AGRUPAMENTO DE ESCOLAS MARINHAS DO SALPremio Fundao Ildio Pinho
Cincia na Escola 12 Edio, 2014/15Cincia e tecnologia como resposta
aos grandes desafios da SociedadeA ENERGIA SOLAR AO SERVIO DE UMA
GLOBALIZAO SUSTENTVELFicha de Registo de resultados dos ensaios com
fornos solaresAs actividades experimentais que se seguem assumem
como varivel dependente a temperatura no interior do forno solar e
como variveis independentes as caractersticas fsicas do forno
solar, nomeadamente: nmero de painis solares ou dimenso da
superfcie reflectora dos painis; isolamento; tipos de superfcie
reflectora; presena de superfcies escuras no interior do forno; cor
dos recipientes em que se cozinha os alimentos; inclinao do forno
em relao ao Sol.O grande desafio consiste em ser capaz de garantir
que apenas uma das variveis independentes testada, mantendo todas
as outras o mais fixas possvel, o que, no caso das condies
climatricas quase impossvel.
Experincia n 1
Forno: n 1Executante: Prof Joo CorreiaData: 7/05/2015 Hora:
entre as 12h50 e as 13h25 Condies Ambientais: Temperatura: 24 C
Vento: fracoNebulosidade: cu limpo rea dos painis reflectores: 0,27
m2Altura do Sol: no medido.rea dos painis reflectores: 0,34 m2
Objetivo da experincia: Avaliar o efeito de uma alterao de ngulo
do painel refletor no desempenho trmico do forno solar.
Material: forno solar, termmetro.Procedimento: - Verificaram-se
as condies ambientais nomeadamente o vento, a temperatura e a
nebulosidade.- Colocou-se um termmetro de cozinha dentro do forno.-
Ajustou-se o painel reflector num ngulo pouco favorvel reflexo dos
raios solares para o interior do forno solar s 13h10m.- Fez-se o
registo da temperatura ao longo do tempo.- Aos 25 min do incio da
experincia alterou-se o ngulo do painel, sem quantificar,
procurando um ngulo de incidncia que fizesse incidir mais luz para
o interior da caixa, por observao direta.Resultados:HoraTemperatura
CObservaes
12h4523,7
12h543,5
12h5547,4
13h0048,2
13h0547,5Passagem de nuvens.
13h1047ngulo do painel alterado.
13h1554
13h2055,3
13h2556
Tabela 1- Resultados expressos em graus
Celsius.Discusso/Concluses:Verificou-se que a passagem de nuvens
implicou uma diminuio da temperatura, devido diminuio da
luminosidade e do aquecimento por irradiao,. A mudana do ngulo do
painel levou a um aumento significativo da temperatura, que sugere
ser importante a sua correta colocao, pois aumenta a luz e o
aquecimento por irradiao.. Por outro lado, a adio de mais painis,
para alm de acarretar maior superfcie corretora poder oferecer
proteco contra o vento, que contribui para o arrefecimento do forno
por conveco.
Experincia n 2
Forno: n 1Executante: Prof Joo Correia, alunos do 7 D no
contexto das aulas de Cincias Fsico-Qumicas, acompanhados pela
docente Filipa Lopes.Data: 11/05/2015 Hora: entre as 10h30 e as 11h
35 Condies Ambientais: Temperatura: 28 C Vento: ausncia de vento
alternada com brisa leve e quente. Nebulosidade: cu limpo rea dos
painis reflectores: 0,61 m2Objetivo da experincia: Avaliar o efeito
da cor do recipiente dos alimentos sobre a variao da temperatura do
respetivo contedo.
Material: forno solar, proveta graduada, anemmetro, termmetro,
astrolbio, uma caneca branca e uma preta, ambas de faiana, um
tabuleiro metlico escuro de ir ao forno.Procedimento: -
Verificaram-se as condies ambientais nomeadamente o vento, a
temperatura e a nebulosidade.- Utilizou-se o astrolbio para
determinar a altura do Sol.- Usando novamente o astrolbio, moveu-se
o painel reflector de modo a que a normal do respectivo plano
ficasse com a mesma inclinao do Sol.- A partir da posio anterior,
moveu-se o painel reflector at os raios solares serem reflectidos
com a mxima incidncia para o interior da caixa do forno.- Com a
proveta graduada, mediram-se duas pores de gua de 200 mL, que se
colocaram em duas canecas de faiana com dimenso aproximada, uma de
cor branca e outra de cor preta.- Mediu-se a temperatura da gua
dentro das canecas (temperatura inicial)- Colocaram-se as duas
canecas dentro do forno sobre um tabuleiro preto.- Ao fim de 47
minutos mediu-se a temperatura final da gua de ambas as
canecas.Resultados:Temperatura inicial (Ti) Temperatura final (Tf)
aps 47 min Tf-Ti(Tf-Ti)/tempo
Caneca branca23 67,7 44,7 0,95 C/min
Caneca preta23 70,8 47,8 1,01 C/min
Tabela 1- Resultados expressos em graus
Celsius.Discusso/Concluses:Conforme previsto, a caneca de cor mais
escuro aqueceu mais do que a branca, dado que a cor preta absorve
mais radiao solar, transmitindo assim mais calor por conduo para o
contedo do recipiente. Contudo, embora as canecas sejam ambas de
faiana, o seu volume no era exactamente o mesmo, havendo pequenas
diferenas na sua constituio, nomeadamente ao nvel da espessura,
pelo que em novo ensaio se deveria garantir recipientes totalmente
idnticos para se garantir que as diferenas apresentadas se devem
cor e no a outras diferenas entre as canecas.
Experincia n 3
Forno: n 1Executante: Prof Joo Correia, alunos do Curso
Vocacional de 7 ano no mbito de Cincias do Ambiente e alunos da
turma 8 B no mbito de Cincias Naturais.Data: 12/05/2015 Hora: entre
as 10h40 e as 12h05mCondies Ambientais: Temperatura: 25 C Vento:
ausncia de vento alternada com brisa leve e quente. Nebulosidade:
nebulosidade alta, cu pouco nublado rea dos painis reflectores:
0,61 m2
Objetivo da experincia: avaliar o efeito da cor do recipiente
sobre a variao da temperatura interna do forno solar.
Material e Procedimento: Idntico experincia n 1, sendo que foram
realizadas duas medies em dois momentos do tempo, conforme a tabela
(aps 47 minutos e aps 85 min).Resultados:Temperatura inicial (Ti)
Temperatura final (Tf) aps 47 minTf-Tiaps 47 min(Tf-Ti)/tempo47
minTf aps 85 minTf-TiAps 85 min(Tf-Ti)/85 min
Caneca branca21,465,844,40,94 76,555,10,64 C/min
Caneca preta21,471,650,21,0782,260,80,71 C/min
Tabela 1- Resultados expressos em graus Celsius.
Discusso/Concluses:Mantm-se as concluses da experincia n. 1,
havendo a acrescentar que, ao se ter medido a temperatura aos 45
minutos, implicou a abertura do forno e a perda do calor armazenado
por conveco, pelo que a temperatura final aos 85 minutos poderia
ter sido maior. Em relao experincia n. 1, os resultados so muito
semelhantes aps 47 minutos.
Experincia n 4
Forno: n 1 e n2Executante: Prof Joo Correia, alunos da turma 8 B
no mbito da disciplina de Cincias Naturais.Data: 12/05/2015 Hora:
entre as 12h05 e as 13h15Condies Ambientais: Temperatura: 29,2
CVento: fraco, quente, atingindo 5km/h (medido com anemmetro)
Nebulosidade: nebulosidade alta, cu pouco nublado Altura do Sol
Inicial - 65 Altura do Sol final- 68 rea dos painis reflectores :
Forno 1 0,27 m2Forno 2- : 0,19 m2
Objetivos da experincia: - Comparar o desempenho de dois fornos
com caractersticas diferentes.- Avaliar a influncia duma superfcie
escura metlica no interior do forno no seu desempenho trmico.
Material: gobel, proveta graduada, termmetro digital, anemmetro,
astrolbio, 2 fornos solares (forno 1 e 2)Procedimento:- Verteram-se
200 mL de gua em cada um dos gobels, medida previamente com uma
proveta graduada.- Mediu-se a temperatura inicial da gua, a altura
do Sol, a velocidade do vento e a temperatura ambiente;- Inseriu-se
cada um dos gobels nos fornos solares durante 46 min, garantindo o
mais possvel que ambos se encontravam nas mesmas condies ambientais
e com a mesma inclinao dos painis reflectores, orientados no
sentido da maior rentabilizao possvel da radiao disponvel.-
Mediu-se a temperatura final da gua em cada um dos fornos
solares.Resultados:Temperatura inicial (Ti) Temperatura final (Tf)
aps 46 minTf-Tiaps 46 min(Tf-Ti)/tempo46 min
Forno 125,747,822,10,48
Forno 225,744,618,90,41
Tabela 1- Resultados expressos em graus Celsius.
Discusso/Concluses:Verificamos que o forno 1 apenas com um
painel foi um pouco mais eficiente que o forno 2, devido
possivelmente maior dimenso do painel reflector, o que possibilita
mais readiao reflectida para dentro do forno. Por outro lado, a
concluso relativamente ao efeito de uma superfcie escuro no
interior no forno, faz-se por comparao com a experincia n 6, na
qual se discute este ponto.
Experincia n. 5
Forno: n 1 e n2Executante: Prof. Joo Correia, alunos da turma 8
A no mbito da disciplina de Cincias Naturais.Data: 12/05/2015 Hora:
entre as 15h10m e as 16h34Condies Ambientais: Temperatura: 33, 8C
(15h40) ; 29,9 (16h32)Vento: inexistente a fracoNebulosidade:
nebulosidade alta, cu pouco nublado Altura do Sol Inicial - 64
Altura do Sol final- rea dos painis reflectores : Forno 1 0,27
m2Forno 2- : 0,19 m2Objetivo: idntico experincia anterior.Material
e Procedimento:Idnticos experincia anterior.Resultados:Temperatura
inicial (Ti) Temperatura final (Tf) aps 54 minTf-Tiaps 54
min(Tf-Ti)/tempo46 min
Forno 129,553,624,10,44
Forno 228,54920,50,37
Tabela 1- Resultados expressos em graus Celsius.
Discusso/Concluses:Verificamos que o forno 1 apenas com um
painel foi mais eficiente que o forno 2. Por outro lado, por
comparao com a experincia n 4, verifica-se que a velocidade de
aquecimento do forno 1 manteve-se praticamente idntica, mas a do
forno 2 baixou.
Experincia n. 6Fornos: nos. 1, 2, 3 e 4.Executante: Prof. Joo
Correia, Prof. Elsa Pouseiro e alunos da turma 8 B e 8 C no mbito
da disciplina de Cincias Naturais.Data: 15/05/2015 Hora: entre as
11h05 e as 12h20Condies Ambientais: Temperatura: 22C (11h10)Vento:
quase nulo no local dos fornosNebulosidade: cu limpo rea dos painis
reflectores : Forno 1 0,27 m2Forno 2, 3 e 4- : 0,19 m2Intensidade
da luz medida com luxmetro (luz cortada com uma folha branca) s
11h05 Forno 1- 17 kluxForno 2 (azul) 16,8 kluxForno 3 (plstico
verde)- 15 kluxForno 4 (plstico cinzento)- 16,4 kluxObjetivos: -
Determinar a influncia da espessura do isolamento de esferovite no
desempenho do forno solar.- Determinar a importncia duma superfcie
preta dentro no forno no desempenho do forno.
Materiais: 4 fornos solares com diferentes espessuras de
isolamento em esferovite, 1 gobel, proveta graduada, 3 termmetros
de forno luxmetro, termmetro atmosfrico, anemmetro.Procedimento:-
Colocou-se no forno n. 1 um gobel com 200mL de gua previamente
medida com uma proveta graduada, ficando o forno apenas com um
painel em funcionamento;- Colocaram-se em cada um dos fornos nmeros
1, 2 e 3, um termmetro de forno,- Mediu-se a intensidade luminosa
na superfcie de cada um dos fornos solares, cobrindo o sensor com
uma folha de papel, dado a luz existente exceder a capacidade do
aparelho.- Deixou-se passar cerca de 75 minutos e fez-se a medio da
temperatura.ResultadosTi TfTf-TiTf-Ti/75m
Forno 1 (gua)2178570,76
Forno 2- 3 cm2180590,79
Forno 3- 2 cm2170490,65
Forno 4- 1,5 cm2158370,49
Tabela 1- Resultados em C, com a indicao da espessura do
isolante de esferovite em cada um dos fornos.
Discusso de resultados/ ConclusesVerifica-se que o aquecimento
da gua realizado no tabuleiro preto ocorreu a uma velocidade de
0,76 /min, enquanto que nas duas experincias anteriores, nmero 5 e
6, o mesmo volume de gua no mesmo forno em condies ambientais muito
idnticas, tiveram, respetivamente, velocidades de 0,48 e 0,44. Isto
significa que vale a pena colocar um fundo preto para melhorar o
desempenho dos fornos solares. Dado que a cor escura absorve mais
radiao que o papel de alumnio e o metal, sendo bom condutor trmico,
transmite o calor ao ar. No que toca ao desempenho dos trs fornos,
2, 3 e 4, quanto maior a espessura maior e mais rpido foi o
aquecimento, o que se dever ao esferovite ter baixa condutividade
trmica e no permitir a sada de calor por conduo. As diferenas
registadas podero ainda dever-se em parte s diferenas de
construo.
Experincia n. 7Forno: n 3,Executante: Prof Joo Correia, alunos
da turma 8 A no mbito da disciplina de Cincias Naturais.Data:
15/05/2015 Hora: entre as 14h05 e as 16h50Condies Ambientais:
Temperatura: 30 CVento: velocidade mxima medida com anemmetro
10km/hNebulosidade: cu limpo rea dos painis reflectores : : 0,19
m2Altura do Sol: 70
Objetivos: - Avaliar o impacto do uso de um saco de forno no
desempenho do forno solar.Procedimento:1- Colocou-se o forno
inclinado 15 em relao ao solo, com o painel ajustado de modo
aproveitar o mais possvel a radiao solar.2- Colocou-se um termmetro
de forno no seu interior e aguardou-se 55 min, aps o que se
procedeu respetiva leitura.3- Aps o trminus do passo anterior,
colocou-se novamente o termmetro dentro do forno, desta vez no
interior de um saco de ir ao forno, fechado com uma mola.4-
Aguardou-se 55 min, aps o que se procedeu respetiva medio.
ResultadosTiTfTf-TiTf-Ti/55 min
Sem saco de forno2560350,63
Com saco de forno25110851,54
Tabela 1- Resultados expressos em graus Celsius.
Discusso de resultados/ConclusesOs dados indicam que a utilizao
de um saco de forno aumenta muito a eficincia do forno solar, o que
se explica pelo acentuar do efeito estufa no volume mais pequeno do
saco, o qual atua como isolante, impedindo a sada do calor por
conveco.
8- Sequncia de experincias feitas no dia 21 de Maio entre as
11h05 e as 15h07, utilizando os fornos 5 e 6.Material: fornos
solares 5 e 6, anemmetro, termmetro de forno, termmetro, luxmetro,
Executantes: Prof Joo Correia e alunos de vrias turmas de 8
ano.
8.1. Forno: n 6
8.1.1- Hora: entre as 14h05 e as 16h50Condies Ambientais gerais
(mais especficas frente, no decurso da experincia)Nebulosidade: cu
limpo rea dos painis reflectores : 0,68 m2
Objetivo: - Determinar a capacidade do forno solar.- Determinar
a influncia do alinhamento da normal do vidro do forno ao ngulo de
incidncia dos raios solares.
Procedimento:- Fez-se a monitorizao dos factores ambientais
conforme a tabela de resultados explicita;- Regulou-se o painel
grande a 65 de inclinao no incio da experincia;- s 12h15
aumentou-se a inclinao (para 25) do forno solar para que a normal
do vidro do forno ficasse alinhada com a inclinao dos raios solares
(65), utilizando um calo colocado debaixo do forno.
Resultados
Temp. CfornoTemp. CarTemp. CsoloVentoKm/hAltura do Sol
(graus)Observaes
11h05212112 55
11h2910541
11h3412040,6
11h39125idem
11h40Queda de um painel
11h4712544Reposio do painel
11h5213015Compensao do movimento aparente do Sol
11h59140
12h0065
12h0514046,3
12h12~142
12h15142Colocao de mais um arquivo a servir de calo (25 de
inclinao)
12h20150
12h30150
Discusso de Resultados/concluses A queda de um painel, durante
dez minutos, no fez diminuir a temperatura dentro do forno. Por
outro lado, desde as 11h39, at reposio do painel (11h47), ou seja,
8 min, a temperatura manteve-se nos 120. Aps a reposio do painel, e
nos 4 minutos seguintes, a temperatura aumentou 5. Logo, pode-se
dizer que alteraes na rea reflectora tm elevado impacto no
desempenho do forno solar, dado o acrscimo de luz reflectida.Por
outro lado, a colocao de mais um arquivo a servir de calo,
totalizando 25 de inclinao ao nvel da normal do vidro, em
alinhamento com os raios solares, pareceu ter um impacto positivo
no desempenho do forno, pois a temperatura subiu apenas dois graus
entre as 11h59 e as 12h19 (20 m), e quando se colocou o referido
calo subiu para os 150 em 5 minutos (entre as 12h15 e as 12h20).
Isto deve-se ao efeito de concentrao de raios solares numa
superfcie menor, quando comparado com um forno na horizontal em que
o maior ngulo de incidncia dos raios raios solares sobre os vidros
acarreta uma disperso da energia numa superfcie maior.
8.1.2- Objetivo: determinar se alteraes na inclinao do forno
implicam necessariamente alteraes de temperatura interna do
forno.Procedimento:- Fizeram-se as medies indicadas na tabela de
resultados.- s 12h37 retiraram-se os calos que elevavam o vidro
forno num ngulo de 25, conforme referido em 8.1.Resultados:Temp.
CfornoTemp. CarTemp. CsoloVentoKm/hAltura do Sol
(graus)Observaes
12h3515067
12h3770Retiraram-se calos
12h43150
12h503444
12h56150
13h11150
13h1770
Discusso/ConclusesDe acordo com os resultados obtidos, alteraes
na inclinao do forno solar e, portanto, da inclinao da normal do
forno em relao aos raios solares, no implicam necessariamente
alteraes de temperatura interna do forno, talvez devendo-se ao
facto de o forno conseguir isolar o calor, evitando tanto perdas
por conduo, como por conveco, e de a temperatura ambiente se
encontrar nos 34C, no havendo um grande desnvel de temperatura
entre o interior do forno e o exterior. 8.1.3- Objetivos:-
Determinar a influncia dos painis reflectores sobre o desempenho de
um forno solar.- Determinar a influncia de alteraes de inclinao do
forno solar no seu desempenho.Procedimento:- s 13h17 retiraram-se
os painis solares laterais.- s 13h43 retirou-se o painel maior
(restante).- s 14h01 repuseram-se todos os painis.- Fez-se a medio
da luz que atinge a superfcie do vidro do forno, no forno sem
painis e com painis, utilizando o luxmetro.- s 14.18 inclinou-se o
forno num ngulo de 15, de forma normal do vidro ficar mais prxima
do alinhamento com o ngulo da luz solar.- Ajustou-se o painel na
melhor inclinao, usando a leitura do luxmetro sobre o vidro como
referncia.- Procedeu-se como no passo anterior, mas com o forno
inclinado a 25.
Resultados:
HoraTemp. CfornoTemp. CarTemp. CsoloVentoKm/hAltura do Sol
(graus)Observaes
13.1715070
13.20Painis laterais retirados
13.38130
13.43130Retirou-se painel maior
13.51120
13.5612069
14.01Repuseram-se todos os painis
14.06130
14.17140
14.18Elevou-se o forno em 15
14.26150
14.3616065
14.40Forno elevado a 25. Painel ajustado a 85.
14.47Vento mais forte
14.57150
15.07150
painel grande
11,611,5
10,1
11,311,4
Figura 1- Mapa de leituras da luz no vidro do forno em klux sem
painis solarespainel grande
21,520,8
19,4
14,615,8
Figura 2- Mapa de leituras da luz no vidro do forno em klux com
painis solares, visto de frente , com painel maior atrs.
Discusso dos resultados/ConclusesVerificou-se que a remoo dos
painis levou a abaixamento significativo da temperatura, a qual foi
completamente recuperada aps a reposio dos mesmos. Relativamente ao
abaixamento da temperatura pela remoo dos painis, poder-se- dever
no s menor quantidade de luz a incidir no forno, mas tambm maior
exposio da superfcie do vidro aco do vento, que promove o
arrefecimento por conveco. Pode-se ver na figura 1 e 2, que a
quantidade de luz que atinge a superfcie do forno muito maior com
painis solares. Da mesma forma a elevao do forno 15C antecedeu a
elevao da temperatura em 10C em dez minutos, mais rapidamente que a
elevao de temperatura anteriormente medida. Por outro lado, a
elevao do forno a um ngulo de 25 coincidiu com um abaixamento de
temperatura em 10, o que se poder tambm dever influncia de vento
mais forte.
Experincia 8.2Forno n. 5 Objetivos:- Determinar a importncia da
inclinao do forno na variao da sua temperatura
interna.Procedimento:- Colocou-se um termmetro de forno dentro do
forno, tendo-se procedido s alteraes que constam na tabela que se
segue, em que se incluem procedimentos e observaes:
HoraTemp. CfornoProcedimento e observaes
12h48-Forno inclinado em 15
12h5370Aberto para ajuste de termmetro de forno
12.5880
13.03100
13.11110
13.17120
13.25~122
13.30125
13.32Ajuste do forno rotao aparente do Sol
13.38130
13.43130
13.45Aumento da inclinao do forno para 25
13.51120
13.55Aumento de inclinao do painel reflector para 80
13.56Painel grande sofreu toro lateral.
14.00120
14.06115
14.07Retirou-se 10 de inclinao ao forno
14.17120Inclinao do forno ajustada a 0
14.26125
14.36130
14.50130
14.57130Aumento de inclinao do forno para 15
15.07125
Discusso de resultados/conclusesAo contrrio dos ensaios
realizados com o forno grande na experincia 8.1.3, o incremento da
inclinao do forno de forma a aproximar a normal do forno da
perpendicular com a radiao solar, teve o efeito geral de diminuir a
temperatura do forno. s 13h56 o painel grande sofreu uma toro
lateral devido a possuir apenas um fixador lateral, levantando a
hiptese de ser a causa do abaixamento da temperatura, por via da
diminuio da radiao reflectida para o interior do forno. Para
despistar esta possibilidade, retirou-se a inclinao do forno at
este ficar na horizontal, levando reposio da temperatura mxima
anteriormente atingida, 130 C, e seguidamente aumentou-se novamente
a inclinao do forno para 15, provocando um novo abaixamento da
temperatura, parecendo confirmar a inclinao do forno como causa do
abaixamento da temperatura. Isto pode ser devido pequena rea da
tampa do forno, que assim capta pouca energia directamente do Sol,
recebendo mais por via da reflexo de luz dos painis.
Experincia n9
Fornos: n 2, 3 e 4Executante: Prof. Joo Correia, alunos do
6EData: 20/05/2015 Hora: entre as 12h30 e as 13h15Condies
Ambientais: Temperatura: 37CVento: sem vento. Nebulosidade: cu
limporea dos painis reflectores: : 0,19 m2
Objetivos:- Relacionar a espessura do isolamento com o
desempenho do forno solar.
Material: luxmetro, termmetro de forno, termmetro, fornos
solares, anemmetro. Fornos idnticos, que divergem apenas em
diferenas de construo e na espessura do isolamento.
Procedimento: - Com o auxlio de um luxmetro, ajustou-se o painel
dos trs fornos no ngulo com maior incidncia de luz solar, processo
que se repetiu ao longo do tempo que durou a experincia.-
Colocou-se o termmetro de forno dentro do forno solar.-
Registaram-se os parmetro ambientais acima mencionados.
- Procedeu-se ao registo da temperatura ao longo de um perodo de
30 minutos.Resultados:HoraForno 2 3cm (C)Forno 3 2cm (C)Forno 4-
1,5 cm (C)
12.23343434
12.45808085
12.55958095
13.02958080
Tabela 1- Registo de resultados da evoluo da temperatura ao
longo do tempo, com a indicao da espessura do isolamento de cada
forno.Discusso de Resultados/ ConclusoesVerifica-se que o forno com
isolamento mais fino e espesso tiveram uma evoluo de temperatura
semelhante. J o forno com espessura intermdia foi o que teve pior
desempenho. No se podem retirar concluses deste ensaio de forma
segura, pois os fornos, apesar de terem volumes idnticos, a mesma
dimenso de painel reflector, bem como todas as restantes
caractersticas, possuem diferenas de construo ao nvel do encaixe
dos elementos constitutivos, que resultam dum processo de corte
manual pouco controlado. O forno nmero trs apresenta arqueamento
das paredes de esferovite e o nmero quatro algumas deficincias de
corte que levam a fugas de calor.
Experincia n 10
Fornos: n 2, 4 e 6Executante: Prof. Joo Correia, Prof. Filipa
Lopes, alunos do 7 AData: 21/05/2015 Hora: entre as 15h.40 e as
16h40Condies Ambientais: Temperatura: 30 CVento: mximo de 5km/h
Nebulosidade: cu limpoMaterial: 3 fornos, luxmetro, termmetros de
forno, termmetro, anemmetro.Forno 2 e 4- caractersticas idnticas,
tendo o forno 2 um isolamento em esferovite de 3 cm de espessura e
o forno 4 de 1,5 cm. Volume de cada forno: 29,33 L; rea dos painis
reflectores aumentada em relao s experincias anteriores, passando
de 0, 19 m2 para 0,43 m2.Forno 6- Forno maior que o 2 e 4. Volume:
36 L; rea dos painis reflectores: 0,68 m2
Objetivos:- Determinar:- a influncia do material reflector no
desempenho do forno solar;- o efeito do aumento de painis
reflectores e respetiva rea sobre o desempenho do forno solar;- a
importncia de um correto ajuste dos painis;- a relao entre o a
espessura do isolamento trmico e o desempenho do forno solar.
Procedimento:1- Repetiram-se os ensaios feitos em outros dias
sob o efeito de condies climatricas aproximadas, aps algumas
alteraes estruturais dos fornos, nomeadamente:Forno 2- adio de dois
painis laterais com uma rea global de 0,43 m2. Forno 4- adio de
dois painis idnticos aos includos no forno 2, e a adio de uma tira
isolante, devido deteco de uma deficincia de construo que implicava
a sada de calor.Forno 6- modificao da superfcie reflectora dos
painis, que deixou de ser de alumnio e passou a ser de folha de
embrulho de flores.Cada um dos fornos possua um calo com um ngulo
de 15, para que a normal do vidro se aproximasse mais da inclinao
dos raios solares.2- Colocaram-se termmetros de forno em cada um
dos fornos.3- Procedeu-se ao ajuste dos painis usando o luxmetro
como indicador do ngulo do painel mais eficaz na reflexo da luz.4-
Registou-se a evoluo da temperatura5- No final da atividade,
alterou-se o ngulo do painel de 90 para 105 em relao ao solo no
forno 6.
ResultadosForno 2Forno 4Forno 6Observaes
15h35303030
15h478590132
16h00100112150
16h11105105~148
16h26110110~148
16h59100100120Forno 6- ajustou-se ngulo do painel maior para
105.
17h05--125
Tabela 1- Evoluo trmica dos fornos em C.Comparao de resultados
com experincias anteriores:Temp. mxima sem painis laterais
(T1)(experincia n 10) (C)Temp. mxima com painis laterais (T2)
(actual experincia) (C) T2-T1
Forno 29510510
Forno 49511015
Temp. mxima com folha de alumnio nos reflectores(exp. 8.1)
(C)Temp. mxima com papel de florista(experincia actual) (C)
Forno 6150150
Discusso dos resultadosDa tabela 1, verifica-se que no se pode
dizer que um forno com isolamento mais espesso em esferovite com
estas caractersticas tem necessariamente melhor desempenho, pois
verifica-se que os resultados entre os fornos 2 e 4 so muito
semelhantes.Relativamente ao aumento das superfcies reflectoras, os
resultados mostram que, tanto o forno 2 como o 4 tiveram aumentos
significativos de temperatura, o que significa que o aumento dos
painis reflectores melhora o desempenho dos fornos solares. Esta
melhoria pode dever-se a dois mecanismos: o aumento de luz
refletida e/ou de proteo contra o vento. O correto ajuste do painel
no final da experincia levou ao aumento da temperatura do
forno.Finalmente, no se registou diferena de desempenho
significativa decorrente da troca do material reflector, como
sugerido em algumas fontes consultadas. Contudo, o material
utilizado apresenta a vantagem de ser mais resistente do que a
folha de alumnio, que se rasga com muita facilidade.De referir que
o forno n 6 possua um tabuleiro escuro, ao contrrio dos outros
dois, o que possibilitou um aumento de temperatura muito superior,
conforme discutido em experincias anteriores.
Concluses finais
A partir das experincias realizadas, pudemos estabelecer as
seguintes concluses:O forno torna-se mais eficiente quando:1- se
utilizam recipientes de cor escura para aquecer os alimentos
(experincias n. 2 e 3), visto que a cor negra absorve mais a luz e
liberta calor por conduo;2- se adiciona um fundo escuro ao forno,
como, por exemplo, um tabuleiro metlico, o qual possui uma elevada
condutividade trmica, transmitindo calor aos recipientes e ao
prprio ar por conduo (experincias n. 4 e 6)3- se aumenta a rea de
painis reflectores, seja qual o volume do forno, aumentando a
quantidade de radiao que entra dentro do forno , e, portanto, o
aquecimento por irradiao, bem como por conduo, no caso de haver uma
superfcie escura que transmita o calor ao objecto dentro do forno
(experincias 1 e 8.1.3)4- quanto mais a normal do vidro esteja
alinhada com os raios solares, o que, no caso dos fornos
construdos, pressupe a adio de calos ou a presena de mecanismos
elevatrios, dado que quanto mais os raios solares se aproximarem da
perpendicular relativamente ao vidro do forno, maior a concentrao
de luz por unidade de superfcie do vidro. Contudo, os resultados da
experincia 8.2 demonstram que a inclinao do forno poder ter de se
equacionar com a inclinao dos painis, em funo da rea da tampa do
forno (experincia n. 8.1.1)5- se utiliza um saco de forno para
envolver os alimentos, o que se justifica pelo aumento do efeito de
estufa acumulado, sendo que dentro do saco o volume de ar aquecido
muito mais pequeno do que o da globalidade do forno solar
(experincia n.7) ; 6- quando se ajustam os painis na inclinao
correta, visto que os raios solares devem fazer um ngulo de
incidncia em relao normal do vidro de forno que permita um ngulo de
reflexo capaz de concentrar o mais possvel os raios luminosos no
interior do forno, sendo que o ngulo de incidncia igual ao da
reflexo (experincias n 1, n 10);No ficou demonstrado que:1- a
espessura do isolamento trmico, esferovite, condicionasse o
desempenho dos fornos, pelos dados contraditrios entre experincias,
havendo situaes em que o forno com menor espessura teve melhor
desempenho do que aqueles com maior espessura, bem como as pequenas
variaes de estrutura decorrentes da sua manufactura manual e pouco
precisa; 2- a superfcie reflectora dos painis em folha prateada de
florista permita melhores resultados que a folha de alumnio,
conforme tinha sido referido numa aco de formao frequentada pelo
docente coordenador do projeto.
22/05/2015Professor Coordenador: Joo Correia