Calentadores solares: Funcionamiento

Publicado en: | 18 noviembre, 2020

Con una historia ya muy antigua, la evolución de los calentadores solares ha permitido alcanzar una gran eficiencia en su desempeño, tanto, que hoy tienen rendimientos para competir con las diferentes tecnologías para calentar el agua.

Sin duda, el motor principal de nuestro planeta es el sol. Gracias a sus rayos existe la vida. Su calor es energía para todos los seres vivos y se sabe bien que, cuando se extinga (dentro de millones de años) se acabará también la vida en la Tierra. Por esta razón, la energía solar es una de las opciones más importantes en cuanto a la sustentabilidad y el bienestar del planeta. Es una energía abundante y que perdura en el tiempo; no depende de pagar un recibo ni de un flujo de tuberías.

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Funcionamiento

Los calentadores solares utilizan como fuente de calor la energía del sol, que es recibida por unos tubos dentro de diferentes mecanismos. Por medio de un efecto llamado termosifón, calientan el agua que se encuentra dentro de ellos. Este efecto opera con convección natural que provoca una diferencia de temperatura en el agua. Gracias a la ligera inclinación del panel y a que el agua caliente es más ligera que la fría, tiende a subir a través de los tubos colectores. Posteriormente se deposita en un termotanque, en tanto que el agua fría desciende de nuevo a los tubos colectores. El agua se mantiene caliente gracias al termo tanque. Este ciclo es constante mientras exista radiación solar y su velocidad depende de la intensidad de los rayos solares. El colector solar está formado por aletas captadoras y por tubos por los que circula el agua: estos, a partir de la radiación solar, capturan el calor.

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Con base en el material captador de calor encontramos dos tipos: los de placa plana y los de tubos de vacío.

Placa plana. Este tipo de calentador es uno de los más utilizado en los hogares. Los colectores de placa tradicionales consisten en varios tubos de cobre que se encuentran de manera vertical con respecto al colector, y entran en contacto con una placa oscura, generalmente la placa es metálica, aunque puede ser de algún otro material como el plástico. Alcanza temperaturas que van desde los 30 hasta los 70 °C. Sobre la placa de absorción se coloca la cubierta de vidrio o plástico transparente, los rayos solares atraviesan la cubierta y son transformados en energía calórica en la placa de absorción. Algunos diseños poseen más de una capa de vidrio o plástico, esto como protección ante la pérdida de calor. La placa de absorción tiene una capa de color negro para incrementar la capacidad de obtener energía sin reflejarla.

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Los conductos por los que circula el agua llegan hasta el depósito y tienen cabezales por donde entra y sale el agua del colector; los elevadores son ductos que distribuyen el medio de transferencia por la superficie del colector. Los materiales aislantes se colocan detrás de la placa de absorción y alrededor de ésta, impidiendo la perdida de calor. Todos los componentes mencionados se encuentran en una caja hermética que impide que el polvo, la suciedad, la humedad y el aire entren al colector y disminuya su rendimiento. Los selladores y juntas se emplean para fijar la cubierta de vidrio a la caja.

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Tubos de vacío. Este calentador usa como colector tubos de vacío (o evacuados), cada tubo posee un absorbedor que recoge la energía solar y la transfiere al agua. Debido a las propiedades aislantes del vacío, las pérdidas de calor son mínimas y el colector puede alcanzar temperaturas altas, de entre 77 y 170 °C. Los tubos de vacío tienen un tubo interior, uno exterior, una capa selectiva de absorción y una de inducción. El tubo interior almacena el agua y la pared externa del tubo interior tiene la capa selectiva de absorción. Esta capa transforma la energía solar en energía calórica, y el vacío que hay entre los 2 tubos es el espacio al vacío, el aislamiento para impedir la pérdida de calor. Este tipo de calentador es ideal para lugares en los que se necesiten temperaturas muy elevadas. Los tubos de vacío absorben los rayos de sol y los convierten en energía calorífica que permite calentar el agua que hay en su interior.

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