ANEXO 2 Calentadores solares para agua

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:
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Uno o más colectores para capturar la energía del sol.
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Un tanque de almacenamiento.
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Un sistema de circulación para mover el fluido entre los colectores y el tanque de
almacenamiento.
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Un sistema de calefacción auxiliar.
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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.
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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.
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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.
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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
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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: <http://www.textoscientificos.com/energia/solar/calentadores>.
C. Principios físicos del colector
D. Principio de funcionamiento del calentador solar
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E.
Energía solar térmica de baja temperatura
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