Um engenheiro decidiu instalar um aquecedor solar em sua casa,…

Um engenheiro decidiu instalar um aquecedor solar em sua casa, conforme mostra o esquema. De acordo com as instruções de montagem, para se ter um aproveitamento máximo da incidência solar, as placas do coletor solar devem ser instaladas com um ângulo de inclinação determinado. O parâmetro que define o valor do ângulo de inclinação dessas placas coletoras é a

GABARITO: B

Para maximizar a eficiência de um coletor solar, é fundamental que a superfície das placas seja mantida o mais perpendicular possível em relação aos raios solares incidentes. A inclinação ideal das placas depende da altura do Sol no céu ao meio-dia solar, que varia sistematicamente ao longo do ano devido à translação da Terra e à inclinação do seu eixo.

Geometricamente, a posição do Sol na esfera celeste em relação a um observador na superfície terrestre é determinada pela sua distância angular em relação à Linha do Equador. Essa grandeza geográfica é a latitude. Em termos gerais, para obter o melhor aproveitamento médio anual, a inclinação das placas deve ser aproximadamente igual à latitude do local de instalação, orientando-as para o Norte Geográfico se o imóvel estiver no Hemisfério Sul, ou para o Sul Geográfico se estiver no Hemisfério Norte.

Análise das alternativas:

• Incorreta. O aluno confunde a altitude (altura vertical em relação ao nível do mar) com a posição angular na superfície curva da Terra. Por exemplo: se a instalação ocorre em uma cidade a $800\text{ m}$ de altitude, o aluno supõe erroneamente que a inclinação deva ser um fator dessa altura, como $800 / 40 = 20^\circ$, ignorando a geometria solar.
• Correta. A latitude é o parâmetro que define o ângulo de incidência dos raios solares ao meio-dia em cada ponto do planeta. Ajustar a placa solar conforme a latitude local garante que ela esteja alinhada com a trajetória média do Sol naquela região.
• Incorreta. O aluno confunde a coordenada leste-oeste (longitude) com a norte-sul. Por exemplo: se a longitude local é de $45^\circ\text{ W}$, o aluno define a inclinação da placa como $45^\circ$, o que é incorreto, pois a longitude afeta apenas o fuso horário e o momento do meio-dia solar, não a inclinação dos raios.
• Incorreta. O aluno tenta associar uma condição meteorológica (nebulosidade) a um ajuste fixo de montagem. Por exemplo: considerando uma nebulosidade média de $30\%$, o aluno projeta uma inclinação de $30^\circ$ acreditando que isso compensará a dispersão da luz, o que não tem base na física da incidência direta.
• Incorreta. O aluno relaciona variáveis de umidade à inclinação estrutural. Por exemplo: para uma umidade relativa média de $60\%$, o aluno calcula a inclinação subtraindo esse valor de um ângulo reto, obtendo $90 - 60 = 30^\circ$, o que é uma operação sem fundamento astronômico para o posicionamento de coletores.