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Propriedades dos Tubos de Vácuo
 
A radição solar e a radiação difusa são absorvidas pelos Tubos de Vácuo que as convertem em calor para o aquecimento de água de consumo doméstico. Este tipo de sistema solar é usado há muitos anos na Alemanha, Canadá, Estados Unidos e Reino Unido com excelentes resultados e satisfação dos clientes.
 

 

Actualmente a industria solar fornece diferentes tipos de tubos de vácuo. Os nossos colectores utilizam a técnica mais comum chamada de “twin-glass tube” (tubos concentricos em vidro), os quais são conhecidos pela sua fiabilidade, performance e baixos custos de manufactura.

 

O tubo de vácuo é constituído por dois tubos de vidro concêntricos de boro-silicato o qual é conhecido pela sua rigidez. O tubo externo transparente permite a livre passagem de luz com o mínimo de reflexo. O tubo interno é também em boro-silicato mas possui uma pelicula selectiva (Al-N/Al) incrustada no vidro com alto poder absorvente de radição solar com o mínimo de reflexo para assim evitar perdas.

A parte superior dos tubos é fundida ficando os dois tubos unidos entre si. O ar entre eles é retirado ainda a altas temperaturas. Cria-se desta forma vácuo entre os tubos concêntricos o qual é responsável pela elevada eficiência deste sistema em comparacao com outro tipo de colectores (CPC, por exemplo).

 

O princípio de funcionamento de um colector CPC é relativamente simples. Sempre que vamos regar o jardim somos surpreendidos com uma quantidade inicial de água quente que devemos evitar para não queimar as plantas. Essa água foi aquecida pela exposição ao sol da mangueira de rega. O princípio utilizado pelos colectores CPC nao é mais do que isso. Apesar possuirem uma caixa isolante para reter o calor, a intensidade solar é fundamental para que o sistema funcione.

Os colectores de tubos de vácuo em nada se assemelham a este princípio. Faz uso de princípios científicos bem mais elaborados conseguindo assim retirar melhor aproveitamento do luz solar e da radiação difusa.

As propriedades isolantes do vácuo são conhecidas do público em geral. Todos nós conhecemos as garrafas termos que mantêm os líquidos armazenados a altas temperaturas por muitas horas/dias. A parte interior é em vidro duplo existindo vácuo entre as duas camadas permitindo assim a conservação da temperatura.

 

Depois de a radição ser absorvida e transformada em calor, os tubos de vácuovão conseguir mante-la armazenada graças às propriedades isolantes do vácuo. Desta forma o calor não é perdido para o meio circundante. Só para termos uma ideia das propriedades isolantes nos tubos de vácuo, quando a temperatura do tubo interior estiver a 150C, o tubo exterior estará a uma temperatura de cerca de 25ºC.

Esta é a grande vantagem em relação ao outro tipo de colectores. Enquanto os nossos colectores desempenham bem mesmo atemperaturas exteriores baixas, outros colectores vão perdendo a energia armazenada para o meio circundante muito rapidamente.

Para retirar completamentetodos os gases do interior dos tubos, são construidos os chamados “getters” que não são mais do que orifícios arredondados que são preenchidos com metais altamente oxidantes, sendo o boro o mais utilizado. Estando o tubo devidamente selado e sem ar no seu interior, o “getter” é aquecido a altas temperaturas fazendo com que o boro evapore, reagindo/absorvendo com qualquer gás residual no interior do tubo e deixando um depósito cinzento metálicona parte inferior do tubo. Este depósito cinzento verifica a qualidade do vácuo no tubo. Quando este se torna esbranquiçado significa que se combinou com o oxigénioinfiltrado por fracturas no vidro, com consequente perda do vácuo e causando um fraco desempenho no funcionamento do sistema. 

No interior do tubo de vacuo existe um tubo em cobre (heat pipe) cujo interior possui agua destilada e aditivos especiais. O interior do tubo de cobre está também em vácuo. Como é conhecido, o ponto de ebulicao da água é de 100C ao nível do mar. Subindo uma montanha o seu ponto de ebulicao vai ser mais baixo, conclui-se portanto, que o ponto de ebulicao tem uma relacao directa com a pressão (quanto menor a pressão, menor a temperatura a que a água ferve). O tubo interior faz uso deste interessante princípio. A sua pressão interior é regulada para que o ponto de ebulicao seja atingido aos 30ºC.

Desta forma, quando se atinge 30ºC no interior do tubo, a água vaporiza e sobe até ao ponto mais alto do tubo, onde se localiza o condensador (heat transfer). A água fria passa pelos vários condensadores do colector solar absorvendo assim o calor fornecido por estes e desta forma produz-se a água quente. Por outro lado, o calor libertado pelo condensador faz baixar a sua temperatura interior fazendo com que o vapor de água se condense e, por gravidade, volte à posicao inicial na parte inferior do tubo, criando-se assim um ciclo de transferência de calor.

Apesar de parecer um processo muito simples, a criação de um sistema como este requer um complexo processo de manufactura com mais de 20 processos e com um apertado controlo de qualidade.

A construção do painel obriga a que os tubos fiquem alinhados em paralelo. Na sua instalação deve-se ter em atenção qual a latitude da localização com a intenção de obter a melhor captação solar.

 

A eficiência do sistema dependente de vários factores, um desses factores é a Incidência Solar (insolation) e os seus valores para a localização da instalação. Durante a fase de planeamento verificamos a incidência solar da sua localização para retirar o melhor desempenho do sistema.