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title: Coletores solares
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author:
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- Cristiana Magalhães – 2018274278
6
- Maria Inês Gonçalves – 2018276319
7
date: 2022-04-20
8
tags: #utilidades
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# Coletores solares
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- **Autor**:
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- Cristiana Magalhães – 2018274278
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- Maria Inês Gonçalves – 2018276319
17
- **Data**: 2022-04-20
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## Introdução
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Um sistema solar térmico resulta da junção de vários componentes, sendo
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o principal o coletor solar. O coletor solar tem como função converter a
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radiação solar captada em energia térmica.
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Este equipamento é constituído por uma caixa externa com uma cobertura
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de vidro. Dentro dessa caixa existe uma superfície absorvedora metálica
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de radiação e tubos, onde circula o fluido térmico. A superfície
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absorvedora deve ter uma tonalidade escura para que a absorção da
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radiação seja otimizada e a parcela refletida seja a menor possível.
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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]
34
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Posto isto, existem diversos tipos de tecnologias relativamente aos coletores solares, tais como:[2]
36
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- Coletores de placa plana;
38
- Coletores com concentrador parabólico;
39
- Coletores a tubos a vácuo;
40
- Coletores a ar;
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---
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# Seleção do Tipo de Coletor
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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:
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- A superfície bruta do coletor a que correspondem as dimensões exteriores;
49
- A área da superfície de abertura, que é a área através da qual a radiação solar passa;
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- 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.
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###### Tabela 1 - Tipo de coletor para cada tipo de instalação e a sua temperatura de utilização [3]
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<table>
58
<thead>
59
<tr>
60
<th>Tipo de instalação</th>
61
<th>Temperatura de utilização</th>
62
<th>Tipo de coletor</th>
63
</tr>
64
</thead>
65
<tbody>
66
<tr>
67
<td>Piscinas/Estufas</td>
68
<td>&lt; 30°C</td>
69
<td>
70
Plano sem cobertura<br>
71
Plano (preto baço)<br>
72
Plano (seletivo)
73
</td>
74
</tr>
75
<tr>
76
<td>Águas sanitárias e pré-aquecimento industrial</td>
77
<td>&lt; 60°C</td>
78
<td>
79
Plano (preto baço)<br>
80
Plano (seletivo)<br>
81
CPC (Baixa concentração)
82
</td>
83
</tr>
84
<tr>
85
<td>Pré-aquecimento industrial</td>
86
<td>&gt; 60°C</td>
87
<td>
88
CPC (Baixa concentração)<br>
89
CPC (Alta concentração)<br>
90
Tubos de vácuo<br>
91
Outros concentradores
92
</td>
93
</tr>
94
</tbody>
95
</table>
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---
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## Tipos de ligação entre coletores
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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].
102
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---
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## Ligações em série
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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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b88654 Francisca Ferreira 2025-03-11 16:01:24
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![Figura 1 - Ligação em série de coletores [5] ](./Colectores_Solares-002.png)
a0f5b2 Francisca Ferreira 2025-03-11 16:00:59
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eae767 Francisca Ferreira 2025-03-11 16:00:39
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*Figura 1-* Ligação em série de coletores [5]
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## Ligações em Paralelo
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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.
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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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f02161 Francisca Ferreira 2025-03-11 16:02:17
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![Figura 2 - Ligação em paralelo de coletores [5] ](./Colectores_Solares-003.png)
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*Figura 2-* Ligação em paralelo de coletores [5]
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## Ligação Mista
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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
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bbef2c Francisca Ferreira 2025-03-11 16:03:43
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![Figura 3 - Ligação mista de coletores [5] ](./Colectores_Solares-005.png)
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*Figura 3-* Ligação mista de coletores [5]
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### Panorama Nacional
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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.
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3c0844 Francisca Ferreira 2025-03-11 16:04:42
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![Figura 4 - Distribuição das horas de sol e da radiação em Portugal, respetivamente [3] ](./Colectores_Solares-004.png)
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*Figura 4-* Distribuição das horas de sol e da radiação em Portugal, respetivamente [3]
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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.
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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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# 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.
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)
159
160
[3] Góis, José, Apontamentos Instalações e Equipamentos Industriais, Departamento de Engenharia Química, Universidade de Coimbra, Ano Letivo 2020/2021.
161
162
[4] Master Plumbers and Mechanical Services Association of Australia (MPMSAA) and Sustainability Victoria (SV), 2009, Large Scale Solar Thermal Systems Design Handbook.
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.
165
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.