Passo a passo na construção do coletor solar

O coletor solar é o componente que merece especial atenção, por ser o mesmo responsável direto, para o bom desempenho de um sistema de aquecimento solar.

Nosso coletor solar diferencia-se dos demais, no que tange aos materiais utilizados na sua construção e rendimento térmico. Com intuito de baixar custos, utilizamos nas colunas de absorção térmica, tubos e conexões de PVC, menos eficiente do que os tubos de cobre ou alumínio aplicados nos coletores convencionais. As garrafas pet e as caixas tetra pak, substituem a caixa metálica, o painel de absorção térmica e o vidro utilizado nos coletores convencionais. O calor absorvido pelas caixas tetra pak, pintadas em preto fosco, é retido no interior das garrafas e transferido para a água através das colunas de PVC, também pintadas em preto. A caixa metálica com vidro ou as garrafas pet, tem como função proteger o interior do coletor das interferências externas, principalmente dos ventos e oscilações da temperatura, dando origem a um ambiente próprio. Apesar de simples, contém detalhes indispensáveis na sua confecção e no seu funcionamento.

O dimensionamento do coletor solar em relação à caixa d’água ou acumulador, é importantíssimo. Para limitarmos a temperatura a níveis que mantenham a rigidez do PVC (temperatura máxima de 55ºC), sem causar o amolecimento dos mesmos, e por conseqüência comprometer a estrutura do coletor solar na parte superior, causando vazamentos. No capítulo 4, item 4.1-Dimensionar o projeto conforme o consumo e região do país, encontrarão as informações de como dimensionar o projeto.

Obs.: Cuidado também com a caixa d’água ou reservatório, se os mesmos forem de materiais com limites de temperatura .

Escolha das garrafas pet, como e qual tamanho cortá-las

Três são os tipos de garrafas que utilizamos na construção do mesmo, dando preferência às garrafas transparentes (cristal) lisas (retas), cinturadas de Coca e de Pepsi. Estamos testando algumas garrafas verdes, que aplicamos num coletor solar e com os resultados alcançados semelhantes ás do tipo cristal. Como a cor verde absorve calor, supostamente causará a degradação da garrafa mais rapidamente, comprometendo a sua transparência. Mas queremos deixar claro que não temos a confirmação de tal degradação, já que as utilizamos a pouco tempo. Como informação, o primeiro coletor solar que instalamos em nossa residência, foi feito com garrafas lisas (retas) tipo cristal, e completou em Abril de 2006 três anos e meio. Nota-se que as mesmas apresentam dilatações entre as garrafas, prejudicando a vedação entre elas, o que não ocorreu com o outro coletor feito á três anos, com garrafas cinturadas (Coca, Pepsi, Sukita).

Para facilitar o corte das garrafas, sugerimos um gabarito simples, ou seja, corte 2 pedaços de tubos em PVC de 100mm: 1 com 29cm e o outro com 31cm . Em seguida faça um corte longitudinal nos 2 tubos, possibilitando a introdução da garrafa no mesmo, definindo o tamanho da garrafa a ser cortada. Sugestão : cortem com estilete.

O tubo de 29cm servirá de medida para o corte das garrafas lisas e as de Pepsi e o tubo de 31cm, apenas para o corte das garrafas de Coca. Fotos abaixo :

Obs.: Mesmo as garrafas de Pepsi e de Coca apresentam tamanhos diferentes por região,

em razão das matrizes onde são sopradas.

Sugestões: após o consumo do refrigerante, lavem a garrafa e deixe escorrer a água. Leve à geladeira por 2min sem a tampa e ao retirar da geladeira, tampe-a rapidamente.

O ar frio no interior da garrafa voltando à temperatura ambiente, causará o aumento do volume, pressurizando a mesma e eliminando o risco de auto-amassar-se quando guardada em lugar frio, até a sua aplicação no coletor solar.

Caso tenham poucas garrafas e entre elas algumas amassadas, poderão aproveitá-las. Adicionem 100ml de água fria, tampe-a e aqueça-a no microondas por 45 segundos. Ao retira-la do forno, gire a mesma na horizontal por uns 10 segundos, deixe-a em pé e só depois com cuidado desenrosque a tampa lentamente para liberar o vapor. Joguem a água fora e deixe a garrafa esfriar sem a tampa. Mas fica a pergunta, porque não usar água quente? – Porque a garrafa sem a pressão do vapor como sustentação, ao receber a água quente deforma-se ainda mais.

Obs.: Nessa operação protejam-se com óculos de proteção, luvas, avental, e em local longe o suficiente de outras pessoas, especialmente crianças.

Caixas tetra pak de 1 litro (de leite, sucos, etc.)

As caixas tetra pak têm em sua composição, 5% de alumínio, 20% de polietileno e 75% de celulose, o que dificulta sua coleta como apenas papel, exigindo portanto equipamentos especiais na separação desses três materiais. São poucas as empresas especializadas em tal processamento, o que desestimula os catadores, apesar de campanhas do principal fabricante (Revista Superinteressante Julho/2004, página 79).

A aplicação delas em nosso projeto oferece excelentes resultados, pois a combinação dos três materiais evita que se deformem na temperatura a que serão submetidas, dentro das garrafas, ao contrário se optássemos por papel comum. Vale lembrar que, quando vazias as caixas devem ser abertas na parte de cima, lavadas e deixadas a escorrer a água, caso contrário, teremos a formação de microorganismos e forte mau cheiro. Para guarda-las, devem ser planificadas, ou seja, achatadas, para tanto basta descolar as orelhas laterais em seus quatro cantos e apertar no corpo da embalagem, deixando-a pronta para os cortes e dobras, diminuindo assim o volume e ocupando menos espaço na estocagem.

Devido á umidade nas caixinhas, é normal a formação de condensação (umidade) no interior das garrafas, nas primeiras horas de exposição ao sol do coletor solar.

Com o propósito de simplificar o corte nas caixas tetra pak, adotamos um único tamanho para os diversos tipos de garrafas, ou seja com 22,5cm de comprimento (Fig.1), e com mais 1 corte de 7cm na parte de baixo da caixa (Fig.2), que servirá de encaixe do gargalo da próxima garrafa. Devemos dobra-la aproveitando os vincos das laterais da mesma (Fig.3), e com mais duas dobras em diagonal na parte de cima (Fig.4), se amolda à curvatura superior interna da garrafa, dando também sustentação à caixa, mantendo-a reta e encostada no tubo de PVC. Façam todos os cortes e dobras antes da pintura.

Devemos pintá-la com tinta esmalte sintético preto fosco, secagem rápida para exteriores e interiores, usada para ferro, madeira, etc. Mas evitem a compra em spray, torna a pintura muito mais cara. Dêem preferência a latas de 1kg, utilizem na aplicação da tinta um rolo de pintura ou pincel. Para um melhor aproveitamento da tinta, espalhem as caixas devidamente planificadas lado a lado, pintando várias de uma só vez.

Obs.: Não usem tinta com brilho, pois comprometerá o desempenho do coletor, uma vez que os raios solares serão em parte refletidos.

Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3

Fig. 4 Fig. 5

Corte, pintura dos tubos, e montagem do coletor

Os tubos das colunas do coletor solar, devem ser cortados de acordo com os tipos de garrafas disponíveis. Vejam abaixo à medida que melhor se enquadra:

100 cm – para colunas com 5 garrafas cinturadas (Pepsi,Sukita)

105 cm – para colunas com 5 garrafas de Coca

Para as garrafas retas, como há muitos modelos, sugerimos que selecionem e

Encontrem a medida necessária

O motivo de aplicarmos no máximo cinco garrafas por coluna, visa não dificultar a instalação do coletor solar em relação à altura da caixa d’água ou reservatório, conforme abordado no item 2.1- Circulação por termo sifão, pois aqui no sul do país exige-se uma maior inclinação em razão da latitude local. Citamos como exemplo Tubarão/SC, cidade onde moramos a latitude é 28º28’ S, enquanto que em Fortaleza, a latitude é 3º43’ S.

Voltaremos ao assunto no item 4-Tópicos referentes à instalação do conjunto.

Antes de pintarmos os tubos das colunas com a mesma tinta aplicada nas caixas, devemos isolar com fita crepe de 19 mm as duas extremidades, onde depois de pintados e a tinta seca, retira-se á fita para o devido encaixe nas conexões tipo te.

Os tubos de 20 mm (1/2) de distanciamento entre colunas, devem ser cortados com 8,5cm e sem pintura. Medida padrão a todos coletores, não importando os tipos de garrafas.

Mas, caso queiram fazer os barramentos superior e inferior mais reforçados do coletor solar e com melhor circulação, apliquem conexões do tipo te com redução de 25mm(3/4) para 20mm(1/2), e os distanciadores entre colunas com tubos de 25mm(3/4) cortados com 8cm.

A montagem é muito simples, se seguirmos a ordem na colocação dos componentes, e tendo o cuidado de usarmos o adesivo, somente nos tubos e conexões da parte superior do coletor onde circula a água quente. Na parte inferior devemos apenas encaixá-los com a ajuda de um martelo de borracha, tornando a manutenção, se necessário, simplesmente desencaixando a barra inferior sem comprometer o tamanho das colunas, pois caso fossem coladas teriam de ser cortadas, e com a perca de todas as conexões e dos tubos de distanciamento.

Evitem dores de cabeça, a qualidade de todos os materiais aplicados no projeto é fundamental. Fiquem atentos, algumas formas de economizar podem custar caro.

Ao iniciarmos a montagem do coletor solar, devemos proceder à colagem das três peças da Fig.1, repetindo a operação no número de colunas do coletor solar. Colem um conjuntinho ao outro até formar cinco colunas. Em seguida insiram as garrafas e as caixas tetra pak (fig.2) nas 5 colunas, não esquecendo de fechar a última garrafa de cada coluna, cortando outra garrafa, mas na parte de cima, do lado da tampa. A seguir, com o barramento inferior previamente montado (Fig.4), é só encaixar e fechar esse módulo.

Recomendamos que para regiões muito frias, devemos preencher a parte de baixo, entre a garrafa e a caixa tetra pak (Fig.3), com algum tipo de isotérmico que não absorva umidade (exemplos: rótulos plásticos, sacolas plásticas).

A razão de optarmos por módulos de 5 colunas, é quanto ao manejo, torna-o extremamente fácil carregá-lo até o local de instalação.

Devemos montar um coletor solar com no máximo com 25 colunas, ou seja, cinco módulos. Este cuidado é para evitarmos tensões nos barramentos, trincando alguma conexão e a possível acumulação de bolhas de ar no barramento superior, o que compromete a circulação da água no coletor solar.

A 1ªgarrafa de cada coluna deve ser vedada, com tiras de borracha (ex.: câmaras de ar) ou fita auto-fusão, pois evita a fuga de calor do interior da coluna e impede que o vento gire as garrafas, tirando as caixas tetra pak da posição voltada para o Sol, comprometendo o rendimento do coletor solar.

Para uma melhor visualização, montaremos a seguir, passo a passo com fotos,

2 colunas de um coletor solar:

Fig.1 Fig.2 Fig.3

Fig.4 Fig.5 Fig.6

Duas colunas (Fig.6) com 4 garrafas retas montadas.

Saiba construir um ar condicionado usando um ventilador, tubos de cobre, mangueira de nível de PVC (de pedreiro) e água gelada. O princípio de funcionamento de um trocador de calor, é simples, é o mesmo princípio utilizado pelos aparelhos comerciais, e é nele que se baseia o projeto.

Você vai precisar de um tubo de cobre de 1/8, 1/4 ou 3/8 de diâmetro, fácil de encontrar em casas de material para construção. No meu projeto 7 metros foram suficientes. Enrole o tubo em espiral na parte de trás do ventilador, prendendo com arame, fita isolante, zip ties, ou o que você achar melhor.

A mangueira, de mesmo diâmetro, deve ser cortada em dois pedaços: um pedaço será encaixado numa das pontas do tubo de cobre para escoar a água aquecida (a ponta da mangueira deve ficar abaixo do balde). O outro será encaixado na outra ponta do tubo e colocado dentro de um balde com água gelada. A água flui naturalmente do balde para a outra ponta da mangueira pelo princípio do termosifão. Vale lembrar que o ventilador não pode ficar muito acima do balde, e nem abaixo. Se não funcionar, use aquelas bombinhas de aquário.

Dicas:
1- Acrescente sal para abaixar o ponto de congelamento da água. Assim a água passa a congelar entre -4ºC e -2ºC, e o aparelho funcionará por mais tempo.
2- Se quiser vento mais frio, faça uma mistura de água e álcool isopropil (meio-a-meio). O ponto de congelamento cai para algo próximo de -20ºC.
3- Use um radiador de carro no lugar dos tubos de cobre para melhorar a eficiência.
4- Para iniciar o processo de troca, o tubo deve estar inteiramente preenchido com água.

Não consome megawatts de energia, não faz aquele barulhão e nem causa problemas respiratórios por causa de ar seco ou filtro sujo. Testado e aprovado.