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Componentes principales
¿Qué es un calentador solar de agua?
Un calentador solar de agua (CSA) es un sistema que calienta el agua solamente con la energía solar, sin necesidad de gas o electricidad. Un sistema típico de CSA consta básicamente de tres componentes:
- colector solar: capta la energía solar y la transfiere al agua
- termotanque: almacena el agua caliente
- sistema de tuberías y válvulas: “transporta” el agua entre colector, termotanque y sistema sanitario mediante el efecto termosifón
Calentador Solar de Agua (Tipo termosifón)
Dependiendo de las condiciones externas algunos sistemas de calentamiento solar de agua requieren adicionalmente de una bomba. Estos sistemas funcionan bajo el principio de circulación forzada.
Colector
El colector es posiblemente el componente más importante del calentador solar de agua. En general se distingue entre tres tipos de CSA:
- colector plano
- tubos evacuados de vidrio, con o sin tubos de calor (heat pipes)
- colector de plástico
Colector plano
Los colectores solares planos pueden ser diseñados y utilizados donde se requieren temperaturas que no rebasan los 60 ºC.
El colector solar plano está formado por una superficie metálica plana a la cual se le instalan –en contacto- una serie de tubos, típicamente de cobre, estando todo el conjunto revestido de pintura negra absorbente selectiva.
La gran mayoría de los sistemas instalados son termosifónicos. Pero en lugares fríos, el agua no circula dentro del colector sino que esta almacenada todo el tiempo en el termotanque. Por la tubería del colector circula un liquido (por ejemplo glicol, un anticongelante) que absorbe el calor y lo transfiere al agua.
Algunas de sus características son:
- rendimiento hasta 70 %
- vida útil de aproximadamente 20 años
- requieren de un mantenimiento mínimo a lo largo de su vida útil
- accesibles costos de inversión
Colector plano
- Marco de aluminio anodizado.
- Cubierta de vidrio templado, bajo contenido en fierro.
- Placa absorbedora. Enrejado con aletas de cobre.
- Cabezales de alimentación y descarga de agua.
- Aislante, usualmente poliestireno, o unicel
- Caja del colector, galvanizada.
Tubos evacuados y tubos de calor (heat pipes)
Los colectores de tubos evacuados se caracterizan por su superficie captadora aislada del exterior por un doble tubo de vidrio al vacío.
El tubo exterior es transparente y permite que pasen los rayos solares a través de él con un mínimo de reflexión de la misma. El tubo interior está cubierto con una capa especial de material selectivo, que sirve a la absorción de la radiación solar, con un mínimo de reflexión de la misma.
Hay dos diferentes sistemas:
- Flujo directo: el agua circula por los tubos
- Flujo indirecto o “Tubo de calor (Heat Pipe)” o sistema hidroneumático: el calor evapora un fluido (glicol, un anticongelante con bajo calor específico) en el tubo, y éste transmite su energía al condensarse en el extremo que está dentro del termotanque, en contacto con el agua. A través de una punta de cobre se calienta el agua almacenada en el termotanque.
Algunas de sus características son:
- alta eficiencia, por minimizar las pérdidas de calor al ambiente
- aptos para alcanzar temperaturas elevadas (90 ºC)
- costos accesibles
Colector de plástico
Estos colectores son sencillos y económicos, se emplean en aplicaciones que no requieren temperaturas elevadas. Una aplicación típica de estos colectores es para el calentamiento de albercas. Se asemejan a una alfombra y están conformados por una superficiecaptadora en color negro (3.1 m de ancho y diferentes metros de largo) y dos colectores de cabecera.
La radiación solar incide sobre la superficie captadora, ésta la transforma en calor y posteriormente la transfiere al agua que circula a través de los canales o tubos de plástico, que están integrados a dicha superficie.
Algunas de sus características son:
- no presentan problemas de corrosión
- más económico en comparación con otros CSA
- aptas para calentar el agua hasta aproximadamente 38 ºC.
El termotanque
El termotanque es un elemento clave de un sistema de calentamiento solar para almacenar el agua caliente. El termotanque es un recipiente cilíndrico que se coloca en posición horizontal o vertical. Está hecho de metal o plástico reforzado para uso sanitario, normalmente están fabricados de acero y recubiertos de un aislamiento térmico. Un buen termotanque no debe perder más de 5º C en 12 horas.
Existen termotanques desde 100 litros hasta 2,500 litros o más. En promedio una persona consume 50 litros de agua caliente al día en México. La cantidad de personas y las condiciones climatológicas son determinantes para escoger el tamaño del termotanque. Normalmente, el precio del termotanque ya está incluido en el paquete y no se compra adicionalmente.
Tuberías y otros accesorios
Otros componentes usados en un sistema de calentamiento solar son las tuberías, bombas, sistemas de control, válvulas de paso entre otros. Las tuberías, que normalmente son de cobre (recubiertas con un aislante térmico) conectan el colector, el termotanque y el punto de uso (por ejemplo regadera).