ANEXO 2 Calentadores solares para agua

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1 ANEXO 2 Calentadores solares para agua La energía termal del sol puede ser utilizada para calentar agua a temperaturas inferiores a los 100º C o para la calefacción de ambientes. El agua caliente para consumo doméstico ocupa el segundo puesto en el consumo de energía de una vivienda típica. Las tecnologías solares termales de bajas temperaturas y, en especial las tecnologías que no generan electricidad, se basan en los principios científicos del efecto invernadero para generar calor. La radiación electromagnética del sol, incluyendo la luz visible e infrarroja, penetra dentro de un colector y es absorbida por la superficie ubicada dentro del mismo. Una vez que la radiación es absorbida por las superficies que están dentro del colector, la temperatura aumenta. Este incremento en la temperatura puede ser utilizado para calentar agua, secar alimentos y granos, desalinizar agua o cocinar comida. Calentadores domésticos solares para agua Un sistema de calefacción de agua está compuesto principalmente por los siguientes elementos: - Uno o más colectores para capturar la energía del sol. - Un tanque de almacenamiento. - Un sistema de circulación para mover el fluido entre los colectores y el tanque de almacenamiento. - Un sistema de calefacción auxiliar. - Un sistema de control para regular la operación del sistema. A. Colectores - Colectores de placa plana Los colectores de placa plana son sofisticados invernaderos que atrapan y utilizan el calor del sol para aumentar la temperatura del agua hasta alrededor de los 70º C. 1

2 Estos colectores consisten en una caja herméticamente cerrada con una cubierta de vidrio o algún otro material transparente. En su interior se ubica una placa de absorción, la cual está en contacto con unos tubos por los que circula un líquido que transporta el calor. Existen un gran número de diferentes configuraciones de tubos internos en los colectores de placa plana. Colector de serpentina Colector de tubos paralelos Los colectores tradicionales, como los de serpentina o los de tubos paralelos, consisten en varios tubos de cobre orientados en forma vertical con respecto al colector y en contacto con una placa de color oscuro; generalmente esta placa es metálica, aunque en algunos casos puede ser de plástico o de otro material. En el caso de los colectores de tubos paralelos, se colocan tubos de mayor sección en la parte inferior y superior, para asistir a la extracción de agua caliente y al ingreso de agua fría para su calefacción. La placa de absorción es aislada de la pared exterior con material aislante para evitar pérdidas de calor. 2

3 En los últimos años se han desarrollado platos compuestos de superficies de absorción selectiva, hechos de materiales con fuerte absorción de radiación electromagnética y baja emisión de la misma. - Colectores de tubo de vacío Los colectores de tubo de vacío se encuentran entre los tipos de colectores solares más eficientes y más costosos. Estos colectores se aprovechan al máximo en aplicaciones que requieren temperaturas moderadas, entre 50º C y 95º C, y/o en climas muy fríos. Los colectores de tubo de vacío capturan la radiación del sol. Las perdidas térmicas de estos sistemas son muy bajas incluso en climas fríos. B. Tanques de almacenamiento Existen varios tipos de tanques de almacenamiento para agua caliente. Los utilizados más frecuentemente con colectores de placa plana en sistemas nuevos son los sistemas integrados, donde los tanques de almacenamiento son montados junto con los colectores, generalmente sobre el techo. Los tanques son ubicados sobre los colectores para aprovechar el efecto de termosifón. La densidad del agua varía según la temperatura. En general, el agua fría es más densa que el agua caliente. Esto permite qe el agua caliente esté sobre el agua fría. Los sistemas de termosifón hacen uso de este principio para hacer circular agua a través del colector, el agua fría, proveniente de la cañería, atraviesa el colector mientras el agua caliente es extraída del tanque de almacenamiento. Para que el termosifón sea exitoso es esencial que los caños tengan el diámetro adecuado. Las principales ventajas del uso de sistemas con tanques de almacenamiento integrados son que el sistema es más rentable para quienes lo instalan y que el agua caliente se suministra a la presión de las cañerías. Los sistemas de alimentación por gravedad también pueden ser utilizados para almacenar agua de los colectores de placa plana. En esta configuración, el tanque es instalado en una cavidad en el techo y únicamente el colector es expuesto al sol. La posición de los colectores debe ser la adecuada para permitir que se produzca el efecto de termosifón en forma natural. Aunque estos sistemas son generalmente más baratos al momento de su compra, la cañería de la vivienda debe ser adecuada para alimentación por gravedad, esto es, debe tener caños más anchos. Otros sistemas que se utilizan con colectores de placa plana, aunque menos populares, son los sistemas forzados, en los cuales un tanque a la presión de cañería es ubicado a nivel del suelo y el colector en el techo. En estos sistemas una bomba de agua es activada cuando brilla el sol y el 3

4 agua fría circula atravesando el colector. Los sistemas forzados son más caros que los sistemas integrados o de gravedad y necesitan electricidad para accionar la bomba de circulación de agua. Fuente: < C. Principios físicos del colector D. Principio de funcionamiento del calentador solar 4

5 E. Energía solar térmica de baja temperatura 5