Coletores Solares
Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade de Coimbra
Departamento de Engenharia Química
Mestrado em Engenharia Química
Tarefa 1
Intensificação e Integração de Processos
Professor Nuno Oliveira
Cristiana Magalhães – 2018274278
Maria Inês Gonçalves – 2018276319
Coimbra, abril 2022
# Índice
- 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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# Introdução
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;
Seleção do Tipo de Coletor
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.
Tabela 1 - Tipo de coletor para cada tipo de instalação e a sua temperatura de utilização [3]
| Tipo de instalação | Temperatura de utilização | Tipo de coletor |
|---|---|---|
| Piscinas/Estufas | < 30°C |
Plano sem cobertura Plano (preto baço) Plano (seletivo) |
| Águas sanitárias e pré-aquecimento industrial | < 60°C |
Plano (preto baço) Plano (seletivo) CPC (Baixa concentração) |
| Pré-aquecimento industrial | > 60°C |
CPC (Baixa concentração) CPC (Alta concentração) Tubos de vácuo Outros concentradores |
Tipos de ligação entre coletores
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].
Ligações em série
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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# Ligações em Série e Paralelo de Coletores
![Figura 1 - Ligação em série de coletores [5]](/Utilidades%20industriais/Equipamentos/Coletores%20Solares/./Colectores_Solares-002.png)
Figura 1- Ligação em série de coletores [5]
Ligações em Paralelo
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].
![Figura 2 - Ligação em paralelo de coletores [5]](/Utilidades%20industriais/Equipamentos/Coletores%20Solares/./Colectores_Solares-003.png)
Figura 2- Ligação em paralelo de coletores [5]
Ligação Mista
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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### Panorama Nacional
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.
 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/. Consultado a 2/04/2022.
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