nele circula. Verifica-se assim efeito de estufa. A temperatura da placa coletora irá aumentar, e este, por sua vez, irá transferir energia sob a forma de calor para a serpentina de tubos com o fluido que se encontra por baixo, até que se atinja o equilíbrio térmico entre o metal e o fluido no interior dos tubos de cobre. Como o fluido com temperatura elevada é menos denso, irá subir até ao depósito com água da rede. Ao passar no seu interior, o fluido irá transferir energia sob a forma de calor para a água no depósito. Esta, por sua vez, será utilizada na casa para as variadas tarefas. Após esta transferência, o fluido terá arrefecido, ficando mais denso e descendo de volta ao coletor, onde reiniciará o seu ciclo.

Reservatório térmico

Os reservatórios empregados convencionalmente são nomeados de boiler, e são normalmente feitos de aço inoxidável, cobre ou aço carbono, para volumes de até 15 mil litros. Possuem duas superfícies, uma interna e outra externa, separadas por um isolante térmico que em geral é a lã de vidro.Podem ser horizontais ou verticais.

Dividem-se em baixa pressão ou alta pressão:

•Os de baixa pressão são mais econômicos e mais apropriados para construções onde a caixa de água fria estiver pouco acima do boiler, com no máximo 2 metros de desnível para os de cobre e 5 para os de aço inox. Não podem ser pressurizados ou ligados na rede pública;

•Os de alta pressão são mais apropriados para sistemas pressurizados ou onde a caixa de água fria estiver muito acima do boiler, com no máximo 40 metros de desnível.

O reservatório térmico é o elemento mais custoso em um sistema de aquecimento solar, custando, por exemplo, R$ 1.000,00 para 200 litros em 2007 (o volume mais utilizado em residências de pequeno porte).

Principais elementos que compõe um sistema de aquecedor solar de baixo custo.

Sistema solar de uma residência pequena

1 – Placas solares

2 – Boiler

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