O aumento da temperatura nos aquários depende de quatro fatores principais: Tamanho do aquário, temperatura ambiente, equipamentos elétricos e radiação solar. É a soma desses fatores que vai determinar o quanto o aquário vai esquentar.
Tamanho do aquário e a temperatura
Quanto maior o aquário, mais lento será o aumento de temperatura. Quanto menor o aquário, mais rápido o aumento de temperatura.
Isso se dá pela fato que o aumento da área externa de um aquário aumenta numa menor proporção em relação ao volume. A tabela abaixo mostra como o aumento da aresta de um cubo afeta sua área e seu volume.
Da pra ver que aumentando a aresta do cubo 10 vezes, aumenta a área dele 100 vezes. Isso é porque a área varia com o quadrado da aresta. Já o volume, quando se aumenta 10 vezes a aresta, o seu volume aumenta 1000 vezes.
Quanto maior a relação área/volume do aquário, maior a área para o aquário trocar calor com o ambiente e também menor a quantidade de água pra reduzir a taxa do aumento da temperatura.
O aquário recebe calor do ambiente através das suas áreas externas, mas a taxa depende de muito fatores que se sobrepõe e tornam difícil uma estimativa. Quanto mais espesso o vidro, mais devagar ocorre a troca térmica entre o aquário e o ambiente.
Na última coluna da tabela dá pra ver claramente o quanto a relação da área pelo volume reduz com o aumento da aresta.
Os lagos possuem uma relação de área/volume menor que os aquário na média devido sua área superficial muito maior que a profundidade. A imagem abaixo mostra a relação de área para volume de lagos redondos e em quase todos os exemplos teve uma relação área/volume menor que a proporção dos aquários.
Temperatura ambiente e o aumento de temperatura nos aquários
A temperatura de um aquário tende a se igualar com a temperatura ambiente. É o princípio do equilíbrio térmico. Como falamos um pouco na parte 1 deste artigo , não há trocas de água para ajudar a manter a temperatura do aquário, então a temperatura de um aquário sempre tende a se aproximar da temperatura ambiente.
Quem tem termômetro em casa e no aquário já viu muitas vezes que a temperatura da casa e do aquário estão bem próximas. Em aquário pequenos muitas vezes as temperaturas são idênticas.
Quanto maior a temperatura ambiente, maior vai ser a intensidade da troca de calor dele com o aquário e maior tende a ser a velocidade de aquecimento do aquário.
A temperatura ambiente é o fator mais relevante no aumento de temperatura dos aquários.
Equipamentos elétricos e a temperatura nos aquário
Os equipamentos elétricos ou eletrônicos do aquário contribuem grandemente para o aumento de temperatura. Bombas e iluminação estão entre os principais fatores que aumentam a temperatura do aquário devido à sua eficiência.
As bombas e sistemas de iluminação nunca são 100% eficientes, elas possuem uma eficiência que pode variar na teoria de 50% a 90%. A energia que não é transformado em algo útil, como luz ou movimento de água, acaba sendo dissipado na forma de ruído e calor, principalmente calor.
Toda bomba de aquário é praticamente um pequeno aquecedor de uma estimativa superficial, de ao menos 20% da sua potência. Isso quer dizer que uma bomba de 50w é também um aquecedor de 10w ligados 24 horas no aquário.
Já falamos bastante sobre bombas num texto específico sobre elas no nosso Guia de Montagem de um Aquário de Água Doce que pode ser lido no link abaixo:
Já quanto a iluminação, depende do tipo e qualidade do sistema e do tipo de lâmpada utilizada.
As calhas de lâmpadas LEDs, por mesmo que digam o contrário, sempre vão dissipar calor para o ambiente. Se elas não dissipassem o calor pela lâmpada, ao menos pela resistência do circuito elétrico elas irão dissipar. Se não é assim que acontece, porque as luminárias de LED possuem ventoinhas?
A imagem abaixo retirada do artigo [16] mostra uma comparação de lâmpadas fluorescentes e LEDs de marcas comumente usadas no aquarismo. A melhor eficiência térmica encontrada nos LEDs foi de 90%, ou seja, 10% da sua potência é emitida ao meio na forma de calor. Quanto pior a construção do sistema LEDs (baixa qualidade da solda, dos componentes, etc.) maior o calor liberado para o ambiente e para o aquário.
As HQIs que nós da Aquários Sobrinho tanto gostamos para os nossos aquários possuem uma emissão de calor na faixa de 50%! As HQIs são mini aquecedores luminosos.
A emissão de calor das lâmpadas se dá principalmente pela emissão de radiação infravermelha.
Radiação solar e a temperatura nos aquários
Outro ponto muito importante em muito casos em relação ao aquecimento dos aquário é a radiação solar. Se um aquário recebe radiação solar direta ou indiretamente, ele vai esquentar mais também se comparado a um aquário que não recebe radiação solar. Grifamos as palavras "direta" e "indiretamente" em vermelho porque a luz solar indireta também influencia muito na temperatura do aquário.
A iluminação solar direta já é conhecida dos aquarista por ser responsável pelo surgimento de algas e pelo calor, então não há o que estender nisso, mas a radiação solar precisa de atenção.
Vamos fazer uma breve diferenciação aqui pra evitar confusão:
Luz solar: é a radiação eletromagnético no espectro visível, ou seja, que o olho humano consegue entender
Radiação solar: é toda a radiação eletromagnética emitida pelo sol, seja ela visível ou não visível.
A imagem abaixo mostra um esquema do espectro de radiação solar. Veja que menos da metade da energia solar está no espetro visível (apenas 43%) e mais da metade está no espectro infravermelho que não vemos. Essa é uma média estimada varia pouco em relação a fonte usada.
O espectro infravermelho entre 700nm e 3000nm é o espectro que mais aquece o ambiente devido suas características de onda. Um uso muito comum do espectro infravermelho do sol é nas estufas de plantas que retém os raios infravermelhos "presos" dentro de si aquecendo o ambiente.
A radiação infravermelha também pode se originar de uma luz com comprimento de onda menor como a luz visível ou a ultravioleta. Os objetos ao receberem a luz acabam absorvendo uma parte da luz e essa parte absorvida um tanto acaba se transformando em radiação infravermelha e transmitida ao ambiente.
A capacidade de absorver e esquentar ou de refletir depende do tipo do material e até mesmo do ângulo que ele está em relação à luz. A imagem abaixo ilustra alguns exemplos da capacidade de absorção (absortância) e de refletir ( refletância).
O que é absorvido, se não é transformado em algo como na fotossíntese, por exemplo, é transformado em calor. A parte que é refletida vai ser absorvida ou refletida novamente.
O concreto, por exemplo, chega a absorver metade da radiação que chega nele e reflete a outra metade. O alumínio pode chegar a refletir até 90% da radiação que recebe e é por isso que ele é usado no preparo de alimentos que vão ao fogo, ele reflete a radiação térmica produzida pela própria comida de volta a ela própria.
Um exemplo clássico para entender esse assunto é a areia da praia. A areia absorve a radiação solar e esquenta muito mais que seu ambiente ao redor podendo chegar a uma diferença de cerca de 10°C! Também, a areia reflete uma grande quantidade de radiação solar e é por isso que as pessoas queimam na praia mesmo na sombra.
Quando um aquário está em uma varanda, próximo a uma janela ou porta aberta ou qualquer outro ambiente que dê pra "ver" a luz do sol, ele vai receber mais calor, seja pelo calor que o ambiente absorveu, seja pela radiação que o ambiente refletiu no próprio aquário.
A imagem abaixo mostra bem esse esquema da radiação infravermelha refletindo dentro de uma estufa.
Um aquário que recebe iluminação solar direta funciona basicamente igual uma estufa!
Outra coisa interessante sobre reflectância dos materiais é que cada material absorve e reflete radiação numa proporção diferente para cada comprimento de onda. As imagens abaixo mostram alguns diagramas interessantes achados na internet e veja que a maioria das coisas tendem a refletir mais o espectro infravermelho.
A contribuição da radiação solar é no aquecimento dos aquários depende muito da intensidade da radiação solar. Quanto mais afastado da Linha do Equador, menor é a intensidade do sol. No verão a intensidade da radiação solar é maior que no inverno. A área que recebe luz solar também é importante.
Já a influência da luz das lâmpadas dos aquários é pequena (quando não é HQI) já que a intensidade é baixa se comparado com a luz solar. Outro fator que ajuda a reduzir o efeito das lâmpadas na temperatura do aquário é que as lâmpadas para aquário emitem luz num espectro onde são melhor absorvido por plantas e corais ocasionando assim uma menor perda de calor para o ambiente.
Reduções naturais de temperatura no aquário
Quando o ambiente está mais quente que o aquário e não há nenhum equipamento de refrigeração a única forma que o aquário reduz a sua temperatura é através da evaporação da sua água.
Na prática, sem a ajuda de ventoinhas, a velocidade de evaporação de um aquário geralmente é pequena, o que faz com que não se sinta essa capacidade de refrigeração. Já com ajuda de ventoinhas pra aumentar a evaporação, um aquário consegue manter uma diferença de até 4°C com a temperatura ambiente.
Aquários em ambientes abertos tendem a ter uma evaporação de água maior que os aquários em locais fechados devido a maior circulação de ar.
A exemplo do quanto a evaporação consegue reduzir a temperatura do aquário, se 1 litro de água evaporar do aquário de uma vez ele consegue abaixar a temperatura de 200 litros de água em uma média de 3°C. É um efeito muito pequeno e muito impreciso.
Os lagos ornamentais, por possuírem uma grande lâmina d´água, possuem uma taxa de evaporação muito maior que os aquário. Isso ajuda em muito a reduzir a temperatura da água. Também, o contato direto com o solo frio ajuda o lago a perder calor. Já os aquários estão sempre apoiados em móveis de madeira, isopores e outros materiais que são isolantes e por isso quase não perda de calor por condução como se dá com os lagos.
Voltaremos a falar sobre refrigeração na parte final deste artigo.
Efeito da alta temperatura nos aquários
Agora que já falamos sobre temperatura máxima e mínima, aumento de temperatura na natureza e aumento de temperatura no aquário, vamos falar do que isso tudo causa nos nossos aquários.
Podemos dividir os efeitos da alta temperatura nos aquários da seguinte forma:
Efeito da alta temperatura nos peixes
Efeito da alta temperatura nas propriedades da água
Efeito da alta temperatura nos microrganismos e nas algas
Na próxima parte iremos falar do efeito aumento de temperatura no organismo dos peixes e traremos considerações muito importantes.
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