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**Professor Nuno Oliveira**

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**Cristiana Magalhães – 2018274278**

**Maria Inês Gonçalves – 2018276319**

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**Coimbra, abril 2022**

<logo>Universidade de Coimbra<logo>

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- Introdução ................................................................................................................. 1

- Seleção do Tipo de Coletor ...................................................................................... 1

- Tipos de ligação entre coletores ............................................................................... 2

- Ligações em série .................................................................................................. 2

- Ligações em paralelo ............................................................................................ 3

- Ligação Mista ....................................................................................................... 3

- Panorama Nacional .................................................................................................. 4

- Bibliografia .............................................................................................................. 6

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Um sistema solar térmico resulta da junção de vários componentes, sendo o principal o coletor solar. O coletor solar tem como função converter a radiação solar captada em energia térmica.

Este equipamento é constituído por uma caixa externa com uma cobertura de vidro. Dentro dessa caixa existe uma superfície absorvedora metálica de radiação e tubos, onde circula o fluido térmico. A superfície absorvedora deve ter uma tonalidade escura para que a absorção da radiação seja otimizada e a parcela refletida seja a menor possível.

Os raios solares entram na caixa, através da cobertura de vidro, onde são absorvidos pela superfície absorvedora metálica. Para além disso, o vidro cria um efeito de estufa dentro da caixa que aumenta a absorção de calor. Todo o calor proveniente da radiação é absorvido e transportado pelo fluido térmico até ao reservatório térmico.[1]

Posto isto, existem diversos tipos de tecnologias relativamente aos coletores solares, tais como:[2]

- Coletores de placa plana;

- Coletores com concentrador parabólico;

- Coletores a tubos a vácuo;

- Coletores a ar;

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Na escolha do coletor deve-se ter em conta o tipo de aplicação que se pretende e o seu desempenho. Para isso, deve-se considerar os seguintes aspetos:

- A superfície bruta do coletor a que correspondem as dimensões exteriores;

- A área da superfície de abertura, que é a área através da qual a radiação solar passa;

- A área de captação, que corresponde à área da placa absorvedora.[1]

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Além dos fatores mencionados acima, a seleção de um tipo de coletor depende, também, da gama de temperaturas do processo ou do tipo de instalação, como se pode ver na Tabela 1.

<table>

<thead>

<tr>

<th>Tipo de instalação</th>

<th>Temperatura de utilização</th>

<th>Tipo de coletor</th>

</tr>

</thead>

<tbody>

<tr>

<td>Piscinas/Estufas</td>

<td>&lt; 30°C</td>

<td>

Plano sem cobertura<br>

Plano (preto baço)<br>

Plano (seletivo)

</td>

</tr>

<tr>

<td>Águas sanitárias e pré-aquecimento industrial</td>

<td>&lt; 60°C</td>

<td>

Plano (preto baço)<br>

Plano (seletivo)<br>

CPC (Baixa concentração)

</td>

</tr>

<tr>

<td>Pré-aquecimento industrial</td>

<td>&gt; 60°C</td>

<td>

CPC (Baixa concentração)<br>

CPC (Alta concentração)<br>

Tubos de vácuo<br>

Outros concentradores

</td>

</tr>

</tbody>

</table>

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Por vezes, torna-se complicado colocar apenas um coletor solar nas instalações solares térmicas que consiga cumprir os requisitos necessários da instalação, e por isso mesmo, existe a necessidade de ligar os coletores entre si, de forma a garantir baixas potências de bombeamento e uma produção uniforme de calor por todos os coletores. Como tal, existem diferentes tipos de ligações entre coletores, como ligações em série, paralelo e misto [4], [5].

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A ligação em série dos coletores baseia-se em conectar a saída da fonte quente do primeiro coletor à entrada da fonte fria do segundo coletor e assim sucessivamente (Figura 1), acabando por passar todo o fluido de transferência de calor por todos os coletores [4]. No entanto, este tipo de ligação tem um nível de rendimento baixo, uma vez que ele vai diminuindo à medida que atravessa os coletores e apresenta um número limitado de coletores possíveis de montar em série. Dada a simplicidade do processo, a instalação é simples e tem poucos custos [5].

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No caso das ligações em paralelo dos coletores, uma parte do fluido de transferência de calor passa por cada coletor, funcionando de forma independente[^4]. Como se vê na Figura 2, existem diferentes linhas, as linhas de admissão e as linhas de escoamento comum, sendo que cada coletor apresenta as duas.

Neste tipo de ligação, a linha de admissão deve ser feita de forma invertida para reduzir as perdas térmicas e atingir um equilíbrio hidráulico. Assim, as ligações em paralelo dos coletores apresentam:

- Um bom rendimento térmico,

- Uma perda de carga baixa,

- Um número ilimitado de coletores que se podem instalar.

No entanto, apresentam maiores custos do que o tipo de ligação em série[^5].


Por fim, o tipo de ligação mista caracteriza-se como a junção de ligações em paralelo e série entre coletores (Figura 3). A ligação mista é o tipo de ligação recomendado nos casos em que as instalações requerem necessidades mais elevadas, como por exemplo, ser de grandes dimensões e assim tornar a distribuição do fluido de transferência de calor o mais uniforme possível[^4][^5].

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Portugal é um país privilegiado, no que toca às condições atmosféricas, tendo um número de horas de exposição e radiação solar por ano bastante propício à utilização de sistemas solares térmicos, como se pode observar na Figura 4.


Nos últimos anos, a instalação de sistemas solares térmicos de baixa temperatura tem vindo a aumentar devido a todos os fatores referidos anteriormente e também, devido a alguns incentivos financeiros dados pelo governo, como por exemplo nos anos de 2009 e 2010.

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A nível industrial, com a realização da Auditoria Energética e com a elaboração dos Planos de Racionalização de Energia, foi possível verificar que é viável a utilização de energia térmica com períodos de amortização aceitáveis. Estas centrais térmicas podem suprir até 35% das necessidades de energia térmica, tendo assim um retorno do investimento ao fim de 8 anos.

Por exemplo, quando é necessária a acumulação de água a 60ºC verifica-se que um sistema solar térmico para o pré-aquecimento desta água reduz os custos operacionais e assim, consegue-se aumentar a competitividade entre empresas [6].

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[1] RIBEIRO, Vítor Bruno Marques - DIMENSIONAMENTO DE INSTALAÇÕES SOLARES TÉRMICAS EM EDIFÍCIOS Projeto e análise de viabilidade económica. Porto. 2014. Dissertação apresentada à Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto.

[2] Utilização de Coletores Solares para a Produção de Calor de Processo Industrial. DGGE/IP-AQSpP ed. Lisboa, 2004. ISBN 9728268300. Disponível em: [http://www.energiasrenovaveis.com/images/upload/AQSindustria.pdf](http://www.energiasrenovaveis.com/images/upload/AQSindustria.pdf)

[3] Góis, José, Apontamentos Instalações e Equipamentos Industriais, Departamento de Engenharia Química, Universidade de Coimbra, Ano Letivo 2020/2021.

[4] Master Plumbers and Mechanical Services Association of Australia (MPMSAA) and Sustainability Victoria (SV), 2009, Large Scale Solar Thermal Systems Design Handbook.

[5] SILVA, Miguel Martins da – Execução de um projeto solar térmico para uma instalação de A.Q.S. da Escola Básica Guilherme Stephens. Lisboa. 2012. Dissertação apresentada ao Instituto Superior de Engenharia de Lisboa.

[6] SOLAR TÉRMICO. UMA OPORTUNIDADE PARA PORTUGAL. Disponível em: [https://www.iep.pt/solar-termico-uma-oportunidade-para-portugal/](https://www.iep.pt/solar-termico-uma-oportunidade-para-portugal/). Consultado a 2/04/2022.

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