Construção de Fogão Solar

Curso Profissional de Técnico de Energias Renováveis - Solar -

Construção de Fogão a Energia Solar

Material

Placa fina de madeira MDF
Placa de acrílico espelhado



Placa de esferovite
Pregos pequenos

Ferramentas

Serrote
Martelo
Canivete bem afiado
Marcador/Furador

A ideia é capturar a energia solar numa superfície grande e concentrá-la numa pequena, usando para isso, espelhos reflectores.
A zona onde iremos concentrar essa energia será coberta de esferovite, de modo a manter o calor e assim aquecer ou cozinhar a nossa “papinha” mais rapidamente.

Passo 1 – Construção da Caixa

Construa a caixa para o seu fogão a partir da madeira MDF.
Utilize pregos pequenos fasquiados e apropriados para pregar as várias partes de modo a não partir ou rachar a madeira. Tenha pois cuidado a escolher os pregos que vai usar, fazendo primeiro um teste.
Já agora, pode testar também algum tipo de tacha/pionés que ache adequado e ver os resultados.
Quando acabar deverá ter uma caixa como se mostra abaixo.



Passo 2 – Revestimento do Interior da Caixa com Esferovite

Revista o interior da caixa com placas de esferovite, de modo a evitar que o calor capturado escape.
Pode usar mais que uma camada de esferovite de revestimento.



Passo 3 – Revestimento do interior da Caixa com Acrílico Espelhado

Meça o tamanho do cubo interior (paredes e fundo) com que ficou após efectuado o revestimento a esferovite.
Deverá então cortar cinco bocados de acrílico espelhado segundo essas medidas e, em seguida, revestir o interior da caixa com eles.
Para isso utilize fita adesiva, que é suficiente para segurar toda a estrutura e aperfeiçoar todas as juntas.

Passo 4 – Construção dos Espelhos Reflectores/Concentradores

Corte, com uma serra de cortar ferro, por exemplo, uma tira de acrílico espelhado reflector, com cerca de 70 cm de largura.
Depois, usando um marcador/furador aguçado e uma ripa de madeira, faça uma marcação desde o canto mais largo do acrílico até ao outro lado da tira de acrílico, de uma linha com 67º de ângulo, formando um triângulo rectângulo no bocado da peça de acrílico que irá ser desperdiçada.
Precisa de repetir essa proeza mais três vezes, marcando uma série de quatro trapézios ao longo do comprimento da tira de acrílico, sabendo que o lado mais pequeno dos trapézios têm de ser iguais ao comprimento do lado interior da caixa onde irão encaixar.
Veja figura para melhor esclarecimento.



Agora pegue nos reflectores espelhados, e no lado não reflector utilize a fita adesiva para os juntar todos e formar o reflector completo que irá assentar no topo da caixa.
A utilização da fita adesiva permite-lhe construir dobradiças flexíveis, o que dá até para que o reflector seja dobrado e armazenado sempre que não esteja a ser utilizado.



Experimente o seu fogão, cozendo, por exemplo, umas apetitosas batas com bacalhau ;-)

Turbina Eólica Didáctica - construção / guião (1/5)

Curso Profissional de Técnico de Energias Renováveis
Turbina Eólica Didáctica - construção / guião

Com este post iniciamos a publicação de um guião para construção de uma turbina eólica didáctica nas aulas de Práticas Oficinais.
O guião terá cinco partes, e as restantes quatro irão sendo publicadas ao longo do tempo, que, esperemos, seja breve.



Construção

Ferramentas:
- Régua
- Pistola de Cola e Bastões de Cola
- Tesoura
- Chave de Fendas
- Compasso
- X-Acto
- Lápis
- Fita Isoladora
- Lixa fina
- Afia-Lápis
- Voltímetro



Materiais:

1 Garrafa de água de 1,5 l
1 Painel de madeira ou contraplacado com 14cm por 25cm, e 2cm de espessura
120 m Fio de bobinar esmaltado/envernizado
4 Discos magnéticos - Ímans (2 a 2.5 cm de diâmetro)
1 m Ripas quadradas de madeira: 2 peças com 30cm de comprimento (barras verticais) e 1 peça com 20cm de comprimento (barra horizontal)
1 Ripa redonda de madeira (6mm ou ¼”), 30cm de comprimento
1 LED
4 Camarões de 3cm de diâmetro
1 Parafusos para madeira (#8, 5/8 polegada, cabeça quadrada)
1 Anilha (25mm ou 7/8”)
1 Papelão ondulado/canelado, 60cm por 20cm
6 Pedaços de madeira (3 peças de quadradas com extremos cortados a 45º)
1 Cola branca (frasco pequeno)

Modelos:



Estes modelos apresentados na figura acima serão imprimidos no tamanho natural e entregues aos alunos.

Instruções:

- Cole a página / modelo que lhe foi entregue pelo professor ao papelão.
- Corte depois esse papelão segundo as formas das figuras, utilizando o canivete ou X-Acto.

Passos de Construção

Parte A – Moldura e Base

Para esta parte vai precisar de:

Ferramentas
Pistola de cola quente e bastões de cola
Afia-Lápis
Chave de Fendas
Régua
Compasso

Materiais
Placa de madeira de base (14cm x 25 cm)
Pilar vertical (ripa quadrada de 30 cm, 2 peças)
Barra de horizontal (ripa de 20 cm, 1 peça)
Parafuso
Abraçadeira
Camarão redondo

1. Utilize o lápis, régua e compasso para marcar a placa de base, de acordo com as dimensões dadas no diagrama abaixo.

Célula Solar Fotovoltaica

Célula Solar Fotovoltaica

Definição
Uma célula solar fotovoltaica é um dispositivo que transforma a luz solar incidente em electricidade.
Não produz emissões nem resíduos e é silenciosa.



As Origens da Célula Solar Fotovoltaica

- O efeito fotovoltaico foi descoberto em 1839 pelo físico francês Edmund Becquerel.
- Em 1930, Russell Ohl descobriu a célula fotovoltaica feita a partir de silício.
- As vantagens de usar células fotovoltaicas para transformar a luz solar em energia eléctrica foi primeiramente apreciada para alimentar os satélites e viagens espaciais.

Tecnologias das Células Solares

- Existem muitas formas diferentes de transformar a luz solar em electricidade.
- As células solares são agrupadas em unidades maiores, chamados “módulos”, que por sua vez se agrupam em arrays (linhas e colunas).



Fig. 1 – Células, Módulos e Arrays

Energia Solar - Aquecimento de Água: Ficha de Trabalho

Aquecimento Solar

Uma das maneiras mais eficientes de utilizar a energia solar é usá-la para aquecer directamente o espaço dentro dos edifícios ou então, também, produzir água quente para as nossas necessidades, tais como lavar, tomar banho, cozinhar e aquecer o ambiente interior.

Se usarmos os Sol para aquecer directamente as nossas casas, esse tipo de aquecimento é chamado de passivo, isto mesmo que usemos um meio de armazenamento e distribuição intermédio tais como a água ou o ar.

A vantagem de usarmos esse meio intermédio é que assim podemos concentrar o sol e recolher a sua energia de uma forma eficiente utilizando colectores solares.
Depois é só distribuir esse calor armazenado na água ou ar pela nossa casa, através de uma rede de tubos ou canos.

Vantagens:
Ambientais, pois evitamos o consumo de combustíveis fósseis para produzir o calor que vai aquecer o ar da nossa casa ou a água.

Como funciona o aquecimento solar?

Uma superfície preta aquece rapidamente quando exposta ao Sol.

Como é um Sistema de Aquecimento Solar



Fig. 1 – Um sistema básico de aquecimento de água solar

Podemos ver um tanque de armazenamento grande.
Esse tanque é cheio com água e é utilizado como armazém térmico.
É muito importante que este tanque seja extremamente bem isolado termicamente, isto é, que não deixe fugir o calor que lá está armazenado.
Repare que a água dentro deste tanque não está toda à mesma temperatura, há uma estratificação: A água mais fria está no fundo e à medida que vamos subindo vai estando cada vez mais quente, sendo que a mais quente se encontra no topo.
A água quente é retirada do topo à medida que vamos precisando dela e vai sendo substituída por água fria, que entra pela parte de baixo do tanque, mantendo-se assim sempre a estratificação.

No fundo do tanque vemos uma bobina (veja o pormenor na figura 2):



Fig. 2 – Corte de um tanque de armazenagem térmico

Esta bobina não é mais do que um tubo de cobre, que tem a sua entrada pelo fundo do tanque e a sua saída pelo topo do tanque.
Os tubos estão ligados em circuito fechado a um colector solar.
Este circuito fechado (o tubo) é cheio com um fluido que transfere o calor do colector solar para o tanque.

Este é o tipo mais simples de sistema solar e tem o nome de termo-sifão.
Chama-se assim devido ao processo de circulação do fluido interior do tubo desde o colector solar para o tanque (e vice-versa) ser originado por nada mais do que o próprio calor.
Isso é devido a um fenómeno físico chamado correntes de convecção naturais que formam um fluxo em que a água quente percorre o seu caminho ao longo do circuito sem ser preciso mais nada.

Se pretendermos, e há sistemas que o fazem (Activos), também é possível inserir uma bomba de água no circuito para aumentar o fluxo do meio de transferência de calor.

Essa bomba pode ser também ela alimentada através de células solares fotovoltaicas, o que significará que o nosso sistema de aquecimento não estará a gastar energia da rede e assim não estaremos a consumir combustíveis fósseis.
Há sistemas compostos destes à venda.

Colectores Solares

Há dois tipos de colectores solares:
- Painel plano
- Tubo evacuado

Na figura seguinte podemos apreciar a comparação entre os dois tipos.



Fig. 3 – Comparação dos dois tipos de painel solar térmicos

Enquanto o sol está vertical e bate de chapa, os sistemas apresentam uma eficiência similar.
Contudo, à medida que o sol se movimenta num arco através do céu, a área efectiva do colector plano fica cada vez menor, enquanto os de tubo evacuado como os tubos são cilíndricos, a área em que o Sol bate é a mesma que era na perpendicular, o que torna a sua eficiência maior do que os de painel plano.

Constituição dos Colectores Solares Térmicos de Painel Plano

Na figura seguinte vemos como são fabricados os colectores de painel plano.



Fig. 4 Corte de um Colector de painel plano

É um dispositivo muito simples.
Há o isolamento, que “prende” o calor que absorve evitando que este seja transmitido para o telhado em que está montado.
Uma bobina de tubo dentro dele recolhe o calor e transmite-o para o tanque de armazenamento.
A parte da frente do colector é uma superfície absorvente, que pode ser simplesmente vidro preto fosco, ou pode ser uma revestimento mais eficaz.

No telhado mostrado na figura seguinte podemos ver uma variedade de células solares diferentes, térmicas e fotovoltaicas, convivendo em pura harmonia.



Fig. 5 – Um array de painéis solares térmicos diferentes no cimo de um telhado

Questionário:

1. O que entende por aquecimento passivo?

2. No aquecimento passivo a energia calorífica do sol é usada para:
a) Aquecimento da nossa casa
b) Aquecimento da água que usamos em nossa casa
c) As duas anteriores
d) Produção de energia eléctrica

3. O aquecimento do espaço interior das nossas casas pode ser feito através do aquecimento prévio de água ou ar (pela energia calorífica do sol) que depois é levada por condutas para os locais que pretendemos aquecer. Qual a vantagem deste método relativamente ao aquecimento solar directo?

4. Que substâncias se usam como meios intermédios para aquecimento do interior das residências?

5. O que entende por colectores solares?

6. Por que razão se diz que o aquecimento residencial a partir da energia solar traz vantagens para o nosso ambiente?

7. Qual o princípio de funcionamento do aquecimento solar de residências?

8. Explique como funciona um sistema básico de aquecimento de água a partir da energia solar.

9. Por que razão o tanque de armazenamento de água deve ser muito bem isolado termicamente?

10. O que significa “bem isolado termicamente”?

11. Por que razão a água quente para o aquecimento da casa tem de ser retirada do topo do tanque de armazenamento?

12. Diga quais os componentes (cinco) que formam um sistema de aquecimento de água pelo sistema termosifão e as respectivas funções.

13. Qual a razão da denominação “termosifão”?

14. Como se chama o princípio físico que faz com que o sistema de termosifão funcione?

15. Qual a diferença principal entre o sistema passivo de termosifão e o sistema activo?

16. Para que serve a bomba no sistema de aquecimento activo?

17. Indique uma situação concreta em que um sistema activo é mais adequado do que um passivo.

18. Indique uma vantagem do sistema passivo relativamente ao activo.

19. Indique uma vantagem do sistema activo relativamente ao passivo.

20. Quais os dois tipos de colectores solares que conhece?

21. Qual dos dois tipos de colectores solares é mais eficiente? Justifique.

22. Quais os elementos constituintes de um colector solar térmico de painel plano?

23. Qual a função do vidro num colector solar térmico de painel plano?

24. Qual a função do vidro num colector solar térmico de painel plano?

25. Qual a função do vidro num colector solar térmico de painel plano?

26. Como é constituído o absorvedor num colector solar térmico de painel plano?

Quadros Eléctricos - Teoria + Ficha de Trabalho

Curso Profissional de Técnico de Energias Renováveis
Disciplina de Práticas Oficinais
Módulo 8: Quadros Eléctricos