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3 | title: Coletores solares |
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| 4 | author: |
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| 5 | - Cristiana Magalhães – 2018274278 |
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| 6 | - Maria Inês Gonçalves – 2018276319 |
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| 7 | date: 2022-04-20 |
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| 8 | tags: #utilidades |
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12 | # Coletores solares |
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14 | - **Autor**: |
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| 15 | - Cristiana Magalhães – 2018274278 |
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| 16 | - Maria Inês Gonçalves – 2018276319 |
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| 17 | - **Data**: 2022-04-20 |
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21 | ## Introdução |
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23 | Um sistema solar térmico resulta da junção de vários componentes, sendo |
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| 24 | o principal o coletor solar. O coletor solar tem como função converter a |
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| 25 | radiação solar captada em energia térmica. |
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27 | Este equipamento é constituído por uma caixa externa com uma cobertura |
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| 28 | de vidro. Dentro dessa caixa existe uma superfície absorvedora metálica |
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| 29 | de radiação e tubos, onde circula o fluido térmico. A superfície |
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| 30 | absorvedora deve ter uma tonalidade escura para que a absorção da |
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| 31 | radiação seja otimizada e a parcela refletida seja a menor possível. |
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| 33 | 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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| 35 | Posto isto, existem diversos tipos de tecnologias relativamente aos coletores solares, tais como:[2] |
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| 37 | - Coletores de placa plana; |
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| 38 | - Coletores com concentrador parabólico; |
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| 39 | - Coletores a tubos a vácuo; |
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| 40 | - Coletores a ar; |
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| 44 | # Seleção do Tipo de Coletor |
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| 46 | 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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| 48 | - A superfície bruta do coletor a que correspondem as dimensões exteriores; |
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| 49 | - A área da superfície de abertura, que é a área através da qual a radiação solar passa; |
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| 50 | - A área de captação, que corresponde à área da placa absorvedora.[1] |
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53 | 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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55 | ###### Tabela 1 - Tipo de coletor para cada tipo de instalação e a sua temperatura de utilização [3] |
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| 57 | <table> |
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| 58 | <thead> |
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| 59 | <tr> |
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| 60 | <th>Tipo de instalação</th> |
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| 61 | <th>Temperatura de utilização</th> |
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| 62 | <th>Tipo de coletor</th> |
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| 63 | </tr> |
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| 64 | </thead> |
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| 65 | <tbody> |
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| 66 | <tr> |
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| 67 | <td>Piscinas/Estufas</td> |
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| 68 | <td>< 30°C</td> |
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| 69 | <td> |
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| 70 | Plano sem cobertura<br> |
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| 71 | Plano (preto baço)<br> |
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| 72 | Plano (seletivo) |
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| 73 | </td> |
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| 74 | </tr> |
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| 75 | <tr> |
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| 76 | <td>Águas sanitárias e pré-aquecimento industrial</td> |
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| 77 | <td>< 60°C</td> |
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| 78 | <td> |
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| 79 | Plano (preto baço)<br> |
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| 80 | Plano (seletivo)<br> |
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| 81 | CPC (Baixa concentração) |
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| 82 | </td> |
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| 83 | </tr> |
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| 84 | <tr> |
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| 85 | <td>Pré-aquecimento industrial</td> |
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| 86 | <td>> 60°C</td> |
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| 87 | <td> |
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| 88 | CPC (Baixa concentração)<br> |
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| 89 | CPC (Alta concentração)<br> |
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| 90 | Tubos de vácuo<br> |
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| 91 | Outros concentradores |
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| 92 | </td> |
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| 93 | </tr> |
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| 94 | </tbody> |
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| 95 | </table> |
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| 97 | --- |
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| 99 | ## Tipos de ligação entre coletores |
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| 101 | 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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| 105 | ## Ligações em série |
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| 107 | 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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111 | ![Figura 1 - Ligação em série de coletores [5] ](./Colectores_Solares-002.png) |
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113 | *Figura 1-* Ligação em série de coletores [5] |
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| 115 | ## Ligações em Paralelo |
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117 | 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. |
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119 | 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]. |
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121 | ![Figura 2 - Ligação em paralelo de coletores [5] ](./Colectores_Solares-003.png) |
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| 123 | *Figura 2-* Ligação em paralelo de coletores [5] |
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| 125 | ## Ligação Mista |
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127 | 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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129 | ![Figura 3 - Ligação mista de coletores [5] ](./Colectores_Solares-005.png) |
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| 131 | *Figura 3-* Ligação mista de coletores [5] |
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135 | ### Panorama Nacional |
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| 137 | 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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139 | ![Figura 4 - Distribuição das horas de sol e da radiação em Portugal, respetivamente [3] ](./Colectores_Solares-004.png) |
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| 141 | *Figura 4-* Distribuição das horas de sol e da radiação em Portugal, respetivamente [3] |
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| 144 | 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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148 | 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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| 150 | 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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154 | # Bibliografia |
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| 156 | [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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| 157 | ||||||||
| 158 | [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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| 159 | ||||||||
| 160 | [3] Góis, José, Apontamentos Instalações e Equipamentos Industriais, Departamento de Engenharia Química, Universidade de Coimbra, Ano Letivo 2020/2021. |
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| 161 | ||||||||
| 162 | [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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| 163 | ||||||||
| 164 | [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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| 166 | [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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