COLECTORES Y CONCENTRADORES

COLECTORES Y CONCENTRADORES
La respuesta a nuestras charlas sobre calefones solares ha sido poco menos que
espectacular. Las inquietudes y las consultas han superado los limites de capacidad de
análisis por lo que debemos pedir disculpas a todos aquellos que no han recibido
contestación personal. Estamos tratando de sintetizar y agruparlas en cuestionarios
comunes, y como dice el refrán “matar varios pájaros de un tiro”. Con la de hoy ya
llenamos un vacío muy importante. Habíamos dicho en varias oportunidades que el sol,
única fuente de energía de nuestro planeta, suministra miles de veces mas energía de
la que necesitamos pero que uno de los problemas mas grandes es que lo hace en
forma muy dispersa, por lo que debemos cosecharla tal cual hace una New Holand con
el trigo, maíz o girasol que se presentan con las misma características. Debemos meter
esa energía en el silo, que en este caso se
trata de un tanque aislado. Ya vimos que
en lugar de una cosechadora necesitamos
de un colector o captador de radiación,
que merced a cubrir una superficie
determinada permite elevar la temperatura
del agua entre 50 a 70 grados y luego
trasladarla por una cañería hasta el
deposito desde donde la enviaremos hasta
el termotanque, que le dará el último toquecito para mantener controlada la temperatura
del baño, pero ahorrando una muy importante cantidad de gas o leña, según se trate el
tipo de calefón.
Sin embargo la inquietud de muchos televidentes es la posibilidad aumentar la
temperatura a mas que 50 o 70 grados. En ese caso debemos usar otro tipo de colector
que cumple una doble función: colecta pero al mismo tiempo concentra, razón por la
cual se los llama concentradores. Para no perder la costumbre de simplificar las cosas
digamos que pueden ser lupas, es decir concentradores por refracción, tal cual
ocurre cuando quemamos papeles, o también espejos cóncavos similares a los
utilizados en cosmética para inspeccionar el cutis de la cara. En este ultimo caso seria
un concentrador por reflexión, similar a una unidad óptica de un automóvil pero con
dimensiones mucho mayores. Por ejemplo con un metro y medio de diámetro son muy
utilizadas como cocinas solares en algunos países como la India.
En una o dos horas esta listo el puchero y la única preocupación es mantener cada
tanto la orientación respecto de la posición del sol, con la ventaja de que el arroz
difícilmente se nos pegue en el fondo de la olla.
Sesenta o setenta años atrás, cuando todavía existían campos salvajes eran
frecuentes los incendios originados espontáneamente y provocados por vidrios o
botellas rotas o también por latas de conserva que cumplían, ambas, la función de
concentradores, los vidrios o frascos por refracción y las latas vacías por reflexión.
El invento dista mucho de ser nuevo. Arquímedes, 287 a 212 años antes de Cristo,
aquel griego famoso por haber salido desnudo de la bañadera gritando eureka!,
eureka!, entusiasmado al descubrir el principio o ley que lleva su nombre, se hizo tan
famoso por eso como por haber quemado toda la flota de los romanos que invadieron
Siracusa durante las famosas guerras púnicas. Se dice que los 1500 soldados usaron
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grandes espejos cóncavos para enfocar las velas de cada uno de los barcos romanos
incendiándolos.
Si los tubos de polipropileno negro del captador
que aprendimos a construir los colocamos adentro de
un tubo de vidrio que cumpla las funciones de lupa, la
temperatura de nuestro calefón se va a 100 grados y
de hecho este tipo de calefones se fabrican, aunque
su precio es mas elevado. La pared del tubo debe ser
mas gruesa que la de un fluorescente quemado,
alternativa en la cual ya esta pensando mas de un
lector o televidente, además si se hace vacío en el
tubo, como ocurre con los fabricados en serie,
aumenta el rendimiento. Sin embargo, y tal como lo
hemos repetido en otras oportunidades, jamás, por
mas bueno que sea el colector, será capaz de
producir mas calor que lo que el sol le entrega. Aunque esto parezca una verdad de
perogrullo, mas de una vez me he encontrado con propagandas que especifican
erróneamente captar mas calor que lo que el sol da,
dato perfectamente conocido y compilado en tablas
para cada lugar determinado
Si aumenta la temperatura, a igualdad de
rendimiento, disminuye la cantidad de agua por hora
que rinde el calefón, razón por la cual, a menos que
se necesite mas temperatura por otro motivo, no tiene
sentido complicar la cosa y encarecerla para lograr 100
grados cuando la cantidad de calor suministrada es la
misma.
Si le llamamos G1 y G2 a las cantidades de litros por
hora de agua caliente que da el captador solar, a los
saltos de temperatura DT1s y DT2s y teniendo en
cuenta que la temperatura de ingreso al captador es
Tae , se cumple que:
G1 = G2 x DT2s/ DT1s
Para
DT1s = T1s - Tae
y
DT2s = T2s - Tae
Ejemplo: queremos saber cuantos litros nos entregará el captador para 100 grados
cuando a 70 grados nos daba 50 litros, sabiendo que la temperatura de entrada del
agua es de 18 grados.
G2 = 50lts; DT2s = 70 – 18 = 52º; DT1s = 100-18 = 82º
G1 = 50 x 52/82 = 31,7 litros por hora
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Como conclusión si el agua caliente se pretende para el baño o calefacción, basta
con un colector plano simple y si es para cocinar, se debe recurrir a un concentrador
parabólico pues tampoco alcanzan los 100 grados de un colector plano. La cocina solar
mencionada puede alcanzar temperaturas del orden de los 300 grados. Pero el
perfeccionamiento ha permitido alcanzar temperaturas imposibles de alcanzar con otros
medios en hornos solares de investigación, de los cuales son un ejemplo el de Odeillo
en Francia o la Plataforma solar de Almeria en España.
Con concentradores parabólicos o
canalones la temperatura puede
superar los quinientos grados. Hay
canalones especiales que generan
vapor a 500 grados y ese vapor a
su vez acciona una turbina. Aclaro
para no generar expectativas
falsas que son aplicaciones muy
especiales en donde no se
dispone de combustibles fósiles o
solamente
con
carácter
experimental. Si la concentración
es múltiple, es decir con grandes
espejos ubicados estratégicamente como en un anfiteatro, que siguen el recorrido del
sol y estos a su vez concentran sobre una gigantesca pantalla parabólica, la
temperatura puede llegar a casi 4000 grados, tal es el caso de los dos ejemplos
mencionados. Recordemos que la temperatura de fusión del acero es del orden de los
1500 grados. A esos espejos seguidores del sol se los llama helióstatos, verdaderos
sucesores automáticos de los espejos de los soldados griegos.
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