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2025-02-27 00:11:17 Nuno Oliveira: Manual git upload.
/dev/null .. Utilidades industriais.md
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+ # Utilidades industriais
/dev/null .. Utilidades industriais/Equipamentos.md
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+ # Equipamentos
/dev/null .. Utilidades industriais/Equipamentos/Aquecimento solar.md
@@ 0,0 1,251 @@
+ # Aquecimento solar
+
+ ## Trabalho Realizado por:
+
+ Diogo Guerreiro, João Coutinho.
+
+
+ ## Introdução
+
+ Um sistema de aquecimento solar, geralmente designado por coletor solar,
+ transfere energia térmica, através da absorção da radiação solar
+ aumentada pelo efeito de estufa, para um fluido, seja ar ou uma mistura
+ de água e anticongelante, de forma a aumentar a sua temperatura.
+
+
+ ## Aplicações
+
+ Os sistemas de aquecimento solar têm várias aplicações, quer a nível doméstico
+ como a nível industrial. Ao nível industrial, os sistemas de aquecimento solar
+ podem ser utilizados em indústrias que requerem energia sob a forma de calor
+ numa gama de temperaturas média e média-alta, entre 80º C e 250º C, mais
+ concretamente nas indústrias alimentar, têxtil, pasta e papel e química.
+
+ Os processos que se adequam ao consumo de energia térmica solar podem-se
+ identificar como:
+
+ - Aquecimento de banhos para líquidos para lavagem, tinturaria ou
+ processos químicos.
+ - Aquecimento de ar para processos de secagem.
+ - Geração de vapor de baixa pressão.
+
+
+ ## Coletores de placa plana
+
+ Os coletores de placa plana são os tipos de colectores solares mais
+ comuns e o seu princípio de funcionamento é relativamente simples e,
+ tendo uma superfície plana escura que absorve a energia térmica por
+ radiação por via da incidência dos raios solar.
+
+ A superfície de um coletor solar de placa plana é normalmente
+ constituída por uma placa de cobre ou alumínio, escurecidos
+ quimicamente, de forma a absorver o máximo de energia solar. A energia
+ absorvida por esta placa é depois transferida através de condução
+ térmica para um fluido de transporte, que circula em tubos de cobre que
+ percorrem toda a placa, de modo a garantirem uma área de transferência
+ de calor maior.
+
+ A base da estrutura que sustenta o sistema é feita de uma material
+ isolante que permite minorar as possíveis perdas de energias. O topo da
+ estrutura, que vai cobrir a placa é composto de plástico ou vidro
+ translúcido, de forma a proteger a placa e a permitir a entrada dos
+ raios solares. Entre a placa e a superfície translúcida existe ar, que
+ forma um isolamento e reduz as perdas de calor para o exterior [^1].
+
+ ![Coletor de placa plana](./image1.png)
+
+ _Figura 1 - Coletor Placa Plana._
+
+
+ ## Coletores com concentrador parabólico
+
+ Os coletores solares com concentrador parabólico (CPC) apresentam uma
+ curvatura côncava, designada de concentrador, que permite focar todos os
+ raios solares incidentes, independentemente do local onde incidem, no
+ tubo onde circula o fluido. Desta forma atinge-se uma temperatura maior
+ que nos coletores de placa plana.
+
+ Os CPC apresentam superfícies de elevados comprimentos que refletem os
+ raios solares para um tubo central, onde circula o fluido, para o qual é
+ transferida a energia absorvida pela radiação solar reflectida. Este
+ tubo é composto por uma superfície exterior transparente que permite a
+ entrada dos raios solares e minimiza a dissipação da energia ali
+ concentrada. A parte interna do tubo é composta por um material de cor
+ escura e com grande capacidade de absorção.
+
+ O concentrador nos CPC permite que a energia solar recebida no tubo
+ aumente por metro quadrado, o que, juntamente com a menor área de
+ absorção comparativamente a outros tipos de coletores, resulta numa
+ maior eficiência, sendo possível atingir temperaturas de aquecimento de
+ cerca 200ºC.
+
+ Devido ao fato do coletor não ser plano, o ângulo de incidência torna-se
+ mais relevante que nos coletores de placas planas, o que torna este tipo
+ de equipamentos limitados em determinadas condições, tal como dias
+ nublados [^2].
+
+ ![Concentrador parabólico](./image2.png)
+
+ _Figura 2 - Funcionamento Coletor Concentrador Parabólico._
+
+ ![Coletor concentrador parabólico](./image3.png)
+
+ _Figura 3 - Coletor Concentrador Parabólico._
+
+
+ ## Coletores a Tubos de Vácuo
+
+ Os coletores de tubos a vácuo (CTV) são constituídos por um sistema de
+ tubos dentro dos quais existe vácuo, que é o melhor isolante conhecido,
+ de modo a reduzir as perdas térmicas e atingir uma maior temperatura de
+ aquecimento.
+
+ O vácuo no interior dos tubos funciona como uma camada isolante,
+ minimizando a transferência de calor para o exterior por mecanismos de
+ conveção e condução, o que resulta numa maior temperatura de operação. O
+ isolamento é assim mais eficaz que aquele apresentado nos outros tipos
+ de coletores, particularmente em climas mais frios. Em situações com
+ climas mais quentes, a sua utilização pode ser também vantajosa, quando
+ são requeridas maiores temperaturas de operação, como no caso de
+ processos industriais.
+
+ A existência de vácuo, que pode durar 25 anos ou mais, também leva a uma
+ maior durabilidade dos componentes, especificamente, a camada refletora
+ que se encontra dentro dos tubos e que não se irá degradar enquanto
+ existir vácuo dentro dos tubos.
+
+ O aquecimento da água nos CTV pode ser realizado por via direta ou
+ indireta.
+
+ No aquecimento por via direta, a água a aquecer circula diretamente num
+ tubo no interior do tubo a vácuo, existindo desta forma um aquecimento
+ direto da água. O funcionamento deste tipo de coletores é semelhante aos
+ coletores planos com a exceção da existência de vácuo no interior dos
+ tubos.
+
+ No aquecimento por via indireta, existe um tubo metálico, _heatpipe_, no
+ interior dos tubos de vácuo ligado a uma placa absorvedora e dentro do
+ qual circula uma mistura de água e anticongelante. Esta mistura
+ é aquecida até ao ponto de mudança de fase sendo o vapor formado
+ condensado num permutador de calor no topo dos tubos, onde o calor
+ latente de evaporação é usado para aquecer a água. Este conjunto dos
+ tubos e condensador encontra-se isolado de forma a reduzir as perdas
+ energéticas [^6], [^7], [^8], [^9].
+
+ ![Heatpipe](./image4.jpeg)
+
+ _Figura 4 - Funcionamento com heatpipe._
+
+ ![Escoamento direto](./image5.gif)
+
+ _Figura 5 - Funcionamento com escoamento direto._
+
+ ![CTV](./image6.jpeg)
+
+ _Figura 6 - Coletores a Tubos de Vácuo._
+
+
+ ## Coletores a ar
+
+ Os coletores a ar, de forma semelhante aos coletores planos, aquecem
+ diretamente o ar por via da exposição direta à radiação solar. Estes são
+ geralmente constituídos por um material que absorve a radiação solar e
+ transfere essa energia térmica por condução e para o ar que circula no
+ interior do coletor.
+
+ Esse ar aquecido pode ser utilizado para aquecimento de divisões ou para
+ fins processuais, como para processos de secagem, recorrendo-se ao uso
+ de ventoinhas para a sua distribuição.
+
+ Estes coletores podem-se dividir em vários tipos, de acordo com o tipo
+ de escoamento, natural ou forçado e a presença de cobertura na
+ superfície exterior.
+
+ No escoamento forçado sem cobertura, o ar ambiente exterior entra na
+ placa absorvedora perfurada onde é aquecido no seu interior e
+ distribuído por via de uma ventoinha.
+
+ No escoamento natural com cobertura, o ar ambiente interior é
+ recirculado através do espaço entre a cobertura e a placa absorvedora
+ onde é aquecido. A circulação destas correntes de ar frio e quente é
+ devida a uma diferença de densidade do ar, função da sua temperatura.
+
+ Além do aquecimento do ar ambiente e aquecimento processual, os
+ coletores a ar podem também ser usados no arrefecimento ambiente
+ noturno, onde o ar ambiente interior quente é recirculado através do
+ coletor e transfere energia para o exterior via radiação térmica,
+ promovendo o seu arrefecimento [^10].
+
+ ![Escoamento forçado](./image7.gif)
+
+ _Figura 7 - Escoamento forçado sem cobertura._
+
+ ![Escoamento natural](./image8.gif)
+
+ _Figura 8 - Escoamento natural com cobertura._
+
+
+ ## Vantagens e desvantagens da utilização de coletores solares
+
+ **Vantagens da utilização de coletores solares**
+
+ - Tecnologia renovável e não poluente
+ - Substitui os combustíveis fósseis
+ - Baixa manutenção
+ - Retorno do investimento
+ - Versatilidade geográfica
+ - Permite autossuficiência por parte do utilizador
+
+ **Desvantagens da utilização de coletores solares**
+
+ - Investimento inicial considerável
+ - Não satisfaz inteiramente as necessidades energéticas do consumidor
+ - Impossibilidade de produzi energia durante o período noturno
+ - Necessidade de utilização de baterias para acumulação de energia
+ - Eficiência dependente das condições meteorológicas
+ - Baixa produtividade nos meses de Inverno [^11].
+
+
+ ## Panorama Nacional
+
+ Portugal apresenta-se como um dos países da Europa com maior número de
+ horas de sol por ano, tornando as tecnologias de aproveitamento de luz
+ solar uma opção bastante viável.
+
+ Em 2009, o governo lançou incentivos à compra de tecnologias de
+ aproveitamento da luz solar, tendo sido instalados cerca de 180 000
+ m<sup>2</sup> de nova área, só no ano de 2010.
+
+ Os avanços no desenvolvimento dos coletores solares e as melhorias nas
+ suas eficiências têm também servido de incentivo ao aumento da sua
+ utilização. Porém os valores de área coberta são muito baixos e existe
+ uma grande margem de progressão que pode ser feita. Portugal tem as
+ condições geográficas e meteorológicas ideias para tirar o melhor
+ partido deste tipo de tecnologias.
+
+
+ ## Referências
+
+ [^1]: Alternative Energy Tutorials, [Flat Plate
+ Collector](http://www.alternative-energy-tutorials.com/solar-hot-water/flat-plate-collector.html),
+ Consultado a 24/2/2019.
+
+ [^2]: Alternative Energy Tutorials, [Parabolic Trough Reflector](http://www.alternative-energy-tutorials.com/solar-hot-water/parabolic-trough-reflector.html), Consultado a 25/2/2019.
+
+ [^3]: [SkyFuel](http://www.skyfuel.com/), Consultado a 25/2/2019.
+
+ [^4]: [Revista Renováveis Magazine Nº 31 - 3º Trimestre de 2017](https://issuu.com/wendelrocha2/docs/renovaveis-magazine-3trimestre-2017), Consultado a 25/2/2019.
+
+ [^5]: **R.K. Musunuri**, **D. Sánchez**, **R. Rodriguez**, _Solar Thermal Energy_, **Energy Engineering**, University of Gavle, October (2007).
+
+ [^6]: [Evacuated Tube Collectors](http://www.solar365.com/solar/thermal/evacuated-tube-collectors), Consultado a 25/2/2019.
+
+ [^7]: [Solar Evacuated Tube Collectors for Hot Water](http://www.alternative-energy-tutorials.com/solar-hot-water/evacuated-tube-collector.html), Consultado a 25/2/2019.
+
+ [^8]: **Lun Jiang**, **Roland Winston**, [Integrated nonimaging optical design for evacuated tube solar thermal collector](http://ucsolar.org/files/public/documents/Poster-1.pdf), Consultado a 25/2/2019.
+
+ [^9]: **F. Mahjouri**, [Vacuum Tube Liquid-Vapor (Heat-Pipe) Collectors](https://www.sssolar.co.za/docs/vacuum%20tube%20paper.pdf), Columbia, Maryland (2004).
+
+ [^10]: Ministry of Agriculture, Food and Rural Affairs, [Solar Facts](http://www.omafra.gov.on.ca/english/engineer/facts/sol_air.htm), Ontario, Canada, Consultado a 25/2/2019.
+
+ [^11]: [Solar Power Advantages and Disadvantages](https://www.sepco-solarlighting.com/blog/bid/115086/Solar-Power-Advantages-and-Disadvantages), Consultado a 25/2/2019.
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