Mecanico

Radiación solar promedio en el mundo

Calentadores Solares de Agua. Análisis Técnico.
México goza de una situación privilegiada en cuanto a irradiación solar. En la gráfica se observan datos de la NASA colectados por una década, con el promedio de irradiación anual. Para referencia, en el Sahara en África la irradiación promedio anual es de 6.7 kwh / m2 por día. Teniendo en México un promedioanual de 5.3 kwh / m2 por día, nos coloca en una situación muy favorable para el uso de la energía solar.
Mapa de Irradiación Solar, México.

INTRODUCCIÓN
En el calentamiento de agua tradicional para usos doméstico, de servicios e industrial se consumen enormes cantidades de energía. Las formas más comunes de calentar agua se realizan por medio de leña o carbón vegetal o mineral, petróleo,gas y electricidad; sin embargo una forma eficiente, ecológica y económica de hacerlo es también con radiación solar, a través de calentadores solares.
Aunque en todos los casos el resultado final es el mismo, agua caliente, el proceso es muy diferente, como se muestra en el siguiente esquema:
FIGURA 1
Procesos de calentamiento de agua.

El primero es un proceso de millones de años; elsegundo es instantáneo. En el primero se utiliza una valiosa materia fósil como combustible, que pudiera ser utilizada como materia prima de diferentes productos; en el segundo no se consume ninguna materia, excepto la materia inicial para crear los componentes del sistema solar. El primero es una de las causas de mayor contaminación (emisión de contaminantes que causan el efecto invernadero); elsegundo no contamina. Es evidente que no es adecuado utilizar la valiosa materia fósil como combustible, la cual además tiene un alto costo, cuando existen métodos más sencillos para generar calor y calentar agua.

Estudio de la Tecnología y Equipos Existentes
CALENTADORES SOLARES
En estos tiempos y por diferentes causas, avanza de manera aceleradael uso de calentadores solares de agua, tantopara pequeños como para grandes consumidores, aunque dependiendo del tipo de sistema tiene sus limitantes para lograr sobre todo altas temperaturas (arriba de 100° C). Ya en algunos países es obligatorio su uso para determinados fines, principalmente en las nuevas construcciones.
El que sistema solar que ha alcanzado mayor éxito es el calentador solar de tubos al vacío. Sin embargo describiremosaquí los diferentes tipos mas comunes.
Calentador plano
Existen en el mercado diferentes tipos de calentadores solares. El modelo más antiguo, creado desde hace mas de 40 años, y que sirve para el aseo personal y uso domestico o de cocina (lavadoras de ropa y trastes) en las condiciones tropicales es el llamado "calentador compacto o de colector plano", por su sencillez, eficiencia y bajo costo,logrando temperaturas de hasta 60°C.
Calentador plano

Calentador de tubos al vacío

Calentador de tubos al vacío.
Los calentadores de tubos al vacío tienen el mismo principio de trabajo que los colectores planos, o sea, la radiación es recibida por el absorbedor y llevada en forma de calor hacia un tanque acumulador. La diferencia consiste en que el absorbedor está formado por tubos enlos cuales se ha hecho vacío para disminuir las pérdidas de calor y dentro del tubo van colocadas las secciones del plato absorbedor.
Algunos modelos están formados por tubos sencillos de vidrio, los cuales tienen en su interior un sector de plato plano de absorción acoplado a un tubo metálico por donde fluye el líquido. En otros modelos el absorbedor suele ser un tubo interior con tratamientoóptico selectivo, lo que mejora todavía más la eficiencia del colector. Entre el tubo interior y el exterior, ambos concéntricos, existe vacío.
Detalle de tubos al vacío

Hay varios modelos de colectores de tubos al vacío, en dependencia del movimiento del fluido y el método de transferencia de calor utilizado. Los principales son:
- Tubos termosifónicos.
- Tubos en U.
- Tubos calóricos....