--- title: Coletores solares author: - Cristiana Magalhães – 2018274278 - Maria Inês Gonçalves – 2018276319 date: 2022-04-20 tags: #utilidades --- # Coletores solares ## 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] 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] <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>< 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>< 60°C</td> <td> Plano (preto baço)<br> Plano (seletivo)<br> CPC (Baixa concentração) </td> </tr> <tr> <td>Pré-aquecimento industrial</td> <td>> 60°C</td> <td> CPC (Baixa concentração)<br> CPC (Alta concentração)<br> Tubos de vácuo<br> Outros concentradores </td> </tr> </tbody> </table> --- ## 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]. ![Figura 1 - Ligação em série de coletores [5] ](./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 e 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] ](./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]. ![Figura 3 - Ligação mista de coletores [5] ](./Colectores_Solares-005.png) *Figura 3-* Ligação mista de coletores [5] ### 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. ![Figura 4 - Distribuição das horas de sol e da radiação em Portugal, respetivamente [3] ](./Colectores_Solares-004.png) *Figura 4-* Distribuição das horas de sol e da radiação em Portugal, respetivamente [3] 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. 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]. # Bibliografia [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.