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COLECTOR SOLAR PLANO

• En un colector
• solar se presentan los tres mecanismos de transferencia de calor: conducción, convección y
• radiación.
• Su magnitud es función de las características geográficas, climatológicas, ángulo de instalación y época del año del lugar
• de implementación.
• A los efectos del diseño de un colector solar sólo es necesario tomar un valor
• de referencia, estimado para la zona de estudio. El funcionamiento del sistema se basa en las
• leyes básicas de la radiación, que se propaga en longitudes de onda corta. Cuando incide en una
• superficie transparente, parte de ella se absorbe, otra se refleja y en mayor proporción se
• transmite.
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• Caption: . Una vez que la energía se transmite a través de la cubierta se dirige hacia la placa absorbedora y tubos, quienes absorben una parte y aumentan su temperatura.

COMPONENTES GENERALES

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• Un colector solar plano se compone de una caja generalmente metálica, cuyos lados y fondo son aislados. Desde el fondo y hacia arriba,
• se dispone de un material aislante, una placa reflectiva, la placa colectora portadora de los
• tubos quienes deben poseer de buena conductividad térmica.
• Sirve para aprovechar la energía de la radiación solar,
• transformándola en energía térmica de baja temperatura
• para usos domésticos o comerciales (calefacción, agua
• caliente, y climatización de piscinas,
• fundamentalmente)

Detalles

• Cubierta: Debe ser de un material transparente, generalmente se trata de vidrio, pero existen determinados plásticos que también se pueden utilizar con la ventaja de ser más baratos y manejables. La función de la cubierta es reducir al mínimo las pérdidas de calor por convección y radiación y por eso debe tener una transmitancia solar lo más alta posible.
• Canal de aire: Es un espacio que separa la cubierta de la placa absorbente y puede estar vacío o no. Para calcular su espesor se deben equilibrar las pérdidas por convección y las altas temperaturas que se pueden producir si es demasiado estrecho.
• Placa absorbente: La placa absorbente es el elemento que absorbe la energía solar y la transmite al líquido que circula por las tuberías. La principal característica de la placa absorbente es que tiene que tener una gran absorción solar y una emisión térmica reducida. Para cumplir este requisito se utilizan materiales combinados para obtener la mejor relación absorción / emisión.
• Tubos o conductos: Los tubos están tocando (a veces soldadas) la placa absorbente para maximizar el intercambio de energía calorífica por conducción térmica. Por los tubos circula el líquido que se calentará y transportará el calor hacia el tanque de acumulación.
• Capa aislante: La finalidad de la capa aislante es recubrir el sistema para evitar y evitar pérdidas térmicas. Para que el aislamiento sea el mejor posible, el material aislante deberá tener una baja conductividad térmica

COLECTORES / Ejemplos

FUNCIONAMIENTO GENERAL

• Los captadores o colectores solares planos funcionan aprovechando el efecto invernadero —el mismo principio que se puede experimentar al entrar en un coche aparcado al sol en verano—. El vidrio actúa como filtro para ciertas longitudes de onda de la luz solar: deja pasar fundamentalmente la luz visible, y es menos transparente con las ondas infrarrojas de menor energía. El sol incide sobre el vidrio del colector, que siendo muy transparente a la longitud de onda de la radiación visible, deja pasar la mayor parte de la energía. Ésta calienta entonces la placa colectora que, a su vez, se convierte en emisora de radiación en onda larga o (infrarrojos), menos energética. Pero como el vidrio es muy opaco para esas longitudes de onda, a pesar de las pérdidas por transmisión, (el vidrio es un mal aislante térmico), el recinto de la caja se calienta por encima de la temperatura exterior. Al paso por la caja, el fluido caloportador que circula por los conductos se calienta, y transporta esa energía térmica a donde se desee. El rendimiento de los colectores mejora cuanto menor sea la temperatura de trabajo, puesto que a mayor temperatura dentro de la caja (en relación con la exterior), mayores serán las pérdidas por transmisión en el vidrio. También, a mayor temperatura de la placa captadora, más energética será su radiación, y más transparencia tendrá el vidrio a ella, disminuyendo por tanto la eficiencia del colector.

APLICACIONES

• El sistema de captación de radiación solar está formado por captadores solares conectados entre sí. Su misión es captar la energía solar para transformarla en energía térmica, aumentando la temperatura de fluido que circula por la instalación.
• Los sistemas de energía solar térmica resultan útiles en aplicaciones como el calentamiento de piscinas, para el uso doméstico (agua caliente y calefacción), para usos industriales que requieren agua caliente pero no a mayor temperatura de 65ºC (pasteurización, lavabo de ropa, etc.)
• El más utilizado es el captador solar plano que consigue aumentos de temperatura de 60 °C a un coste reducido. Estos capadores están indicados para la producción de agua caliente para diversas aplicaciones: agua caliente sanitaria, calefacción por suelo radiante, etc.
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Agua caliente sanitaria - ACS

• La principal aplicación de la energía solar térmica es la producción de Agua Caliente Sanitaria (ACS) para el sector doméstico y de servicios. El agua caliente sanitaria se usa a una temperatura de 45 °C, temperatura a la que se puede llegar fácilmente con captadores solares planos que pueden alcanzar como temperatura media 80 °C. Se considera que el porcentaje de cubrimiento del ACS anual es aproximadamente del 60 %; se habla de este porcentaje, y no superior, para que en la época de mayor radiación solar no sobre energía. La energía aportada por los captadores debe ser tal que en los meses más favorables aporte el 100 %. El resto de las necesidades que no aportan los captadores se obtiene de un sistema auxiliar, que habitualmente suele ser gasóleo, gas o energía eléctrica. Con este porcentaje de cubrimiento los periodos de amortización son reducidos.
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Calefacción de baja temperatura

• La energía solar térmica puede ser un complemento al sistema de calefacción, sobre todo para sistemas que utilicen agua de aporte a menos de 60 °C.
• Para calefacción con aporte solar, el sistema que mejor funciona es el de suelo radiante (circuito de tuberías por el suelo), ya que la tempertura del fluido que circula a través de este circuito es de unos 45 °C, fácilmente alcanzable mediante captadores solares. Otro sistema utilizado es el de fan-coil o aerotermos.
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Calentamiento para piscinas

• Otra de las aplicaciones extendidas es la del calentamiento del agua de piscinas.
• El uso de colectores puede permitir el apoyo energético en piscinas al exterior alargando el periodo de verano, mientras que en instalaciones para uso de invierno, en las épocas de poca radiación solar, podrán suministrar una parte pequeña de apoyo a la instalación convencional.
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AHORRO ENERGÉTICO - Sustentabilidad

• Una de las mejores ventajas de la energía solar es la posibilidad de ahorrar gran cantidad de recursos como energía eléctrica y gas por la utilización de sistemas, productos o tecnología solar.
• Con la colocación de paneles solares en casas u oficina se puede ahorrar desde un 70% de energía eléctrica dependiendo de las necesidades energéticas de las personas que allí están y de las actividades que realizan.
• Por otro lado la utilización de calentadores solares en vez de calderas permite ahorrar entre un 75% a un 85% de gas de acuerdo al equipo que se adquiera.
• A largo plazo, la electricidad solar es más barata que comprarla de la compañía eléctrica. Hay un costo de arranque, pero luego empieza a pagarse por sí misma. Una vez que se llega al punto de equilibrio, después todo es ganancia.
• La energía solar es renovable, por lo tanto además de un ahorro económico, es una excelente manera de contribuir con el planeta.
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