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