2012 02 16_grupo delta'

ESCOLA SECUNDÁRIA AUGUSTO GOMES

CENTRO NOVAS OPORTUNIDADES

Unidade de Formação de Curta Duração 2011/2012 - ENERGIAS RENOVÁVEIS: UMA ABORDAGEM LÚDICA E DIDÁTICA

PAINEL SOLAR TÉRMICOEnergias Renováveis: uma abordagem lúdica e didáticaADELAIDE MAIA, BENTO MOREIRA, BRUNO CRUZ, GUILHERME SANTOS, ISABEL RIOS, JOANA SILVA, NUNO SOUSA.

RESUMOEste projeto pretende demonstrar como efetuar a montagem de um painel solar térmico através do uso de materiais comuns e verificar a eficácia deste processo no aquecimento da água, pondo em prática conhecimentos elementares relativos às leis da termodinâmica, da condutividade térmica de materiais e do princípio da convecção. Para a construção do painel foram necessários alguns materiais, todos eles de baixo custo, recicláveis e de fácil aquisição.PALAVRAS-CHAVEEnergia solar, termodinâmica, condutividade térmica, isolamento térmico, convecção, radiação.

INTRODUÇÃOA experiência foi realizada para demonstrar como a energia solar, por efeito da condutividade térmica e da convecção, pode ser aproveitada para o aquecimento de águas. A observação e a testagem do funcionamento do painel solar foram efetuadas à luz do conhecimento das leis da Termodinâmica:

Lei zero da termodinâmica: dois corpos em contato transferem energia entre si; 1ª lei da termodinâmica: a energia transforma-se e transfere-se, mantendo-se constante a sua quantidade total, no universo; 2ª lei da termodinâmica: a energia dissipa-se na sequência de transformações espontâneas;

METODOLOGIAMONTAGEMA metodologia utilizada seguiu os seguintes passos:Reaproveitou-se uma caixa de cartão cortada longitudinalmente, com dimensões de 27x40x6cm;Cortou-se uma placa de esferovite, adaptando às medidas da caixa de cartão, fixando-a de seguida, por pressão, no fundo da caixa com cola de poliestireno;Desenhou-se com marcador e esculpiu-se com x-ato, na placa de esferovite o percurso de encaixe para o tubo de nível conforme figura 1; Efetuaram-se dois furos na caixa para entrada e saída do tubo de nível: de modo a obter-se o efeito termossifão (figura 2), a entrada do tubo descreve uma reta descendente e o percurso no interior do painel, até à sua saída, segue um trajeto sinuoso e ascendente;Forrou-se a fachada a descoberto da esferovite com folha de alumínio;Colocou-se fita calafetadora no perímetro da esferovite para assegurar um isolamento mais eficaz;Embutiu-se o tubo de nível na ranhura esculpida na esferovite;Pintou-se a caixa com tinta preta;Fixou-se o vidro à caixa com fita de velcro, reforçando com fita cola preta;

FUNCIONAMENTOPosicionou-se o painel com um ângulo de aproximadamente 40º com a horizontal de modo a maximizar a incidência de radiação solar;Fez-se circular a água entre o painel e um recipiente com cerca de 500ml de capacidade conforme fotografia da figura 3, certificando a ausência de bolhas de ar no interior do tubo;Dissolveu-se corante alimentar na água a fim de tornar percetíveis as correntes de convecção;Introduziram-se duas sondas de um medidor de temperatura digital (PASCO GLX XPLORER) no recipiente com água à temperatura ambiente;

RESULTADOSVerificou-se a circulação da água entre o painel e o recipiente pela diferença de densidade entre a água quente e a água fria, ou seja, criou-se uma corrente de convecção: a água mais quente (no interior do painel) ao tornar-se mais leve, foi sendo “empurrada” pela entrada da água mais fria (no recipiente), alcançando-se assim o efeito termossifão.

DISCUSSÃOPese embora os materiais de baixa tecnologia e uma temperatura ambiente reduzida (cerca de 11ºC), a experiência foi bem sucedida na demonstração do aquecimento de água, utilizando o painel solar térmico. A ter em conta que a experiência decorreu num dia sem nebulosidade, permitindo aproveitar o máximo possível de exposição solar, verificou-se, contudo, uma dissipação do calor do painel por condução térmica através do tubo (nas porções em contacto com o vidro e nas porções fora do painel), do vidro frontal e da restante superfície da caixa em cartão, não obstante o uso de fita calafetadora para minimizar esta perda calorífica.Chegou-se, portanto, à constatação de alguns pontos de melhoria necessários a uma rentabilização mais eficiente do painel solar:

pintar a preto a folha de alumínio bem como o vidro, para absorção mais intensa da radiação solar; isolar os troços de tubo de nível expostos ao exterior; fechar o mais hermeticamente possível o recipiente; utilizar uma caixa de material isolante mais eficaz, como madeira, por exemplo;

e limitações ao seu funcionamento: depende das condições atmosféricas que são relativamente previsíveis mas incontroláveis (insolação e temperatura).

BIBLIOGRAFIAJanuário, D. (2011-2012). Módulo 1 – A energia em trânsito. Oficina de formação - Energias Renováveis: uma abordagem lúdica e didática.