Noções básicas de hidrostática e calorimetria

ATIVIDADE PRÁTICA SUPERVISIONADA

Fundamentos de Hidrostática 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.

Preparação, Adaptação e montagem:

PASSO 2 - As variações de temperatura afetam os elementos utilizados no transporte de água (encanamentos, por exemplo) e no seu armazenamento.

Transportar a água em temperatura ambiente exige cuidados apenas quanto à pressão da água, dependendo do tipo de ligação. Porém a água aquecida ou em lugares onde a temperatura é muito baixa, exige cuidados especiais quanto a material utilizado para transporte e armazenamento e também com o isolamento porque a água quente no caso do aquecedor solar, com temperaturas externas baixas tende a esfriar antes de chegar ao reservatório.

Se em condições normais em lugares com clima muito frios o isolamento já se faz necessário, para manter a água aquecida o problema se agrava e o isolamento é ainda mais importante uma vez que no caso do aquecedor solar, não é possível manter o aquecimento o tempo todo, o coletor solar capta as radiações normalmente por 6 horas durante o dia e em dias ensolarados tendo que ter condições de isolamento para que não haja troca de calor com o ambiente externo e se consiga manter a temperatura da água aquecida mais tempo.

Descrever como esses efeitos são considerados em um projeto de engenharia.

Em um projeto de engenharia os materiais a serem utilizados deverão ser escolhidos de acordo com a resistência à temperatura sendo que até 55°C podem ser usados tubos de PVC e as garrafas PET, e para os aquecedores de mercado onde a temperatura pode chegar a 80°C devem ser usados canos de cobre.

Nosso coletor solar diferencia-se dos demais, no que tange aos materiais utilizados na sua construção e rendimento térmico. Com intuito de baixar custos, utilizamos nas colunas de absorção térmica, tubos e conexões de PVC, menos eficiente do que os tubos de cobre ou alumínio aplicados nos coletores convencionais. As garrafas pet e as caixas tetra pak, substituem a caixa metálica, o painel de absorção térmica e o vidro utilizado nos coletores convencionais. O calor absorvido pela caixa tetra pak, pintadas em preto fosco, é retido no interior das garrafas e transferido para a água através das colunas de PVC, também pintadas em preto. A caixa metálica com vidro ou as garrafas pet, tem como função proteger o interior do coletor das interferências externas, principalmente dos ventos e oscilações da temperatura, dando origem a um ambiente próprio. Apesar de simples, contém detalhes indispensáveis na sua confecção e no seu funcionamento.

O dimensionamento do coletor solar em relação à caixa d’água ou acumulador é importantíssimo. Para limitarmos a temperatura a níveis que mantenham a rigidez do PVC (temperatura máxima de 55ºC), sem causar o amolecimento dos mesmos, e por consequência comprometer a estrutura do coletor solar na parte superior, causando vazamentos.

Deverá ser incluído no projeto de engenharia a manutenção do chuveiro elétrico para garantir água quente durante o período do inverno ou dias nublados, nos aquecedores fornecidos pelo mercado há uma complementação com uso de gás ou eletricidade.

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.

No Aquecedor Solar com Recicláveis o dimensionamento do coletor solar em relação à caixa de água ou acumulador deve ser construído para que a temperatura da água não ultrapasse 55°C para limitar a temperatura a níveis que mantenham a rigidez do PVC para não causar o amolecimento e comprometer a estrutura do coletor solar e evitar vazamentos. O mesmo deve ser observado quanto ao material da caixa de água ou reservatório.

Cada vez que a água deixa o reservatório e percorre o aquecedor ela é aquecida em média a 10°C o que permite que em uma exposição de 6 horas durante o dia a água atinja no verão a temperatura de 52°C e no inverno 38ºC.

Dependendo das condições climáticas a água pode atingir 80°C aproximadamente.

PASSO 4 - O sistema de aquecimento solar foi construído apenas para estudo, e podemos analisar que nos dias mais ensolarados consegue-se sucesso na elevação da temperatura da agua. Porém no início das manhãs verifica-se que a água está morna. Sinal que o sistema de armazenamento não é tão eficaz, perdendo a maior parte da energia captada durante o dia.

Como o projeto é simplificado não será possível medir com exatidão a diferença de volume relacionada a variação de temperatura. Em um volume pequeno de água existe variação, mas de difícil visualização.

O resultado foi suficiente para verificar manualmente aquecimento da água.

ETAPA 4

PASSO 1 - Transferências de Calor

“Calor é a energia transferida de um corpo para outro em virtude, unicamente de uma diferença de temperatura entre eles.”

Como sabemos, o calor é energia térmica em trânsito, e assim sendo, ele pode ser transmitido de um corpo para outro das seguintes maneiras:

CONDUÇÃO

CONVECÇÃO

IRRADIAÇÃO

- condução: é a transferência de energia que ocorre de molécula a molécula em razão da agitação das mesmas, sem que ocorra o transporte de matéria nesse processo quando submetidas a