Este documento descreve um projeto para construir um painel solar térmico usando materiais baratos e demonstrar seu uso para aquecer água. O painel foi construído usando uma caixa de cartão forrada com alumínio e esferovite e tubos para circular a água aquecida pelo sol. Os resultados mostraram que o painel aqueceu a água através da convecção, porém o aquecimento poderia ser melhorado isolando mais o painel e usando materiais mais eficientes.

1. ESCOLA SECUNDÁRIA AUGUSTO GOMES
CENTRO NOVAS OPORTUNIDADES
Unidade de Formação de Curta Duração 2011/2012 - ENERGIAS RENOVÁVEIS: UMA ABORDAGEM LÚDICA E DIDÁTICA
PAINEL SOLAR TÉRMICO
Energias Renováveis: uma abordagem lúdica e didática
RESUMO
Este 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-CHAVE
Energia solar, termodinâmica, condutividade térmica, isolamento térmico, convecção, radiação.
INTRODUÇÃO
A 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;
METODOLOGIA
MONTAGEM
A 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;
FUNCIONAMENTO
Posicionou-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;
RESULTADOS
Verificou-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), alcançado-se assim o efeito termossifão.
DISCUSSÃO
Pese 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 do em
contacto com o vidro), 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).

2. ESCOLA SECUNDÁRIA AUGUSTO GOMES
CENTRO NOVAS OPORTUNIDADES
Unidade de Formação de Curta Duração 2011/2012 - ENERGIAS RENOVÁVEIS: UMA ABORDAGEM LÚDICA E DIDÁTICA
BIBLIOGRAFIA
Januário, D. (2011-2012). Módulo 1 – A energia em trânsito. Oficina de formação - Energias Renováveis: uma abordagem lúdica e didática.