Actividade Experimental Colector

Escola Secundária da Lixa O Trabalho no Laboratório e na Oficina – Uma abordagem às Energias Renováveis

Actividade Experimental – 3ºCiclo Chá Solar

Equipa de Trabalho Diana Abreu Elisabete Costa Fernando Barbosa José Silva Manuel Vale Pedro Teles

O Trabalho no Laboratório e na Oficina – Uma abordagem às Energias Renováveis

2008/2009

Objectivo Construir um Colector Solar a partir do aproveitamento do forno solar

Introdução Teórica A partir do forno solar pretende-se adaptar um sistema muito simples que simule um colector solar. Os colectores solares, como o próprio nome indica, usam a luz solar (directa ou difusa) para armazenar energia calorífera para depois ser utilizada, em geral para o aquecimento de águas. Existem vários tipos de colectores solares, que diferem na protecção térmica no entanto pretende-se fazer uma referência aos colectores planos com cobertura, visto serem os mais amplamente usados e a opção mais vantajosa em termos económicos para a utilização doméstica. Estes colectores, em dias ensolarados, sem nuvens, podem elevar a temperatura aos 80º C. Um colector solar consiste numa caixa hermeticamente fechada, cuja face superior é coberta por um vidro ou outro material transparente. As paredes laterais e traseiras são constituídas por materiais isolantes. No interior da caixa estão os tubos absorvedores, geralmente de cobre (material acessível e com uma condutividade térmica elevada) e pintados de preto, nos quais circula a água que irá ser aquecida e bombeada para o depósito de água.

A cobertura do colector solar é de vidro, e logo, é transparente à radiação visível e opaca à radiação infravermelha longínqua. Esta cobertura tem como principal finalidade a de provocar o efeito de estufa, contribuindo para aumentar o rendimento do colector. Mas, serve também para impedir que entrem dentro do colector as águas da chuva, materiais sólidos, poeiras, etc. A radiação solar, ao incidir directamente no vidro, é em parte absorvida para o interior do colector e outra parte reflectida. Todo o interior do colector deve ser feito em alumínio e pintado de preto para que a absorção de energia seja máxima. Fixada à chapa de alumínio encontram-se os tubos onde circula a água. A chapa deve ser isolada da parede exterior do colector, com um material isolador térmico (como o poliuretano expandido ou lã de vidro), para que as perdas por condução sejam menores. Pelo processo de condução, o calor absorvido pela chapa e pelos tubos é transferido para a água. A água na tubulação, uma vez aquecida, fica menos densa e sobe, indo para o reservatório. Ao mesmo tempo a água mais fria desce da parte inferior do reservatório. A água quente, pronta para consumo, é retirada da parte superior do reservatório, e uma nova quantidade de água é introduzida na parte inferior, prosseguindo o processo. A tubulação dos colectores solares pode apresentar uma grande variedade de configurações. Os mais tradicionais possuem tubos em serpentina ou tubos paralelos. A maior parte destes sistemas são utilizados para aquecimento de água em residências – no consumo doméstico, banhos e cozinha – hospitais, hotéis, pousadas, piscinas, clubes…

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Estes sistemas apresentam vantagens das se destacam:  Consciência sobre o meio ambiente (ecológico) – energia renovável;  Conservação dos recursos naturais finitos (petróleo, carvão, etc);  Independência energética;  Menores facturas energéticas – podemos aquecer água a custo zero;  Valorização das casas no acto de venda; Mas também apresentam desvantagens, tais como:  Instalação bastante dispendiosa e os ganhos só são conseguidos ao fim de alguns anos  Em dias enevoados ou chuvosos o rendimento é bastante reduzido.  À noite não existe luz solar, obrigando a recorrer a outra alternativa energética Neste trabalho pretende-se construir um colector ao nível do laboratório.

Material         

Forno solar construído Mangueira com 5m de comprimento e 0,012mde diâmetro Mangueira com 3m de comprimento e 0,09mde diâmetro Garrafão de plástico de 5L vazio Recipiente de plástico menor que o garrafão Torneira Fita autocolante preta Esferovite Camarões

Procedimento Experimental 1. Preparar o forno solar e todos os materiais para a adaptação dos procedimentos.

2. Fazer um furo na parte externa do forno para a mangueira passar de um lado ao outro e colocar um suporte para o recipiente que ficará por fora.

3. Por dentro enrolar a mangueira em torno da superfície interna do forno, em forma helicoidal.

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4. Na parte externa do forno fazer um furo no reservatório (termo-cifão) para fazer passar a mangueira do forno solar em circuito fechado.

5. Enrolar a mangueira dentro do termo-cifão e colocá-lo dentro de um outro reservatório.

6. De seguida colocar a esferovite entre os reservatórios de forma a isolar o sistema. E colocar a água no circuito fechado, dentro da mangueira.

7. De seguida fazemos dois furos na tampa do termo cifão em que uma mangueira vai ser introduzida num dos furos para fornecer água fria no fundo do termo-cifão. A outra mangueira é introduzida no outro furo perto da tampa para recolher a água quente.

8. Por fim isolar todo o recipiente a preto

9. Colocar o sistema ao Sol.

Nota: A temperatura da água alcançou os 40C.

Observação

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Conclusão

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