Lo Sabias? Calentadores solares

PorCarlos Delgadillo de Anda

Lo Sabias? Calentadores solares

APROVECHAMIENTO DE LA ENERGÍA SOLAR PARA EL CALENTAMIENTO DE AGUA

La tecnología

El aprovechamiento de la energía solar para el calentamiento de agua se realiza mediante un dispositivo llamado calentador solar, cuyo principal propósito es el abastecimiento de agua caliente de forma autónoma, alternando con los sistemas de calentamiento tradicionales.

En lo general, este tipo de dispositivos están compuestos de un colector solar (principal componente que capta la energía proveniente del sol), recipientes para el almacenamiento del agua (termo tanques) y una serie de tuberías, accesorios y controladores.

Existen diversos tipos calentadores solares, diferenciados por las características del colector solar, dentro de los que se encuentran los de colectores solares planos, los de tubos evacuados y los de tubos heat pipe.

Colectores planos

Existen dos tipos de colectores planos: a) con tapa, también llamados encapsulados, que son los más comunes y b) sin tapa o desnudos.

En el caso de los colectores con tapa, cuentan con una cubierta transparente, que puede ser de vidrio, u otros materiales como policarbonatos, acrílicos y películas de polivinilfluoruro.

La tapa transparente evita la pérdida de calor en la parte frontal. En lo general, estos colectores pueden generar temperaturas de entre 30°C a 70°C, y dependiendo del diseño pueden alcanzar temperaturas de hasta 100°. Sus aplicaciones más comunes son para calentar agua en casas habitación, hoteles, hospitales y clubes deportivos.

Colectores de tubos evacuados

El colector de tubos evacuados al vacío se utiliza para aplicaciones de calentamiento de agua a temperaturas que fluctúan entre los 50 a los 190°C.

Los tubos evacuados absorben, además de los rayos solares directos, el calor del medio ambiente y la  radiación solar difusa cuando esta nublado.

Cada tubo de vidrio al vacío a su vez esta constituido por dos tubos de vidrio. El tubo exterior esta hecho de un material de vidrio transparente (por ejemplo, borosilicato). El tubo interior esta también hecho de vidrio, pero se encuentra cubierto con una material de buena calidad en la absorción del calor solar y pocas propiedades de reflexión.

Cada tubo de cristal tiene un tubo interior y otro exterior concéntrico, los cuales están al vacío entre ellos. En su interior se transfiere la energía mediante tubos de calor que van interconectados mecánicamente a un intercambiador de calor (con un aislante). La pérdida de calor es eliminada porque no hay aire que conduzca el calor o lo circule y cause pérdidas

Tubos con Transmisor de Calor (Heat Pipe)

De reciente tecnología, este tipo de colectores es similar al de tubos evacuados, pero con rendimientos superiores.

Los tubos transmisores de calor que componen al colector solar, consisten en tubos al vació, pero con un elemento adicional de tubo de cobre retenido entre dos aletas.

Su sistema de funcionamiento es un sistema de energía solar cuya característica principal es el empleo de tubos de vidrio al vacío y en cuyo interior se aloja un tubo superconductor, conocido como Heat-Pipe, o tubo de calor. Este tubo superconductor, sometido a vacío, contiene una mezcla de componentes líquidos, que aceleran su conductibilidad.

Los  tubos de vacío llevan un fluido vaporizante que no puede salir del interior del tubo y que funciona como caloportador.

El fluido se evapora por efecto de la radiación solar, asciende hasta el extremo superior del tubo que se encuentra a temperatura inferior, esto hace que el vapor se condense, ceda su energía y retorne a su estado líquido cayendo por acción de la gravedad a la parte inferior del tubo, donde al recibir más radiación vuelve a evaporarse y comienza de nuevo el ciclo.

 

Aplicaciones

El universo de aplicaciones de los calentadores solares de agua es muy amplio, lo cual de manera resumida se muestra en el siguiente cuadro:

 

SECTORPROCESONIVEL DE

TEMPERATURA

(C°)

Alimentos y BebidasSecado30-90
Lavado40-80
Pasteurización80-100
Ebullición95-105
Esterilización140-150
Tratamiento de calor40-60
Industria TextilLavado40-80
Blanqueado60-100
Teñido100-160
Industria químicaEbullición95-105
Destilación110-300
Procesos químicos varios120-180
Todos los sectoresPrecalentado de agua para calderas30-100
Calefacción de áreas de producción30-80
Fuente: Untapped Potential By Werner Weiss -02-01-06-, Renewable Energy World. Earthscan / James & James publications.

 

En el caso del sector agropecuario, sus aplicaciones se han manifestado -entre otros- en los siguientes rubros:

 

·                     Proceso de escaldado realizado en el sacrificio de los animales en los rastros, fundamentalmente en el caso de cerdos y aves.

 

·                     Tratamiento térmico de frutas y verduras, con diversos propósitos como el precuece, ablandamiento, reafirmación de color, reducción de presencia de microorganismos, retardar el daño enzimático, o conservación

 

·                     Utilización de agua caliente en procesos de agroindustrias alimenticias (nixtamal, tequileras, lácteas, etc.).

 

·                     Limpieza de equipos de procesos agropecuarios que requieran de agua caliente, por ejemplo, los equipos de tanques fríos y ordeñadoras en los establos, la limpieza de instalaciones de rastros, entre otros.

 

·                     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

 

 

La potencialidad de las aplicaciones dentro del sector agropecuario y de agronegocios, son muy amplias y dependen en gran medida de los requerimientos de agua caliente utilizados en los procesos productivos.

 

 

 

Ventajas de los colectores solares

  • Proveen de energía limpia sin emitir ningún tipo de contaminantes a la atmósfera.
  • Su diseño es modular, lo que permite una diversidad de aplicaciones.
  • Las experiencias del uso de calentadores solares en agronegocios han mostrado que se pueden lograr ahorros considerables por la disminución en el consumo de combustibles tradicionales.
  • Se cuenta con una gran potencialidad para el uso de esta tecnología ya que el recurso solar en nuestro país es de una gran magnitud. Anualmente se recibe una cantidad de radiación solar superior a la de muchos países del mundo y en particular, a los del continente americano. Tres cuartas partes del territorio nacional presentan una insolación media de 5 KWh por m2, que es más del doble con respecto a Estados Unidos.
  • Tienen una vida útil que pude alcanzar los 20 años

 

Norma de calentadores solares

En lo relacionado con las acciones de normalización en la calidad de colectores solares y de otorgar confianza a los consumidores se cuenta con la norma NMX-ES-001-NORMEX-2005 Energía Solar – Rendimiento Térmico y Funcionalidad de Colectores Solares para Calentamiento de Agua – Métodos de Prueba y Etiquetado; cuyo objetivo fue el de establecer los métodos de prueba para determinar el rendimiento térmico y las características de funcionalidad de los colectores solares que utilizan como fluido de trabajo el agua y que son comercializados en nuestro país.

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Elaborado por el personal técnico del Equipo de Implementación del Proyecto de Desarrollo Rural Sustentable. México.      Con el Apoyo del Banco Internacional de Reconstrucción y Fomento. (BIRF-Banco Mundial)

 

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    Boletín RedGE Octubre 2018 – Boletín RedGEPosted on9:36 am - Oct 6, 2018

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