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71a1e5 | Francisca Ferreira | 2025-03-11 15:58:17 | 1 | --- |
b6a4cd | Nuno Oliveira | 2025-03-11 23:32:24 | 2 | title: Coletores solares |
3 | author: |
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4 | - Cristiana Magalhães – 2018274278 |
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5 | - Maria Inês Gonçalves – 2018276319 |
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6 | date: 2022-04-20 |
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7 | tags: #utilidades |
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71a1e5 | Francisca Ferreira | 2025-03-11 15:58:17 | 8 | --- |
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b6a4cd | Nuno Oliveira | 2025-03-11 23:32:24 | 10 | # Coletores solares |
71a1e5 | Francisca Ferreira | 2025-03-11 15:58:17 | 11 | |
b6a4cd | Nuno Oliveira | 2025-03-11 23:32:24 | 12 | ## Introdução |
71a1e5 | Francisca Ferreira | 2025-03-11 15:58:17 | 13 | |
b6a4cd | Nuno Oliveira | 2025-03-11 23:32:24 | 14 | Um sistema solar térmico resulta da junção de vários componentes, sendo |
15 | o principal o coletor solar. O coletor solar tem como função converter a |
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16 | radiação solar captada em energia térmica. |
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71a1e5 | Francisca Ferreira | 2025-03-11 15:58:17 | 17 | |
b6a4cd | Nuno Oliveira | 2025-03-11 23:32:24 | 18 | Este equipamento é constituído por uma caixa externa com uma cobertura |
19 | de vidro. Dentro dessa caixa existe uma superfície absorvedora metálica |
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20 | de radiação e tubos, onde circula o fluido térmico. A superfície |
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21 | absorvedora deve ter uma tonalidade escura para que a absorção da |
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22 | radiação seja otimizada e a parcela refletida seja a menor possível. |
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71a1e5 | Francisca Ferreira | 2025-03-11 15:58:17 | 23 | |
24 | 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] |
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26 | Posto isto, existem diversos tipos de tecnologias relativamente aos coletores solares, tais como:[2] |
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28 | - Coletores de placa plana; |
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29 | - Coletores com concentrador parabólico; |
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30 | - Coletores a tubos a vácuo; |
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31 | - Coletores a ar; |
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35 | # Seleção do Tipo de Coletor |
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37 | 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: |
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39 | - A superfície bruta do coletor a que correspondem as dimensões exteriores; |
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40 | - A área da superfície de abertura, que é a área através da qual a radiação solar passa; |
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41 | - A área de captação, que corresponde à área da placa absorvedora.[1] |
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759ee0 | Francisca Ferreira | 2025-03-11 16:05:39 | 43 | |
71a1e5 | Francisca Ferreira | 2025-03-11 15:58:17 | 44 | 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. |
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192613 | Francisca Ferreira | 2025-03-11 16:28:16 | 46 | ###### Tabela 1 - Tipo de coletor para cada tipo de instalação e a sua temperatura de utilização [3] |
71a1e5 | Francisca Ferreira | 2025-03-11 15:58:17 | 47 | |
48 | <table> |
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49 | <thead> |
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50 | <tr> |
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51 | <th>Tipo de instalação</th> |
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52 | <th>Temperatura de utilização</th> |
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53 | <th>Tipo de coletor</th> |
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54 | </tr> |
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55 | </thead> |
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56 | <tbody> |
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57 | <tr> |
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58 | <td>Piscinas/Estufas</td> |
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59 | <td>< 30°C</td> |
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60 | <td> |
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61 | Plano sem cobertura<br> |
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62 | Plano (preto baço)<br> |
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63 | Plano (seletivo) |
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64 | </td> |
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65 | </tr> |
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66 | <tr> |
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67 | <td>Águas sanitárias e pré-aquecimento industrial</td> |
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68 | <td>< 60°C</td> |
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69 | <td> |
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70 | Plano (preto baço)<br> |
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71 | Plano (seletivo)<br> |
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72 | CPC (Baixa concentração) |
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73 | </td> |
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74 | </tr> |
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75 | <tr> |
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76 | <td>Pré-aquecimento industrial</td> |
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77 | <td>> 60°C</td> |
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78 | <td> |
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79 | CPC (Baixa concentração)<br> |
|||
80 | CPC (Alta concentração)<br> |
|||
81 | Tubos de vácuo<br> |
|||
82 | Outros concentradores |
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83 | </td> |
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84 | </tr> |
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85 | </tbody> |
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86 | </table> |
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87 | ||||
88 | --- |
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90 | ## Tipos de ligação entre coletores |
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92 | 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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96 | ## Ligações em série |
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98 | 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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641ded | Francisca Ferreira | 2025-03-11 16:06:27 | 100 | |
71a1e5 | Francisca Ferreira | 2025-03-11 15:58:17 | 101 | |
b88654 | Francisca Ferreira | 2025-03-11 16:01:24 | 102 | ![Figura 1 - Ligação em série de coletores [5] ](./Colectores_Solares-002.png) |
a0f5b2 | Francisca Ferreira | 2025-03-11 16:00:59 | 103 | |
eae767 | Francisca Ferreira | 2025-03-11 16:00:39 | 104 | *Figura 1-* Ligação em série de coletores [5] |
71a1e5 | Francisca Ferreira | 2025-03-11 15:58:17 | 105 | |
106 | ## Ligações em Paralelo |
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cfa670 | Francisca Ferreira | 2025-03-11 16:30:39 | 108 | 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. |
71a1e5 | Francisca Ferreira | 2025-03-11 15:58:17 | 109 | |
cfa670 | Francisca Ferreira | 2025-03-11 16:30:39 | 110 | 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 e um número ilimitado de coletores que se podem instalar. No entanto, apresentam maiores custos do que o tipo de ligação em série[5]. |
71a1e5 | Francisca Ferreira | 2025-03-11 15:58:17 | 111 | |
f02161 | Francisca Ferreira | 2025-03-11 16:02:17 | 112 | ![Figura 2 - Ligação em paralelo de coletores [5] ](./Colectores_Solares-003.png) |
113 | ||||
114 | *Figura 2-* Ligação em paralelo de coletores [5] |
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71a1e5 | Francisca Ferreira | 2025-03-11 15:58:17 | 115 | |
116 | ## Ligação Mista |
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f72eb3 | Francisca Ferreira | 2025-03-11 16:31:08 | 118 | 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]. |
7d6ab8 | Francisca Ferreira | 2025-03-11 16:03:21 | 119 | |
bbef2c | Francisca Ferreira | 2025-03-11 16:03:43 | 120 | ![Figura 3 - Ligação mista de coletores [5] ](./Colectores_Solares-005.png) |
7d6ab8 | Francisca Ferreira | 2025-03-11 16:03:21 | 121 | |
122 | *Figura 3-* Ligação mista de coletores [5] |
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71a1e5 | Francisca Ferreira | 2025-03-11 15:58:17 | 123 | |
641ded | Francisca Ferreira | 2025-03-11 16:06:27 | 124 | |
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71a1e5 | Francisca Ferreira | 2025-03-11 15:58:17 | 126 | ### Panorama Nacional |
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128 | 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. |
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3c0844 | Francisca Ferreira | 2025-03-11 16:04:42 | 130 | ![Figura 4 - Distribuição das horas de sol e da radiação em Portugal, respetivamente [3] ](./Colectores_Solares-004.png) |
131 | ||||
132 | *Figura 4-* Distribuição das horas de sol e da radiação em Portugal, respetivamente [3] |
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71a1e5 | Francisca Ferreira | 2025-03-11 15:58:17 | 133 | |
134 | ||||
135 | 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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641ded | Francisca Ferreira | 2025-03-11 16:06:27 | 137 | |
138 | ||||
71a1e5 | Francisca Ferreira | 2025-03-11 15:58:17 | 139 | 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. |
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141 | 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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142 | ||||
641ded | Francisca Ferreira | 2025-03-11 16:06:27 | 143 | |
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71a1e5 | Francisca Ferreira | 2025-03-11 15:58:17 | 145 | # Bibliografia |
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147 | [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. |
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148 | ||||
149 | [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) |
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150 | ||||
151 | [3] Góis, José, Apontamentos Instalações e Equipamentos Industriais, Departamento de Engenharia Química, Universidade de Coimbra, Ano Letivo 2020/2021. |
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152 | ||||
153 | [4] Master Plumbers and Mechanical Services Association of Australia (MPMSAA) and Sustainability Victoria (SV), 2009, Large Scale Solar Thermal Systems Design Handbook. |
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154 | ||||
155 | [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. |
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156 | ||||
157 | [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. |