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Fluido Caloportador

El fluido caloportador pasa a través del absorbedor y transfiere al sistema de aprovechamiento térmico (acumulador, interacumulador o intercambiador) la energía.

Los tipos más usados son:

* Agua natural: puede utilizarse en circuito abierto, cuando el agua sanitaria pasa directamente por los colectores, o en circuito cerrado (circuito independiente del consumo).

En el primer caso, el circuito solo puede estar constituido por materiales permitidos para la conducción de agua potable. En algunos países no se permite este sistema.

Habrá que considerar las características del agua, especialmente su dureza (cantidad de calcio y magnesio), que al calentarse produce una costra dura o sarro.

Esta costra acelera la corrosión, restringe el flujo y reduce la transferencia térmica. Los valores comienzan a ser problemáticos a partir de los 60 mg/l. Las aguas muy blandas también pueden ocasionar problemas debido a su corrosividad.

* Agua con anticongelante: para evitar los inconvenientes de congelación y ebullición del fluido caloportador el uso de los anticongelantes denominados “glicoles” es lo más generalizado.

Mezclados con el agua en determinadas proporciones impiden la congelación hasta un límite de temperaturas por debajo de 0º C según su concentración.

Por otro lado el punto de ebullición se eleva haciendo que el caloportador quede protegido contra temperaturas demasiado altas.

La elección de la concentración dependerá de las temperaturas históricas de la zona de ubicación de la instalación y de las características que aporte el fabricante.

Los glicoles más usados son el etilenglicol y el propilenglicol.

Resultado de imagen de tabla anticongelante solar

Características fundamentales de los anticongelantes:

• Son tóxicos: se debe impedir su mezcla con el agua de consumo haciendo la presión del circuito secundario mayor que la del primario, por prevención ante una posible rotura del intercambiador.

• Son muy viscosos: factor a tener en cuenta a la hora de elegir la electrobomba que suele ser de mayor potencia.

• Dilata más que el agua cuando se calienta: como norma de seguridad, cuando usamos anticongelante en proporciones de hasta un 30%, al dimensionar el vaso de expansión, aplicaremos un coeficiente de 1,1 y de 1,2 si la proporción es mayor.

• Es inestable a más de 120ºC: pierde sus propiedades por lo que deja de evitar la congelación. Hay algunos que soportan temperaturas mayores, pero son caros.

• La temperatura de ebullición es superior a la del agua sola, pero no demasiado.

• El calor específico es menor al del agua sola, por lo que habrá de tenerse en cuenta en el cálculo del caudal, condicionando el dimensionado de la tubería y del circulador.

Para calcular la cantidad de anticongelante que hay que añadir a una instalación, primeramente hay que consultar en la tabla de temperaturas históricas cuál es la mínima temperatura registrada en esa ciudad o localización.

Una vez que se conoce se va a la gráfica de los glicoles que suministra el fabricante y se traslada el valor para indicarnos cuál es el porcentaje.

* Líquidos orgánicos: existen dos tipos, sintéticos y derivados del petróleo.

Las precauciones mencionadas en el caso de los anticongelantes respecto de la toxicidad, viscosidad y dilatación son aplicables a los fluidos orgánicos. Debe mencionarse el riesgo adicional de incendio, pero también que son químicamente estables a temperaturas elevadas.

* Aceites de silicona: son productos estables y de buena calidad. Presentan las ventajas de que no son tóxicos y de que no son inflamables, pero los elevados precios actuales hacen que no sean muy utilizados.

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Sujeción y Anclaje De Colectores Solares

La solución propuesta deberá cumplir, por orden de importancia:

– Que sea suficientemente segura.
– Que su costo sea lo más bajo posible.
– Rapidez y sencillez en el montaje.

Un método muy utilizado actualmente es el anclaje mediante taco químico.

Las estructuras son de distintos materiales. Los más utilizados son aluminio y acero inoxidable.

Los fabricantes suelen vender el colector con su estructura, aunque siempre se podrá diseñar una estructura propia.

No es aconsejable traspasar con el anclaje la cubierta del edificio (puede ocasionar filtraciones).

En el caso de grandes instalaciones, se puede realizar un pre-montaje en taller para que el montaje en cubierta sea más rápido y económico.

En zonas cercanas a la costa, la estructura deberá estar galvanizada por inmersión en caliente.

La tornillería debería ser de acero inoxidable o material resistente a la corrosión.

El tipo de anclaje se hará en función de:

1) Las fuerzas del viento que deba soportar. Si el colector está orientado al Sur (nos encontramos en el hemisferio Norte), el viento que representa un riesgo es el proveniente del Norte (es a la inversa si nos encontramos en el hemisferio Sur), que ejercerá fuerza de tracción sobre los anclajes. El viento Sur ejercerá fuerza de compresión, no tan peligrosa. La fuerza del viento sobre una superficie es:

f = P . S . sen2α
f = Peso para contrarrestar la fuerza del viento.
P = carga del viento (Kg/m2).
S = superficie colector (m2).
sen2α= seno del ángulo de inclinación.

La fuerza del viento se descompone en f1, que incide perpendicularmente a la superficie del colector y en f2, que lo hace paralelamente.

La fuerza f1 es al final la que cuenta y la que se obtiene de la fórmula anterior.

2) La orientación e inclinación de los colectores. Los colectores se orientan hacia el Ecuador. Normalmente, si estamos en el hemisferio Sur se orientan hacia el Norte y viceversa. Desviaciones de hasta un 20% respecto de la orientación óptima no afectan de manera relevante el rendimiento y la energía térmica aportados por la instalación.

El ángulo de inclinación de los colectores dependerá del uso del equipo solar. Inclinaciones orientativas:

• Utilización a lo largo de todo el año (A.C.S.): ángulo de inclinación igual a la latitud geográfica.

• Empleo preferentemente durante el invierno (calefacción): ángulo de inclinación igual a la latitud geográfica + 10º.

• Uso preferente durante el periodo de verano (calentamiento de agua de piscinas descubiertas): ángulo de inclinación igual a la latitud geográfica – 10º.

Variaciones de ± 10º con respecto al ángulo de inclinación óptimo prácticamente no afectan al rendimiento y a la energía térmica útil aportada por el equipo solar.

3) La superficie colectora debe estar libre de sombras. En el día más desfavorable del período de utilización, la instalación no debe tener más del 5% de superficie útil de captación cubierta por sombras.

La determinación de sombras proyectadas se efectúa en la práctica observando el entorno desde el punto medio de la arista inferior del colector, tomando como referencia la línea Norte-Sur.

Haciendo un barrido angular a ambos lados se intentará localizar obstáculos próximos con una altura angular superior a los 15º / 25º.

Una determinación más exacta de posibles sombras puede realizarse utilizando software de dimensionado de instalaciones basado en métodos de simulación.

4) La distancia mínima entre colectores. La separación entre filas de colectores debe establecerse de forma que al mediodía solar del día más desfavorable (altura solar mínima) del período de utilización, la sombra de la arista superior de una fila se proyectará, como máximo, sobre la arista inferior de la fila siguiente.

La fórmula de distancia mínima entre colectores es:

DT = L (senα / tan H + cosα)
H es la altura solar mínima, que es:
H = (90º – latitud lugar) – 23.5º
L es la altura del colector

Si las filas de colectores se dispusieran sobre una superficie no horizontal, la expresión se convertiría en:

DT = L ((sen(α – β) / tan(H + β) + cos(α – β))

α sigue siendo el ángulo de inclinación del colector respecto de la horizontal.
β es el ángulo de inclinación de la cubierta respecto de la horizontal. Se toma positivo si el sentido del ángulo de inclinación de la cubierta coincide con el del colector y con valor negativo en caso contrario.

5) Finalmente, deben realizarse los cálculos para asegurarse de que la cubierta o soporte será capaz de sostener el peso de los colectores, y el del depósito en el caso de los sistemas termosifónicos y compactos.

El área I+D+I de Sopelia ha desarrollado Solar Layout, la app para móviles que permite situar de manera óptima colectores y módulos en el lugar de instalación.

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Herramientas Solares Gratuitas (III)

En Internet podemos encontrar herramientas de libre uso para el dimensionado de instalaciones solares básicas o de baja complejidad y para la estimación de determinados componentes o accesorios.

El equipo de investigación de Sopelia ha realizado una búsqueda y testeo exhaustivos a partir del cual se ha creado una nueva sección en la web corporativa, denominada Herramientas Solares Gratuitas.

Las herramientas seleccionadas fueron clasificadas en 4 categorías.

Hoy analizaremos la tercera de ellas: Solar Térmica.

En la primera categoría ya analizamos herramientas para obtener datos acerca del recurso solar y de las demás variables a considerar en la estimación de la potencia que proporcionará la instalación solar en nuestra localización.

En la segunda categoría hemos analizado herramientas para calcular la “carga”, es decir, la demanda energética a satisfacer.

Ahora vamos a analizar herramientas para dimensionar un sistema solar térmico y otras para estimar componentes individuales de un sistema.

El orden de las herramientas no es aleatorio. Hemos dado prioridad a las más intuitivas, las más universales y las que se pueden utilizar online sin necesidad de descarga.

Para esta tercera categoría nuestra selección es la siguiente:

1) Calculadora Solar Térmica

Herramienta de cálculo aproximado a partir de la que se obtiene automáticamente el presupuesto, datos de producción y estudio de rendimiento de la instalación.

A pie de página se puede encontrar una Guía de Navegación y los Manuales.

Resultado de imagen de calculadora solar térmica

2) Simulación para el Pre-diseño de una Instalación Solar Térmica

Aplicación online basada en el software TSOL que permite simular una instalación de energía solar para aporte a ACS y ACS + calefacción.

Disponible en idiomas alemán, inglés, español y francés.

Resultado de imagen de simulación solar térmica

3) Cálculo de la Fracción Solar

Programa de descarga gratuita desarrollado por el IDAE (Instituto para la Diversificación y el Ahorro de la Energía) y ASIT (la Asociación Solar de la Industria Térmica) que permite definir una amplia variedad de instalaciones solares introduciendo un mínimo de parámetros del proyecto, asociados a cada configuración del sistema, y de esta manera, obtener la cobertura solar que ese sistema proporciona sobre la demanda de energía para ACS y piscina.

Resultado de imagen de fracción solar térmica

4) Cálculo del Vaso de Expansión Solar

Herramienta desarrollada para calcular el volumen del vaso de expansión solar.

Se deben introducir los valores de Volumen (total circuito, colectores solares, tuberías), Temperatura máxima del sistema (ºC), Concentración de glicol (%), Altura entre el vaso de expansión y el punto más alto de la instalación (valor mínimo 1 Bar) y Presión tarado de la válvula de seguridad.

Resultado de imagen de cálculo vaso expansión solar

5) Cálculo Grosor Aislamiento Tuberías

Calculadora que permite estimar el grosor del aislamiento mínimo y más económico de las tuberías de agua.

Se deben introducir las variables Grado y Tamaño de Tubería, Material de Aislamiento, Humedad y Temperatura (Interna y Ambiente).

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Otros Colectores Térmicos

Ya hemos hablado de los colectores solares térmicos planos y de los de tubo de vacío.

Dentro de los colectores sin concentración se encuentran también los colectores de aire.

Son de tipo plano y su principal característica es tener como fluido caloportador el aire.

No tienen una temperatura máxima límite (los procesos convectivos tienen una menor influencia en el aire) y trabajan mejor en condiciones de circulación normal, pero en contraposición poseen una baja capacidad calorífica y el proceso de transferencia de calor entre placa y fluido no es bueno.

Su aplicación principal es la calefacción.

Exteriormente no es posible distinguir un colector de aire de uno plano de agua.

Es en el absorbedor donde se encuentran las mayores diferencias. El mismo presenta una forma rugosa y carece de la clásica parilla de conductos de los colectores de agua. El aire circula libremente por la superficie del absorbedor recogiendo el calor que éste transforma.

Al ser una tecnología poco difundida hasta ahora, no existe un modelo estandarizado de colector solar de aire, realizando cada fabricante su propio modelo.

Resultado de imagen de colector solar de aire

También existen los colectores solares térmicos cónicos o esféricos.

Su principal característica es que constituyen simultáneamente la unidad de captación y de almacenamiento.

Su superficie de captación es cónica o esférica con una cubierta de vidrio de la misma geometría. Con esta forma se consigue que la superficie iluminada a lo largo del día, en ausencia de sombra, sea constante.

Su instalación es sencilla, pero presentan problemas de estratificación del agua y la superficie útil de captación es pequeña.

Su aplicación principal es la producción de agua caliente sanitaria en viviendas unifamiliares y en climas muy benignos, ya que la gran superficie de almacenamiento, expuesta a la intemperie, propicia grandes pérdidas de energía.

Resultado de imagen de colector solar cónico o esférico

Por último, dentro de los colectores sin concentración, encontramos los colectores solares para climatización de piscinas exteriores.

Son de caucho, polipropileno o polietileno; e incorporan en su proceso de fabricación sustancias que los protegen de la tendencia natural de los plásticos a degradarse bajo la acción de los rayos ultravioletas.

También llevan otros aditivos para protegerlos de los agentes químicos empleados en la purificación del agua de las piscinas. Tienen una aceptable resistencia a las posibles heladas nocturnas.

Se usan principalmente para calentar el agua de las piscinas y así poder prolongar su uso durante varios meses más.

Estos colectores no cuentan con cubierta, ni con carcasa ni con material aislante. Están constituidos por la placa captadora desnuda. Esto es así porque la temperatura de trabajo en ningún caso va a superar los 30º C y a esta baja temperatura las pérdidas por radiación y conducción son muy pequeñas, permitiendo prescindir de cubiertas y aislamientos.

No es necesario utilizar ningún tipo de intercambiador de calor ni acumulador, porque circula el agua de la piscina directamente por los colectores.

Necesitan un bastidor porque generalmente no son rígidos, pero también pueden colocarse directamente sobre un tejado, cubierta, pérgola o incluso, sobre el suelo. Al ser flexibles absorben las irregularidades de la superficie sobre la que descansan.

Estos equipos gozan de una vida útil aproximada de 10 años. Necesitan poco mantenimiento y hay poco riesgo de corrosión, ya que son sintéticos.

Resultado de imagen de colector solar piscinas

El segundo gran grupo es el de los colectores solares con concentración.

Su uso más habitual no es a nivel doméstico sino en centrales termoeléctricas e instalaciones que trabajan a media y alta temperatura.

Estos colectores concentran la radiación solar que recibe la superficie captadora en un elemento receptor de superficie muy reducida (un punto, una línea).

Al ser el receptor más pequeño y la radiación concentrada, permite una mejor absorción de la energía solar.

Son capaces de proporcionar temperaturas por encima de los 300ºC con buenos rendimientos.

Las centrales de colectores de concentración generan vapor a alta temperatura con destino a procesos industriales y para producir energía eléctrica.

Hay colectores de concentración de varios tipos (torre, cilindro-parabólico, motor Stirling).

Pero todos ellos tienen en común que exigen estar dotados, para ser eficientes, de un sistema de seguimiento que les permita permanecer constantemente situados en la mejor posición para recibir los rayos del Sol a lo largo del día.

Uno de los inconvenientes de la mayoría de los colectores de concentración (y en especial del cilíndrico-parabólico) es que sólo aprovechan la radiación directa del Sol, es decir, que sólo aprovechan los rayos solares que realmente inciden sobre su superficie. No son capaces, por el contrario, de captar la radiación solar difusa.

Por ello, no resultan convenientes en zonas climáticas que, aunque reciben una aceptable cantidad de radiación solar, son relativamente nubosas. Sólo resultan realmente eficaces en zonas auténticamente soleadas.

Resultado de imagen de colectores solares con concentración

Este contenido fue extraído del Manual Técnico Comercial de Energía Solar Térmica y forma parte del e-learning Solar.

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Solar Térmica Honduras

Honduras es uno de los 148 países en el ámbito mundial con mejor potencial para la generación de energía solar; sin embargo, la energía solar térmica apenas despierta de varias décadas de estancamiento y en la actualidad su participación no es relevante en la matriz energética nacional.

La energía solar térmica presenta un potencial competitivo único en los países del “Sunbelt”, caracterizados por unos elevados niveles de radiación solar y, a menudo, altos precios en las tarifas energéticas.

En Honduras, Choluteca y Valle son las zonas de mayor potencial para la generación a partir de la energía solar, ya que todo el año se registra un promedio diario anual máximo de 8,4 horas sol.

Febrero, marzo y abril son los meses de mayor disponibilidad de energía solar en el país, en febrero hay hasta 9,1 horas de sol en promedio diario anual para la zona Sur del país.

Otros lugares con elevado potencial solar se encuentran en parte del departamento de Lempira y la zona sur de Francisco Morazán.

Como sucede en casi todos los países latinoamericanos, no hay un desarrollo de la energía solar térmica acorde con su enorme potencial.Resultado de imagen de solar térmica honduras

Su rendimiento duplica al de la energía solar fotovoltaica y es la más pura expresión de la generación distribuida.

En Honduras, su implantación en el sector residencial es escasa y solamente hay casos aislados en los sectores comercial e industrial.

Un ejemplo es la planta de cárnicos dónde se instaló un sistema solar térmico para calentar agua de sanitización en el área de producción, limpieza de bandejas y mesas, escaldado de cerdos, esterilización de herramientas de sacrificio, cocción de embutidos y ahumado.

Se clasificó el volumen del agua consumida en dos tipos: sanitización y procesos.

La ventaja que tiene el trabajar con el sistema solar térmico consiste básicamente en que se le otorga un volumen de agua precalentada al sistema de caldera.

La variación térmica inicial de 20º a 165°C se reduce a una variación térmica de 90º a 165°C, esta diferencia en temperatura de 70° C es el equivalente al ahorro (48% en promedio) proporcionado por el sistema solar térmico como complementario al sistema de caldera industrial.

Otro ejemplo es la planta de lácteos en la que también se instaló un sistema solar térmico.

En este caso se aplicaron previamente medidas de eficiencia energética para la disminución del volumen de agua caliente consumido.

La principal fue la implementación de pistolas industriales de agua que soportan temperaturas mayores a 100 °C.

Se instaló sistema solar térmico de colectores heat pipe que aporta al consumo de agua para procesos de sanitización y a la caldera.

En las épocas del año de mayor radiación, el sistema puede llegar a cubrir el 97% del agua consumida por la caldera en el mes, y el 82% en el día de máximo consumo.

También puede proveer hasta el 90% del agua total consumida para la sanitización del área de producción.

Incluso puede proveer agua caliente a 42º C para la elaboración de yoghurt.

El potencial de la energía solar térmica en Honduras y en Latinoamérica en general no se está aprovechando actualmente.

Un exhaustivo relevamiento y análisis del proyecto permiten conocer, a priori, los ahorros que se obtendrán, la inversión inicial en el sistema y los generalmente reducidos gastos de mantenimiento.

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Solar Térmica Haití

Los dispositivos que captan la energía solar térmica van desde colectores colocadas en los techos hasta platos parabólicos o torres solares usadas en las grandes plantas que, concentrando la luz del sol, producen calor y generan electricidad.

Los dispositivos de energía solar térmica se utilizan en países como Haití para:

* Desinfección solar de agua (SODIS)

Mediante luz solar y botellas plásticas PET. La exposición a los rayos UV elimina patógenos y bacterias proporcionando una fuente de agua limpia y reduciendo la transmisión de enfermedades por el agua.

Resultado de imagen de sodis

* Pasteurización solar

Mediante una cocina solar e indicadores de pasteurización del agua (WAPIs). La cocina solar calienta el agua y el WAPI (pequeños tubos/cápsulas con cera que se derrite a 65°C, temperatura con la que mueren virus y bacterias) indica cuándo es apta para su consumo ahorrando combustible y reduciendo la transmisión de enfermedades por el agua.

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* Secador solar de alimentos

Caja con tapa vidriada y abertura + bastidores de malla. Los alimentos son colocados en los bastidores de malla y se secan a medida que el sol calienta la caja. Reduce uso de combustibles fósiles, la contaminación y las pérdidas postcosecha.

Resultado de imagen de solar food dryer

* Cocina solar

Cajas para atrapar el calor, concentradores curvados y panel de cocinas. Un dispositivo (espejo o metal reflectivo) concentra la luz y el calor dentro de una pequeña área de cocción. Reduce la dependencia de combustibles tradicionales como madera o carbón y reduce la contaminación bajo techo.

Resultado de imagen de cocina solar

* Calentador solar de agua

Colector térmico solar + tanque de almacenamiento de agua. El colector calienta el líquido que pasa a través de él y el calor se almacena en el tanque. Reduce la dependencia de combustibles tradicionales; reduce las emisiones de carbono y la contaminación local.

Resultado de imagen de solar water heater

Los constantes terremotos hacen que en Haití muchas personas vivan a la intemperie y en muy malas condiciones.

Como allí dicen, “aquí el sol nunca nos falta”.

Sin embargo, el carbón vegetal es la vida y la lacra de los haitianos. Sin él, no comen.

El 97% del país está deforestado. Cada persona consume al año el equivalente a 500 kilos de madera y una familia media se deja la mitad de sus ganancias en la compra de leña.

La erosión es el gran problema. La gente corta los árboles para poder sobrevivir, no hay otro medio para ganarse la vida.

Este país necesita un permanente compromiso de solidaridad por parte de la comunidad internacional.

Un ejemplo de esto es el proyecto cocinas solares para Mont-Organisé.

Estos dispositivos se basan en la concentración solar: generan energía térmica a partir de la luz del sol que pasa a través de un lente. Energía que se almacena en una “batería” térmica que mantiene el calor durante 20 horas, y por lo tanto permite cocinar también de noche.

Los materiales elegidos para realizar las cocinas son sustentables, biodegradables y el dispositivo, obviamente, no necesita combustible.

El proyecto se desarrolla en colaboración con el Ente Italiano para el Microcrédito, el Departamento Agrario de la Universidad Federico II de Nápoles, Tesla IA SRL y PACNE ONG.

Además de financiamiento, para la expansión de la energía solar hacia los pobres es necesaria una mezcla de mejoras científicas, iniciativas de política y acción colectiva para luchar contra el cambio climático y la falta de acceso a la energía.

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Colector De Tubos De Vacío

Dentro del grupo de colectores solares sin concentración se encuentran los colectores de tubo de vacío.

Actualmente son los más utilizados.

Como se vio al analizar los colectores planos, la conversión de la energía radiante del sol en energía térmica lleva asociadas unas pérdidas por radiación, conducción y convección que disminuyen progresivamente el rendimiento a medida que aumenta la diferencia de temperatura entre el colector y el ambiente.

La mejora que aportan los colectores de tubo de vacío consiste en evitar las pérdidas por conducción y convección.

Si se pierde menos calor, obtendremos en la mayoría de los casos más rendimiento para la misma cantidad de energía del Sol.

Veremos que esto no es siempre así y que depende de la temperatura de utilización.

Los colectores de vacío encuentran su principal aplicación en los sistemas de temperaturas intermedias (calefacción, acondicionamiento de aire, procesos industriales, etc.) y en lugares fríos con diferencias elevadas entre la temperatura del colector y la del ambiente.

La técnica de vacío utilizada por los fabricantes de tubos fluorescentes se ha desarrollado y es la utilizada por los fabricantes de colectores de tubo de vacío.

Los sistemas de colectores de tubo de vacío se basan en los tubos evacuados.

Estos están conformados por dos tubos concéntricos entre los cuales se ha aspirado el aire produciéndose un vacío. En uno de los extremos, ambos tubos se unen sellándose el vacío. Dentro de ambos tubos se sitúan los distintos tipos de absorbedores que determinan los distintos sistemas.

Los tubos evacuados simples son tubos evacuados ensamblados directamente con el depósito acumulador o de manera independiente que pueden contener solo agua o agua más anticongelante.

En la pared interior del tubo evacuado se sitúa una capa de color oscuro de material absorbente.

Cuando la radiación solar incide sobre la capa de material absorbente se transforma en calor y eleva la temperatura del fluido que está en contacto con él.

El fluido se calienta por convección y comienza a ascender a través del tubo siendo reemplazado por fluido frío que a su vez se calienta y reinicia el proceso.

Este tipo de tubo de vacío ofrece la ventaja de tener las ya comentadas escasas pérdidas de calor y los inconvenientes de ser muy sensible a la presión.

Resultado de imagen de colector solar tubos evacuados

Los colectores de vacío de flujo directo o U-Pipe se emplean tanto en colectores individuales como en sistemas solares compactos con depósito integrado.

El absorbedor puede situarse en la pared del tubo como en el caso del tubo evacuado o en una plancha de material absorbente.

En cualquier caso, el absorbedor es recorrido en su superficie por un tubería (preferiblemente de cobre) por la que circula el fluido que eleva su temperatura en contacto con él.

Los colectores de tubo de vacío de flujo directo tienen la ventaja de poder adoptar una posición tanto horizontal como vertical sin mermar su rendimiento ya que el tubo puede rotar sobre su eje inclinándose el absorbedor de la manera más adecuada en el caso de que el absorbedor tenga la forma de plancha.

Resultado de imagen de colector solar u pipe

Por último, dentro de la tecnología de tubo de vacío encontramos los colectores heat pipe.

Emplean un mecanismo denominado tubo de calor que consiste en un tubo cerrado en el cual se introduce un fluido vaporizante (mezcla de alcohol) de propiedades específicas.

Cuando el Sol incide sobre el absorbedor adosado al tubo, el fluido se evapora y absorbe calor (calor latente). Como gas asciende sobre el líquido hasta lo alto del tubo donde se sitúa el foco frío. Allí se licua (se condensa) y cede su calor latente al fluido que nos interesa calentar volviendo a caer al fondo del tubo por capilaridad o gravedad.

Este proceso (evaporación – condensación) se repite mientras dure la radiación del Sol o hasta que el colector haya alcanzado una temperatura muy alta (en torno a los 130º C o más).

Tienen la ventaja de que cada tubo es independiente pudiéndose cambiar en pleno funcionamiento del sistema. Es altamente resistente a las heladas.

Dado que los tubos también pueden girar sobre su eje, existe la posibilidad de que adopten posiciones verticales y horizontales al igual que ocurre en los sistemas de flujo directo aunque en este caso generalmente habrá que respetar una inclinación mínima del tubo (entre 15º y 20º según el fabricante) para permitir que el fluido, una vez licuado, pueda descender por gravedad.

Cabe destacar 3 cualidades de estos colectores:

– Unión seca: el intercambio de calor se produce sin contacto directo entre el fluido caloportador y el tubo, lo que los hace muy adecuados en áreas con cualidades desfavorables del agua.

– Función diodo: la transferencia de calor se realiza siempre en un solo sentido, desde el absorbedor hacia el fluido caloportador, y nunca al revés.

– Limitación de temperatura: el ciclo de evaporación – condensación tiene lugar mientras no se alcance la temperatura crítica del fluido vaporizante, evitando así los riesgos de un aumento incontrolado de la temperatura en el interior de los tubos.

Resultado de imagen de colector solar heat pipe

Este contenido fue extraído del Manual Técnico Comercial de Energía Solar Térmica y forma parte del e-learning Solar.

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Colector Solar Plano

Dentro de los colectores solares sin concentración encontramos los de placa plana.

Eran los más utilizados, pero han perdido terreno en favor de los de tubo de vacío.

En los colectores planos, el captador se ubica en una caja rectangular (carcasa), cuyas dimensiones habituales oscilan entre los 80 y 120 cm de ancho, los 150 y 200 cm de alto, y los 5 y 10 cm de espesor (si bien existen modelos más grandes).

Resultado de imagen de cubierta colector solar plano

La cara expuesta al sol está cubierta por un vidrio muy fino, mientras que las cinco caras restantes son opacas y están aisladas térmicamente.

Dentro de la caja, en la cara que se expone al sol, se sitúa una placa metálica (absorbedor).

Esta placa está unida o soldada a una serie de conductos por los que fluye un caloportador (generalmente agua, glicol, o una mezcla de ambos).

A dicha placa se le aplica un tratamiento superficial selectivo para que aumente su absorción de calor, o simplemente se la pinta de negro.

Los colectores solares planos funcionan aprovechando el efecto invernadero (el mismo principio que se puede experimentar al entrar en un coche estacionado al sol en verano).

Después de atravesar el vidrio (transparente para longitudes de onda entre 0,3 µm y 3 µm) la radiación llega a la superficie del absorbedor, el cual se calienta y emite a su vez radiación con una longitud de onda comprendida entre 4,5 µm 7,2 µm, para la cual el vidrio es opaco.

Aproximadamente la mitad de esta última radiación se difunde al exterior, perdiéndose; pero la otra mitad vuelve hacia el interior y contribuye así a calentar aún más la superficie del absorbedor.

Al paso por la caja, el fluido caloportador se calienta y aumenta su temperatura a expensas de la del absorbedor, la cual irá disminuyendo.

Luego el fluido caloportador transporta esa energía térmica a donde se desee.

Resultado de imagen de cubierta colector solar plano

El colector solar plano está formado por 4 elementos principales:

1) Cubierta transparente: debe poseer las cualidades necesarias (coeficientes de transmisión y conductividad térmica adecuados) para provocar el efecto invernadero y reducir las pérdidas; asegurar la estanqueidad del colector al agua y al aire, en unión con la carcasa y las juntas; no mantener la suciedad adherida a la superficie exterior para que la lluvia resbale fácilmente.

2) Absorbedor: recibe la radiación solar y la convierte en calor que se transmite al fluido caloportador.

Las formas son diversas: placas metálicas separadas unos milímetros, una placa metálica con tubos soldados o embutidos o dos placas metálicas con un circuito en su interior.

La cara expuesta al sol debe captar la mayor cantidad de radiación por lo que se suele pintar de color negro o dotarla de una superficie selectiva (muy absorbente a la radiación y de baja emitividad).

Las pinturas son más económicas que las superficies selectivas y tienen un mejor comportamiento térmico global con temperaturas cercanas a la del ambiente, pero se estropean por la acción continuada de la radiación ultravioleta y con las variaciones de temperatura entre el día y la noche.

Las superficies selectivas tienen en general un mejor comportamiento y se obtienen por superposición de varias capas (metal y compuestos metálicos) o tratamientos especiales de la superficie.

La técnica más moderna de fabricación es la soldadura láser.

3) Aislamiento: se emplea para reducir las pérdidas térmicas en la parte trasera del absorbedor que debe ser de baja conductividad térmica. Los materiales pueden ser lana de vidrio, lana de roca, corcho, polietileno o poliuretano.

4) Carcasa: generalmente de aluminio o acero inoxidable, protege y soporta los elementos del colector, permitiendo además anclar y sujetar el colector a la estructura de montaje. Debe resistir los cambios de temperatura (dilataciones) sin perder la estanquidad y debe resistir la corrosión.

Energía solar donde quiera que estés con Sopelia.

Solar Térmica Guatemala

En Guatemala, hablar del aprovechamiento de la radiación solar para la generación de energía eléctrica y energía térmica en los hogares parece un mito. Y en el caso de térmica, aún más.

Hasta ahora, según datos del Ministerio de Energía y Minas (MEM), aproximadamente dos tercios de energía se producen con combustibles fósiles, lo cual se traduce en altos costos y contaminación ambiental.

Una buena parte de esa electricidad es utilizada con el fin de calentar agua para consumo humano, principalmente en lo que respecta a la ducha.

Durante aproximadamente 350 días del año en Guatemala hay suficiente radiación solar para satisfacer el 95% de las necesidades de agua caliente.

Como en muchos países de Centroamérica, la generación de energía térmica a partir de la radiación solar es una industria casi desconocida y muchas veces confundida con la generación de energía eléctrica.

Los pocos hogares que han incorporado energía solar térmica experimentaron una disminución mínima de aproximadamente el 40% en el importe su factura eléctrica y amortizarán la inversión realizada en menos de 3 años.

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Actualmente es posible encontrar en el país dos tipos de tecnologías de sistemas de calentadores solares: no presurizados y presurizados.

La primera es generalmente utilizada para uso residencial por ser de poca presión e instalación sencilla, y la segunda es más utilizada en los sectores industria y servicios.

Expertos y líderes de América Latina y el Caribe se reunieron hacer poco en Costa Rica para impulsar la implementación de mecanismos de garantía de la calidad en el uso de calentadores de agua solares, con el fin de aumentar la confianza en la tecnología y estimular su desarrollo en la región.

Se consideraron temas como las normas, pruebas, etiquetado y certificación, así como el uso de una infraestructura de calidad para apoyar las políticas regionales sobre promoción de la energía solar térmica.

La tecnología de calentamiento solar ha llegado a una madurez, tecnológica y de precio, que hoy permite desarrollar estrategias tanto nacionales como regionales para promover el calentamiento de agua con energía solar.

Actualmente en América Latina y el Caribe se utiliza menos del 3% del potencial de energía solar térmica, de manera que la implantación de mejores mecanismos de garantía de calidad puede dar lugar a un importante crecimiento del mercado.

Mediante energía solar térmica también se puede realizar el secado de granos, especialmente café.

El sistema de secado consta de colectores solares, bombas de recirculación, tuberías de agua, aislamientos térmicos, tanques de almacenaje, ventiladores de precisión e intercambiadores de calor.

Los colectores solares absorben la energía solar, ésta es transmitida al agua que circula por las tuberías. El líquido caliente se almacena en el tanque central, desde donde circula hacia las secadoras mecanizadas. En este punto, intercambiadores de calor agua-aire deshidratan y calientan el aire ambiental, secando los granos.

Resultado de imagen de secador solar café

En la aldea El Novillero, de Santa Lucía Utatlán, Sololá, se encuentra el parque ecológico y área protegida Corazón del Bosque, proyecto de la Asociación Artesanal para el Desarrollo La Guadalupana.

Vincular el beneficio a la comunidad con el aprovechamiento sostenible de los recursos naturales fueron las inquietudes que originaron este proyecto, que a la fecha generan 13 puestos de trabajo permanentes y más de 800 temporales.

Energía solar donde quiera que estés con Sopelia.

Solar Layout (Térmica)

Solar Layout es la App para posicionamiento de colectores y módulos solares in situ.

Se trata de la App solar más intuitiva del mercado.

Para utilizarla sobre el terreno no es necesario contar con conexión a Internet porque funciona a partir de la latitud del lugar, obtenida a través de GPS.

Hoy veremos la parte correspondiente a energía solar térmica.

Para comenzar pulsamos el comando de la izquierda representado en la figura de la pantalla inicial por la vivienda con el colector solar térmico y el usuario tomando una ducha de agua caliente.

Si no está activado el GPS de nuestro Smartphone, la App nos pedirá que lo activemos para localizar nuestra ubicación.

Inmediatamente aparecerá la imagen de un planeta tierra intermitente con la leyenda “Localizando”.

Cuando el GPS de nuestro dispositivo haya localizado nuestra ubicación aparecerá la siguiente pantalla para que la confirmemos.

Al confirmar nuestra ubicación se desplegará el Menú Uso Equipo Solar.

En el mismo encontramos 3 aplicaciones:

1- Agua caliente sanitaria: representada por la imagen de una ducha
2- Calefacción: representada por la imagen de un radiador
3- Climatización de piscina exterior: representada por la imagen de una escalera de piscina

Al seleccionar alguna de las 3 aplicaciones, se desplegará el Menú Opciones.

En el mismo encontramos 3 variables:

1- Inclinación: representada por la figura del colector y un ángulo
2- Orientación: representada por la figura del colector y los puntos cardinales
3- Separación: representada por la figura de 3 filas de colectores

Pulsando la opción Inclinación, obtenemos el valor recomendado de inclinación para la ubicación y aplicación solar seleccionadas, acompañado de unos Tips que consideran el tipo de colector a utilizar.

Pulsando la opción Orientación, obtenemos la descripción del procedimiento para fijar la orientación de los colectores y el acceso a la descarga de App brújula recomendada en caso de que aún no contemos con ella.

Pulsando la opción Separación, se despliega el Menú Tipo de Superficie para que seleccionemos la opción correspondiente (Horizontal / No horizontal). Si la superficie en la que se situarán los colectores es horizontal, debemos introducir el dato Altura del Colector en cm.

Si la superficie en la que se situarán los colectores es no horizontal, además del dato Altura del Colector en cm, debemos ingresar el dato Ángulo Inclinación Cubierta. Lo ingresaremos con valor positivo si coincide con el sentido de la inclinación de los colectores y con valor negativo si no coincide.

De esta manera obtenemos la distancia de Separación entre filas de colectores expresada en metros.

Pulsando el botón i se despliegan Tips relacionados con sombreado y localizaciones singulares (zonas de nieve, desérticas y lluviosas).

Descarga Solar Layout y posiciona colectores solares térmicos sobre el terreno de la manera más intuitiva con Sopelia.