Calentadores Solares
Los calentadores solares son aparatos que utilizan la luz del sol para calentar agua usando dos métodos principales: por medio de tubos de vidrio al vacío y por medio de un panel de cama plana.
En muchos climas un calentador solar puede reducir el costo relacionado al consumo de combustibles utilizado para calentar agua. Puede llegar a ser desde un 50% hasta un 75%.
Los calentadores tienen una elevada eficiencia para captar la energía solar. Dependiendo de la tecnología y materiales implementados, pueden llegar a alcanzar eficiencias del 98%.
No debe confundirse las calentadores solares con los paneles fotovoltaicos, los cuales no se utilizan para calentar substancias, sino para generar electricidad a partir de la luz.
Funcionamiento de los calentadores solares no presurizados
Este tipo de calentadores solares están hechos para funcionar en casas cuyos sistemas de plomería funcionan por gravedad, es decir, que cuentan con tinaco o depósito de agua. Tienen un tanque térmico integrado donde se acumula el agua calentada por el panel. No se recomiendan en instalaciónes hidráulicas con más de 1.2 Kg/cm2
Funcionamiento de los calentadores solares presurizados
Los calentadores solares presurizados se utilizan en sistemas hidráulicos que tienen con un equipo hidroneumático para mantener una presión alta del agua que corre por las tuberías, y lo soporta gracias a un tanque de almacenamiento reforzado.
En el caso de calentadores con tubos de vidrio al vacío, la presión rompería los tubos pero se utiliza un tipo de colectores llamado “Heat Pipe”.
En el caso de los calentadores de cama plana, por su fabricación, resisten mayor presion que el de tubo, pero sólo hasta un máximo de 2 Kg/cm2. Con sistemas de alta presión o con hidroneumático, hay una versión con tubería y tanque reforzado que soporta hasta 6 Kg/cm2.
Calentador de tubos de vidrio al vacío
Los tubos de vidrio al vacío son el mecanismo de calentamiento de los calentadores solares. Es la parte del equipo que transforma la energía solar en calor útil, y es a través de ellos que al agua se calienta. Los tubos al vacío se fabrican a partir de dos tubos de vidrio concéntricos.
El tubo exterior está hecho de borosilicato transparente de alta resistencia capaz de resistir el impacto de un granizo de hasta 2.5 cms. de diámetro. El tubo interior está también hecho de vidrio de borosilicato, pero está recubierto con nitrato de aluminio que tiene una excelente
absorción del calor solar y mínimas propiedades de reflexión. Durante la fabricación del tubo, el aíre existente en el espacio intermedio entre los dos tubos es extraído para formar un vacío, el cual elimina las pérdidas de calor por conducción y convección, creado un excelente aislamiento térmico.
Para mantener el vacío dentro del tubo, un elemento de barium es expuesto a alta temperatura, el cual causa que el fondo del tubo se cubra con una capa de barium puro (plateado). Esta capa de barium puro, es un indicar visual del vacío interno del tubo. Si el color plateado se torna blanco el vacío se ha perdido y el tubo tiene que ser reemplazado.
El tubo de la izquierda esta sellado al vació, mientras que el de la derecha ha sufrido una perforación y el aire ha llenado la cámara de vació
Tubos de vidrio tipo heatpipe
El tubo de vidrio tipo Heat-Pipe es una variante que lleva en su interior un tubo capilar de cobre que contiene glicol. Este fluido de trabajo es un glicol de bajo calor específico, que al calentarse se evapora y se eleva a la punta del tubo de cobre. La punta del tubo capilar de cobre se encuentra insertada dentro del tanque presurizado, y calienta el agua que entra en contacto con la punta mediante un intercambio de calor. El fluido conductor de calor se enfría después de haber calentado el agua, y vuelve al fondo del tubo de cobre. De esta forma el agua no entra en los tubos de vidrio, y el sistema es capaz de soportar una alta presión.
Fuera de la varilla de cobre que llevan este tipo de tubos, lo demás es igual a los tubos de vidrio al vacío utilizados en los modelos no presurizados, hechos con vidrio de borosilicato transparente de alta resistencia capaz de resistir el impacto de un granizo de hasta 2.5 cms. de diámetro. También están fabricados dejando un vacío entre las capas.
El tubo de calor también lleva una placa de absorción, fabricada con un recubrimiento semiconductor. Esta capa especial selectiva, apropiada para operar al vacío, asegura una alta absorción de energía y bajas perdidas por radiación, el resultado es un alto aprovechamiento de la energía disponible
Calentador solar con panel de placa plana
En este tipo de colectores el colector o placa, encargado de trasformar los rayos del sol en calor sensible, está formado por una placa metálica de color negro mate montada sobre una parrilla de conductos por las que circula el agua, usualmente tubos de cobre y cubierto con un vidrio de alta resistencia garantizado para resistir granizo de 3 cm.
El agua entra por el extremo superior del panel y al viajar por las tuberías, absorbe el calor generado por el impacto de la luz en la superficie aislante negra y al final del recorrido ingresa a un tanque térmico
El panel puede ser colocado en la parte superior de la casa (techo) mientras que el tanque de agua caliente puede estar colocado en cualquier otro lugar, lo cual es una gran ventaja ya que permite la flexibilidad de evitar el peso del tanque en techos con poco soporte y además permite tener una casa con mejor estética
Hay muy pocas variantes a este sistema y solo mencionaremos una, la que tiene una modificación en la distribución interna del tanque, así como una lámina más gruesa, lo que permite trabajar con presiones de hasta 6 Kilogramos por centímetro cuadrado.
