CALENTADORES SOLARES POR TUBOS DE VACIO

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Irene Fernández Salas
hace 6 años
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1 CALENTADORES SOLARES POR TUBOS DE VACIO El Heat Pipe es un tubo sellado, los componentes que utiliza el calor latente de vaporización de un líquido para la absorción y la transferencia de energía térmica de un lugar a otro. Es un componente pasivo y no requiere de una fuerza impulsora externa que no sea la propia energía térmica que transfiere. Cómo funciona un tubo de calor?

2 El punto de ebullición de un líquido depende de la presión (atmosférica) que se ejerce sobre él - por ejemplo, el agua hierve a 100 º C normalmente a nivel del mar, pero en la cima del Monte Everest hierve a 75 C debido a la presión atmosférica reducida. Si el agua fuese colocada en un vacío absoluto se con seguiría a hervir a temperaturas tan bajas como 0.01oC. Otro efecto interesante es la forma en que algunos materiales absorben los líquidos por ejemplo, papel secante y la tinta o una mecha de la lámpara del huracán y el combustible de parafina. Por lo tanto, si tomamos un tubo, en su interior colocamos un material absorbente, empapado este con un líquido, y se elimina todo el aire del interior del tubo creando un vacío, obtendremos entonces un líquido en contacto con la totalidad de la parte interior del tubo que es capaz de hervir a cualquier temperatura por encima de su punto de congelación. Si ahora aplicamos calor al tubo, el líquido (fluido) comenzará a hervir. A medida que se reduce va a generar vapor y, al hacerlo, absorben el calor aplicado. A continuación tendrán lugar estos cuatro efectos; 1. A medida que el fluido de trabajo se reduce, su nivel dentro del material absorbente (mecha) se agotará. 2. El vapor generado crea un exceso de presión local y tiende a fluir por el tubo (que tiene una estructura interna abierta) para igualar la presión. 3. Cuando el vapor se reúne, una sección más fría del tubo tiende a condensarse y a liberar la energía térmica que absorbe y también la creación de un exceso de líquido en la mecha. 4. Las propiedades absorbentes de la mecha dejará de liberar este exceso de líquido de trabajo para repartir uniformemente a lo largo de sí mismo lo que la devolución del exceso de líquido del final enfría de nuevo hasta el final la entrada de calor por lo tanto, reemplazar el líquido evaporado en la etapa 1. Como se indica anteriormente (2), el interior del tubo de calor tiene un flujo sin obstáculos por lo que el vapor se refiere, y por lo tanto, la presión será sustancialmente uniforme. Por lo tanto la temperatura también será uniforme - es decir, el Heat Pipe es esencialmente isotérmico en toda su longitud. El tubo de calor ha absorbido lo que el calor aplicado en su "evaporación", lo devuelve a lo largo de su longitud en forma de vapor, libera el calor aplicado en su

'condensador' y, finalmente, transfiere el líquido condensado trabajo de nuevo en el evaporador (mediante la utilización de la tensión superficial del fluido de trabajo y el correspondiente efecto de

3 'condensador' y, finalmente, transfiere el líquido condensado trabajo de nuevo en el evaporador (mediante la utilización de la tensión superficial del fluido de trabajo y el correspondiente efecto de capilaridad de bombeo de ella) en el interior de la mecha. Todo esto se realiza a una temperatura prácticamente uniforme. Concepto: La diferencia entre colectores planos y de tubos de vacío consiste fundamentalmente el aislamiento: en los colectores planos existen pérdidas por convección, mientras que en los tubos, al estar aislados al vacío, estas pérdidas se reducen a valores en torno a un 5%,1 que suponen hasta un 35% menos con respecto a los paneles planos,2 lo que permite incrementar el rendimiento de forma notable, anunciándose incluso aumentos de 196% frente a los colectores planos. Características En general, los tubos son más eficientes en días fríos, ventosos o nubosos, donde la concentración y el aislamiento de la superficie captadora presenta ventajas sobre la mayor superficie captadora de los paneles planos. Los tubos de vacío están compuestos por un doble tubo de vidrio, entre cuyas paredes se hace un vacío muy elevado (en torno a 0,005 pa), y el vidrio interior suele llevar un tratamiento a base de metal pulverizado para aumentar la absorción de radiación. Las dimensiones de los tubos son similares a las de un tubo fluorescente; en torno a los 60mm de diámetro y 180cm de largo

4 Tipologías Flujo directo El tubo de vacío de flujo directo fue el primero en desarrollarse, y su funcionamiento es idéntico al de los colectores solares planos, en donde el fluido caloportador circula por el tubo expuesto al sol, calentándose a lo largo del recorrido. Es el sistema más eficiente de captación solar. Heat-Pipe El concepto heat-pipe es una evolución del tubo de flujo directo que trata de eliminar el problema del sobrecalentamiento, presente en los climas más calurosos. En este sistema, se utiliza un fluido que se evapora al calentarse, ascendiendo hasta un intercambiador ubicado en el extremo superior del tubo. Una vez allí, se enfría y vuelve a condensarse, transfiriendo el calor al fluido principal. Este sistema presenta una ventaja en los veranos de los climas cálidos, pues una vez evaporado todo el fluido del tubo, éste absorbe mucho menos calor, por lo que es más difícil que los tubos se deterioren o estallen. También presenta la ventaja de perder menos calor durante la noche, pues la trasferencia de calor, a diferencia de los tubos de flujo directo, sólo se produce en una dirección. Los tubos de vacío, en comparación con los colectores planos, suponen un avance en la captación de calor en condiciones desfavorables (precisamente cuando más se necesita el calor). Los costos de fabricación son mucho menores que las placas tradicionales planas, ya que son fabricados al 100% en cristal borosilicato, al contrario que los colectores planos que al ser fabricados en cobre, son más caros. Desde otro punto de vista, una ventaja añadida de los tubos es su mayor versatilidad de colocación, tanto desde el punto de vista práctico como estético, pues al ser cilíndricos, toleran variaciones de hasta 25º sobre la inclinación idónea sin pérdida de rendimiento, lo que permite adaptarlos a la gran mayoría de las edificaciones existentes. A esto hay que añadir la menor superficie necesaria que precisan los tubos, además por su forma cilíndrica también son 196% más eficientes, ya que reciben los rayos solares perpendicularmente durante todo el día, al contrario que los colectores planos que sólo son efectivos cuando tienen el sol perpendicularmente o sea al medio día.

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