Aquecimento da Água por Energia Solar

Fonte Brasil Escola

O esgotamento das fontes de combustíveis fósseis vem se tornado um dos assuntos mais discutidos no que diz respeito à produção de energia. A busca por fontes alternativas de obtenção de energia vem como uma solução para esse problema.

A energia solar é a forma de energia limpa mais abundante na natureza. Consequentemente, os aquecedores solares estão invadindo residências, hotéis, indústrias, edifícios, propriedades rurais e demais lugares onde são necessários.

Um sistema básico de aquecimento de água por energia solar é composto por placas coletoras solares e um reservatório de água conhecido como Boile.
As placas coletoras são responsáveis pela absorção da radiação solar. A energia térmica absorvida pelas placas é transmitida para a água que circula no interior de suas tubulações de cobre.
O reservatório térmico é um recipiente para armazenamento de água aquecida. São cilindros de cobre ou de aço inoxidável, porém isolados termicamente com poliuretano sem CFC (Cloro-fluor-carbono), para diminuir ao máximo as perdas de calor pelo processo de condução térmica. Dessa forma, a água permanece aquecida e pronta para o consumo a qualquer hora do dia ou da noite. A caixa de água fria alimenta o reservatório, mantendo-o sempre cheio.

A água circula entre os coletores e o reservatório graças a um processo chamado de termofissão. Nesse processo, a água dos coletores, que é mais quente, é menos densa que a água do reservatório, portanto, a água fria mais densa empurra a água quente para o reservatório, gerando a circulação.

Em sistemas mais sofisticados, em que o volume de água é maior, como em piscinas, por exemplo, a circulação da água é feita com o auxílio de motores hidráulicos.

Por Kleber Cavalcante

Graduado em Física

G1

Aprenda a construir um aquecedor solar com material reciclável.

Esquema que demonstra o funcionamento do aquecedor solar com recicláveis (Foto: Divulgação/Sema-PR)

Garrafas PET e embalagens longa vida são os principais componentes

Aquecer a água aquecida é um costume em todas as camadas da população. Apesar disso, os custos das contas de gás ou de energia elétrica e dos aparelhos necessários para isso são incompatíveis com a situação econômica de muitos brasileiros..

Ao mesmo tempo, em todo o mundo, a consciência de que a reciclagem é fundamental para que o planeta tenha um futuro sustentável é cada vez maior. No interior de Santa Catarina, o técnico em eletromecânica aposentado José Alano criou uma alternativa que contribui para a diminuição dos dois problemas ao mesmo tempo.

A ideia do Aquecedor Solar com Descartáveis é simples: uma tubulação ligada ao reservatório da residência mantém a água circulando por módulos de aquecimento. Estes painéis são construídos com embalagens longa vida pintadas de preto, que retêm o calor do sol. Garrafas PET têm a função de proteger o conjunto de influências externas, como ventos e chuvas, e os canos, também pintados de preto, passam por dentro das garrafas e transferem o calor das embalagens para a água.

José patenteou o invento para permitir sua utilização livre. "É uma forma de divulgar a utilização do aquecimento solar e quebrar o estigma de que se trata de algo acessível apenas a pessoas de alta renda", diz. "Também foi uma maneira que encontrei de contribuir com a comunidade", completa.

Confira, abaixo, parte do passo a passo para a construção do aquecedor. O processo completo pode ser visto no manual criado por José.

Material:
Os materiais recicláveis devem ser utilizados pós-consumo, mas para evitar a proliferação de microrganismos, lave as embalagens e deixe secar antes de começar o trabalho.

As quantidades especificadas abaixo servem para a fabricação de um aquecedor que supre as necessidades de 4 pessoas.

Itens:

- 240 garrafas PET transparentes de 2 litros. Dê preferência às de formato cônico. Garrafas coloridas não são recomendadas, pois absorvem calor, o que pode prejudicar a eficiência do aquecedor;
- 220 embalagens longa vida de 1 litro;
- 54 metros de tubos soldáveis em PVC de 20 mm;
- 80 conexões T em PVC de 20 mm;
- 1 rolo grande de fita de autofusão;
- 2 litros de tinta esmalte sintética na cor preto fosco;
- 1 rolo de 10 cm para pintura;
- 1 par de luvas;
- 1 estilete;
- 1 tubo de PVC de 100 mm com 70 cm de ;
- 1 martelo de borracha;
- 1 pote com 175 g de cola para PVC com pincel
- 1 arco de serra;
- 1 tábua de madeira com no mínimo 120 mm de comprimento;
- 9 pregos;
- 1 ripa pequena com cerca de 15 cm de comprimento;
- 1 rolo de fita crepe com largura de 19 mm

Modo de fazer:

1 - Corte o tubo de PVC de 100 mm em duas partes de 31 e 29 cm. Faça uma abertura longitudinal em cada uma delas. Essas medidas servem para a maioria das garrafas PET de 2 litros. Quando os valores forem diferentes, é preciso adaptar o tamanho para que o cano deixe somente a parte de baixo para fora (veja o 2º passo);

2 - Utilize os canos para marcar o local correto onde as garrafas PET devem ser cortadas;

3 - Descole as orelhas e planifique as embalagens longa vida. Corte a parte já aberta de modo que as caixas fiquem com 22,5 cm de altura;

4 - Faça um corte de 7 cm nos 2 lados da extremidade aberta das caixas;

5 - Crie um molde em uma placa de PVC ou outro material duro com as proporções indicadas na figura ao lado;

7 - Pinte a face lisa de todas as caixas com a tinta preta fosca. Para aproveitar melhor a tinta, coloque as caixas lado a lado e pinte todas de uma vez só, utilizando um rolo;

8 - Fixe os 9 pregos na tábua de madeira, de acordo com as medidas especificadas abaixo. Empilhe as garrafas em grupos de 5 e escolha a medida de corte dos tubos (105 cm ou 100 cm) de acordo com o tamanho da maior fileira. As garrafas de cada grupo devem ter o mesmo tamanho;

9 - Isole as extremidades dos canos cortados com a fita crepe de 19 mm. Pinte os canos com a mesma tinta utilizada nas embalagens longa vida;

10 - Corte 5 tubos de 8 cm. Eles servirão para o distanciamento entre as colunas e não devem ser pintados;

Confecção:

Para facilitar o transporte e o manejo, cada barramento deve ser composto por, no máximo, 5 colunas.

1 - Junte, com cola de PVC, as conexões "T" e os distanciadores de 8 cm;

2 - Cole as colunas no barramento superior e encaixe as garrafas PET

3 - Encaixe as embalagens longa vida dobradas dentro das garrafas PET;

4 - Encaixe o barramento inferior nas colunas utilizando apenas uma ripa estreita e o martelo de borracha. Essa medida facilita a manutenção, já que, nestes casos, basta desencaixar os tubos;

5 - Vede a primeira garrafa de cada coluna com a fita de autofusão. Isto impede a fuga do calor gerado no interior da coluna e a mudança de posição das garrafas e embalagens longa vida por ação do vento;

Ao fim dos procedimentos acima, você terá construído os módulos responsáveis pela retenção do calor do sol.

A temperatura máxima a que a água chega é de 55 ºC, já que o PVC, material escolhido pelo baixo custo, começaria a amolecer depois disso. A montagem de um aquecedor para 4 pessoas fica em torno de R$ 350. Este valor não inclui o preço das garrafas PET e embalagens longa vida, pois estas devem ser utilizadas somente pós-consumo.

O tempo de vida útil com funcionamento perfeito do aquecedor é de cerca de 6 anos. Segundo José, depois de algum tempo, as garrafas  começam a ficar opacas. Quando isso acontecer pela primeira vez, basta girá-las, já que a parte que fica para baixo não pega sol e, portanto, se mantém translúcida. Já as embalagens e canos podem apenas ser repintados.