COLECTORES DE TUBOS DE VÁCUO

COLECTORES DE TUBOS DE VÁCUO

Para obter temperaturas superiores a 90 graus centígrados com um bom rendimento é necessário recorrer-se a colectores de vácuo. Estes consistem geralmente em tubos de vidro transparente cujo interior contêm tubos metálicos (absorvedores). A atmosfera interior dos tubos é livre de ar o que elimina as perdas por convenção nos tubos de vácuo, elevando assim o rendimento a altas temperaturas devido a menores coeficientes de perda a eles associados. Estes colectores são especialmente usados em regiões de fraca exposição solar.

A tecnologia de tubos de vácuo garante não só a absorção da energia solar directa, mas também a absorção da energia radiante, muito importante nos dias de maior nebulosidade. O vácuo reduz consideravelmente a perda de calor por condução, no interior dos tubos. Possibilita a captação constante de energia, mesmo com temperaturas negativas, sendo necessário apenas a existência de luz solar. O vento e a chuva tem um mínimo efeito na eficiência dos colectores.Em vidro de borosilicato de alta resistência, capaz de suportar impactos.

 

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Placa absorsora, tubo de vidro, colector e caixas distribuidoras

Nos colectores de vácuo as placas absorsoras são instaladas como placas absorsoras planas,  convexas ou cilíndricas. A forma tubular destes colectores controla, através da sua alta compressão, as forças que aumentam com o vácuo. Um colector de tubo de vácuo consiste num número de tubos, que estão ligados entre si pelo topo através de um distribuidor ou caixa colectora, no qual se localizam o isolamento e as linhas de alimentação e retorno. Existem dois tipos de colectores de tubos de vácuo: escoamento directo e tubo de aquecimento.

Colectores de tubos de vácuo de fluxo directo

Neste tipo de colectores o fluido de transferência de calor é conduzido através de um sistema de tubo-entretubo (tubos coaxiais) para a base do absorsor onde flui para a caixa colectora, aumentando a temperatura do fluído, ou flui através de um tubo em forma de U. Os tubos colectores de evacuação de fluxo directo podem ser orientados a sul mas podem ser também montados horizontalmente num telhado plano.

Outro tipo de tubo colector de fluxo directo é o colector Sydney. Este colector consiste num duplo tubo de vácuo selado. O bolbo de vidro interno tem um revestimento de metal e carbono sobre cobre. Neste tubo duplo de evacuação é colocada uma placa de condução térmica em conexão com um tubo em U onde é efectuada a transferência de calor. Diversos tubos são combinados num único módulo (6 a 21 de acordo com o alimentador). Para colectores instalados em telhados inclinados e para aumentar o ganho da radiação o colector é calibrado com reflectores externos. Para telhados planos deve ser colocada uma cobertura no telhado com uma boa reflectividade, tal como cascalho ou folha metálica reflectora, porque estes colectores não têm reflectores.

Tubos colectores de calor 

Neste tipo de colectores um revestimento selectivo de metal com propriedades de condutor-térmico, ligado a um tubo de aquecimento, é colocado dentro do tubo de vácuo. O tubo de aquecimento é preenchido com álcool ou com água em vácuo, que é evaporado para temperaturas a partir dos 25º C. O vapor que é criado sobe, transferindo calor por condensação através do permutador de calor para o fluído de transferência de calor. O fluído condensado arrefece e volta a descer para ser aquecido novamente.  Para um desempenho apropriado dos tubos estes devem ser instalados com uma inclinação mínima de 25º C.

Fácilmente se conclui que o sistema de tubos de vácuo é de longe o que apresenta mais vantagens vs desvantagens.

Vantagens:  

 

  • Apresenta boa eficiência, mesmo com elevadas diferenças de temperatura entre o absorsor e o meio envolvente (p.e. no verão)
  • apresenta boa eficiência com baixa radiação (p.e. no inverno)
  • suporta cargas térmicas com mais eficiência do que os colectores planos
  •  atinge elevadas temperaturas, possibilitando a utilização em sistemas de ar condicionado e produção de vapor
  •  facilmente transportado para qualquer local (apresenta um baixo peso e pode ser montado no local da instalação)
  •  através da afinação das placas absorsoras (na montagem, na fábrica ou durante a instalação) estas podem ser alinhadas em direcção ao sol (no caso de certos produtos)
  •  colectores de tubos de fluxo-directo podem ser montados horizontalmente num telhado plano, providenciando menores perdas térmicas, devido ao vento e menores custos de instalação evitando-se a remoção de material do telhado e mantendo a sua estrutura intacta

Desvantagens:

 

  • mais caro do que um colector plano
  • não pode ser usado para instalações horizontais no caso dos sistemas de tubos de aquecimento (inclinação no mínimo 25º)

 

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