Sistemas de Calentamiento de Agua con Energía Térmica Solar

PorCarlos Delgadillo de Anda

Sistemas de Calentamiento de Agua con Energía Térmica Solar

INTRODUCCIÓN

México es un país con gran potencial para el aprovechamiento de la energía solar. Se encuentra ubicado en el llamado cinturón solar donde la radiación promedio para nuestro país es: 5 kWh/m2/día.

Esta energía solar puede tener aplicaciones importantes en el sector agropecuario si es aprovechada mediante una tecnología adecuada. Un ejemplo de esto son los sistemas de calentamiento de agua con energía térmica solar.

Esta tecnología tiene como objeto principal el abastecimiento de agua caliente de manera autónoma, que puede ser empleada en diversos procesos productivos o agroindustriales, sobre todo para el bienestar doméstico de los habitantes.

 ¿QUÉ SON LOS SISTEMAS TÉRMICOS SOLARES?

Un sistema térmico solar es una máquina capaz de aprovechar la energía proveniente del sol y transformar ésta en energía térmica, que puede emplearse para elevar la temperatura de un fluido, como por ejemplo el agua.

Actualmente, el calentamiento de agua en los agronegocios involucra el empleo de equipos costosos y dañinos al ambiente como lo son calderas y/o boilers. Una alternativa que resulta económica lo representan estos sistemas de calentamiento los cuales emplean la energía proveniente del sol como su combustible.

COMPONENTES PRINCIPALES DE LA TECNOLOGÍA

Usualmente, los sistemas térmicos solares para agua que se utilizan en los agronegocios  son los de colectores planos y los de tubos evacuados, conformados por los siguientes subsistemas:

1.- Subsistema de captación solar.  Encargado de recibir los rayos solares  para el calentamiento del fluido de trabajo.

2.- Subsistema de almacenamiento térmico (Termotanque). Almacena la energía térmica con las mínimas perdidas energéticas posibles.

3.- Subsistema de circulación o Hidráulico. Transporta el fluido de trabajo. Se integra por tuberías, válvulas, bombas de circulación y tanques de expansión.

4.- Subsistema de control. Funciona por medio natural (termosifón) o circulación forzada, que consiste en el control por medio de sensores de temperatura y controles eléctricos para hacer accionar la bomba de circulación.

BENEFICIOS DE LA TECNOLOGÍA

El elevado costo de la energía eléctrica y del uso de combustibles fósiles en los agronegocios, han hecho que la tecnología de calentamiento de agua con fuentes renovables sea aceptada como una alternativa de solución a esta problemática.  Entre los beneficios de esta tecnología, se encuentran:

Beneficios Sistemas Térmicos Solares
Carácter Productivo
1.- Uso de agua caliente para diversos procesos productivos (escaldado, sanitización, limpieza, etc.)

2.- Diseño modular, lo que permite una diversidad de aplicaciones

3.- Aplicaciones innovadoras como calentamiento de aire para invernaderos o deshidratado de frutas.

Carácter Económico
1.- Ahorros por sustitución del uso de combustibles.

2.- Obtención de beneficios económicos por reducción de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI)

3.- Periodos cortos de recuperación de la inversión (de 3 a 5 años en la mayoría de los casos)

Carácter Social y Ambiental
1.- Reducción de emisiones de Gases de Efecto Invernadero

2.- Disminución en el uso de combustibles fósiles

 

APLICACIONES PRINCIPALES SISTEMAS TÉRMICOS

En el sector agropecuario, el agua caliente es requerida por diversas actividades dentro de los procesos productivos (rastros, obradores, empacadores, lecherías, queserías), ejemplo de éstas son:

  • Limpieza de rastros (lavado de canal y de cortes).
  • Escaldado
  • Limpieza y desinfección de herramientas
  • Limpieza de plantas
  • Lavado de frutas y hortalizas
  • Aseo personal de los trabajadores
  • Proceso de secado
  • Sanitización
  • Higiene y confort de la crianza y engorda de aves y animales
  • Pasteurizado
  • Secado de frutas y verduras
  • Calefacción de espacios

CARACTERÍSTICAS DEL AGRONEGOCIO PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE LA TECNOLOGÍA

Las características que deben tener las unidades productivas para poder instalar un sistema térmico solar son:

  • Que, dentro de sus procesos productivos, demanden mayores volúmenes de agua caliente, vapor o aire caliente.
  • Que por su magnitud generen los mayores ahorros en el consumo de combustibles fósiles tradicionales.
  • Que, por su ubicación, aprovechen de manera más eficiente, el recurso solar.

ETAPAS EN LA IMPLEMENTACIÓN DE UN PROYECTO

  • La instalación de un sistema de calentamiento de agua depende de muchos factores, uno de ellos es la temperatura de agua requerida. Dependiendo de la temperatura el tipo de colector a emplear puede ser:
  • – Colectores Solares Planos ( T < 65 ºC).
  • – Colectores de Tubos Evacuados (65 º C < T < 95 ºC)
  • – Colectores Concentradores ( T > 100 º C)
  • Entonces, el tipo adecuado de sistema dependerá de la aplicación específica, evaluando los parámetros de operación, la temperatura, la presión y el caudal (la cantidad de agua se requiere).
  • De la correcta selección del equipo, depende que el productor obtenga el mayor rendimiento posible.

¿CUÁNTO LLEVA LA INSTALACIÓN?

La instalación de un sistema de calentamiento de agua depende del tamaño del arreglo. No obstante, podría considerarse como tiempo razonable para la instalación tres semanas.

¿CUÁL ES EL TIEMPO DE VIDA ÚTIL?

El proveedor que desarrolle el proyecto deberá garantizar la vida útil de cada uno de los componentes que conforman un sistema térmico solar.

Como referencia, la vida útil de este sistema no será inferior a 15 años. No obstante, será necesario poner especial atención en el mantenimiento de colectores, termotanques, bombas, controladores e intercambiadores de calor, para evitar que se presenten contratiempos en la operación de los sistemas, en un periodo menor al de su vida útil

¿QUÉ MANTENIMIENTO REQUIERE EL SISTEMA?

Algunas recomendaciones para mantener en óptimas condiciones el sistema térmico solar, son las siguientes:

  • Dar mantenimiento periódico al termotanque, colector solar, válvulas, sistemas de tuberías de bombeo de forma periódica.
  • Llevar registros de temperatura y flujo de agua caliente, para identificar posibles fallas durante la operación del equipo.
  • Seguir las especificaciones técnicas para el diseño y operación de sistemas térmicos solares.
  • – Verificar el aislamiento del sistema de tuberías, para prevenir pérdidas de calor que disminuyan la eficiencia del sistema térmico solar.

Con Información del Boletín Técnico Elaborado para el Fideicomiso de Riesgo Compartido (FIRCO)

Esta información, así como las especificaciones de los sistemas térmicos solares, pueden consultarse en el portal web: www.proyectodeenergiarenovable.com

Con el apoyo del Banco Interamericano de Reconstrucción y Fomento BIRF

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    1 comentario hasta ahora

    Boletin RedGE – Junio 2017 – BoletínPosted on2:07 pm - May 25, 2018

    […] Sistemas de Calentamiento de Agua con Energía Térmica Solar […]

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