Mini-Projeto · Colocar em serviço, regular e manter um sistema solar térmico
Contexto
A oficina da escola tem uma instalação solar térmica de circulação forçada (cobertura ou bancada didática), com coletor ou coletores, depósito com serpentina, grupo hidráulico, vaso de expansão, válvula de segurança, purgador, misturadora termostática e controlador diferencial com duas sondas Pt1000. O cliente, neste caso a própria escola, pediu uma visita completa de manutenção e regulação: pôr a instalação a trabalhar como o projeto manda, corrigir o que estiver mal, verificar o fluido e entregar um relatório com valores antes e depois.
Trabalhas a pares, sob supervisão do professor, com a documentação do equipamento instalado, os instrumentos de medida da oficina e o EPI. Em dias sem sol, o professor indica a fonte de calor permitida para o ensaio, ou a bancada é ensaiada com os coletores a simular o aquecimento. Nenhum trabalho em altura se faz sem plano de trabalho aprovado e proteção contra quedas.
Requisitos
Funcionais
- Fazer o registo de entrada com a instalação a funcionar: T1, T2, ida, retorno, caudal, pressão e corrente da bomba, com hora e condições.
- Inspecionar os coletores (vidro, vedantes, respiradouros, fixações, sonda) e o isolamento exposto, registando o estado.
- Testar as duas sondas com o multímetro (resistência vs tabela da Pt1000) e confirmar a colocação na bainha.
- Medir a pré-carga do vaso de expansão, corrigi-la se necessário e repor a pressão de enchimento a frio.
- Purgar o circuito e deixar fechada a torneira do purgador automático (se existir).
- Medir a proteção contra o gelo com o refratómetro e o pH do fluido, e decidir (manter, corrigir concentração ou substituir).
- Regular o caudal ao valor de projeto e confirmar o salto de temperatura ida-retorno.
- Verificar e, se preciso, afinar o controlador: ΔT on, ΔT off, temperatura máxima do depósito, função de arrefecimento e proteção contra o gelo, justificando cada decisão.
- Verificar a retenção (termossifão), a bomba (desbloqueio e corrente) e a válvula de segurança (estado e descarga).
- Afinar a misturadora termostática e ensaiar o corte com a água fria fechada.
- Voltar a registar os valores ao final (registo de saída) e comparar com o de entrada.
- Preencher a ficha de manutenção e escrever o relatório com recomendações.
Não-funcionais
- Segurança integrada em cada fase: coletores frios ou cobertos antes de encher ou purgar, alimentação elétrica cortada, bloqueada e verificada antes de abrir o controlador (as medições em tensão só com a alimentação reposta e instrumento adequado), despressurização antes de abrir ligações, descarga da válvula de segurança nunca tapada, EPI.
- Valores sempre com unidade, hora e condições; nunca "está bem".
- Fluido usado recolhido como resíduo; nada para o esgoto.
- Regras de legionela, certificação energética e sistemas técnicos mencionadas apenas de forma genérica, remetendo para a redação em vigor.
- Relatório claro, que outro técnico possa seguir.
Fases
Fase 1 · Preparação e plano de trabalho (1h) Ler o projeto e a documentação, identificar cada peça da instalação (foto e legenda), preparar a lista de instrumentos e o EPI, e escrever o plano de trabalho com os riscos (altura, queimadura, eletricidade, pressão, glicol).
Fase 2 · Registo de entrada (1h) Com a instalação a funcionar, registar todas as leituras e o estado visual. Calcular o caudal por m², a potência útil (P = m × cp × ΔT) e o rendimento aproximado, se houver medida de irradiância.
Fase 3 · Coletores, isolamentos e mecânica (2h) Cobrir os coletores, inspecionar, limpar o vidro, rever fixações, ligações e isolamentos expostos. Reparar o que for da vossa competência e listar o resto.
Fase 4 · Circuito hidráulico (3h) Antes de encher ou purgar, confirmar que os coletores estão frios ou cobertos com lona opaca e que o circuito não está em estagnação: nunca se enche nem se purga um circuito quente. Medir a pré-carga do vaso, repor a pressão de enchimento, purgar (com a bomba à velocidade máxima, ainda com os coletores frios ou cobertos), regular o caudal, verificar retenção e válvula de segurança, cuja descarga nunca se tapa nem se aponta para pessoas. Se o fluido o exigir, fazer a correção ou a substituição segundo o procedimento.
Fase 5 · Fluido solar (1h) Recolher amostra, medir com o refratómetro e o pH, observar cor e cheiro, decidir e registar. Etiquetar e armazenar qualquer fluido retirado.
Fase 6 · Parte elétrica e controlador (2h) Sem tensão: cortar, bloquear e verificar a ausência de tensão, testar as sondas, verificar apertos e terra. Repor a alimentação e, só então, fazer as medições em tensão (corrente da bomba, com a pinça amperimétrica, e tensão, com instrumento adequado e ponteiras isoladas, sem tocar em partes ativas). Rever e afinar os parâmetros do controlador com justificação. Repor em serviço.
Fase 7 · Misturadora, registo de saída e relatório (2h) Afinar a misturadora, voltar a registar as leituras como na Fase 2, comparar antes e depois, preencher a ficha de manutenção e apresentar o relatório à turma, explicando uma decisão difícil.
Critérios de avaliação
| Critério | Peso |
|---|---|
| Plano de trabalho, segurança e EPI | 15% |
| Registo de entrada e de saída (valores, unidades, condições) | 15% |
| Intervenção hidráulica (pré-carga, enchimento, purga, caudal) | 20% |
| Fluido solar (refratómetro, pH, decisão) | 10% |
| Intervenção elétrica e afinação do controlador | 20% |
| Misturadora, retenção e verificações finais | 10% |
| Relatório e apresentação | 10% |
Erros comuns
- Subir aos coletores sem os cobrir ou com o vidro quente.
- Medir a pré-carga com o circuito em pressão.
- Acertar a pressão de enchimento com o circuito quente.
- Esquecer a válvula de corte do vaso fechada no fim.
- Deixar o purgador automático aberto depois da purga.
- Ler o refratómetro com a escala errada e decidir pela leitura falsa.
- Ligar a proteção contra o gelo do controlador num circuito com glicol.
- Diferenciais com histerese de 1 K, a provocar pendulação.
- Medir a sonda ligada ao controlador.
- Registar só "bom" ou "mau" em vez do valor com unidade.
- Deitar o fluido usado no esgoto.
Bónus (opcional)
- Repetir o registo de saída ao fim da tarde e à noite, para detetar termossifão pela queda de temperatura do depósito.
- Construir uma folha de cálculo que, a partir do caudal, do ΔT e da irradiância, devolve a potência útil e o rendimento.
- Propor um plano de manutenção próprio para a instalação, com periodicidades e responsáveis.
- Medir a corrente da bomba nas três velocidades e relacionar com o caudal.
Reflexão
No dossiê final, responde: qual foi a leitura que mais te surpreendeu entre o registo de entrada e o de saída, e o que a explicou? Se tivesses de escolher apenas três verificações para uma visita de meia hora, quais escolherias e porquê?