Calefon Solar

Calefón solar
El calefón solar es un dispositivo que aprovecha la radiación solar y el efecto invernadero para el calentamiento de agua.
Además de la ventaja de utilizar un recurso renovable como la energía solar, nuestro diseño incorpora materiales reciclados, de manera tal de reducir costos y a la vez reutilizar productos que de otra forma serian desechados.
El mismo está conformado porun colector solar compuesto de uno o más módulos, construidos con botellas PET y caños de polietileno. Estos están conectados a un tanque de almacenamiento modificado específicamente para esta experimentación.
Funcionamiento del calefón solar
Para entender el funcionamiento del calefón solar vamos a dividir el proceso que lo hace funcionar en dos partes bien diferenciadas: transferencia deenergía y circulación de agua.
A) Transferencia de energía
El calefón solar es un sistema cuya función es convertir energía solar (luz) en energía térmica (agua caliente).
Para hacer el camino completo de la energía, deberíamos empezar por el principio...
En el núcleo del sol se genera energía por fusión nuclear de los átomos de hidrógeno.
Dentro del sol, esa energía viaja por radiación ypor convección hasta llegar a la superficie. Desde allí esa energía es irradiada siendo una parte más que considerable lo que nosotros denominamos "luz visible". Una vez irradiada desde el sol, esa radiación viaja a través del espacio vacío, sin mayores contratiempos, hasta que se encuentra con la atmósfera terrestre. Sólo una pequeña fracción de la energía que emite el sol llega a Nuestro planeta(de la energía emitida por nuestra estrella (3,8*10^26 Watts), sólo llegan a la tierra 1,74*10^17 Watts.)
Parte de esa radiación es filtrada por el Ozono, la inonosfera y por otras partículas presentes en la atmósfera hasta que llega a nosotros. Recién ahora es el turno de nuestro calefón solar:
La luz visible y parte de la radiación infrarroja pasan a través de la parte superior de la botella(la mitad que no está pintada). Una vez adentro, "chocan" contra la parte negra del lado de adentro (la mitad negra). Es acá cuando ocurre lo que se denomina "Efecto Invernadero": La luz de onda corta (alta energía de emisión, como la superficie solar) puede pasar a través de la botella plástica, pero cuando es absorbida por la parte negra, es remitida como radiación de onda larga (baja energía deemisión, como la pintura asfáltica). Esta radiación de onda larga no puede escapar a través de la parte tranparente de la botella, entonces queda atrapada, como en un invernadero, y se acumula, elevando la temperatura.
En este punto, la energía pasó de lumínica a energía térmica, porque calienta el aire que se encuentra en el interior de las botellas. Este calor atrapado es "Conducido" por elplástico del caño negro. Que sea negro no es una casualidad: el negro es el color que menos luz y radiación infrarroja refleja, lo que es muy bueno para que absorba el calor. Y del caño negro, el calor pasa al agua.
B) Circulación del agua
Una vez que el agua está en las ramas de caño negro del colector, nos interesa que se dirija hacia el tanque de almacenamiento.
En las ramas verticalesdel colector de botellas el agua más caliente, al dilatarse y ocupar un mayor volumen, hace que la columna de agua del lado del colector pese menos que la columna de agua del lado del tanque. O sea, que las moléculas del lado de agua caliente, como ocupan un mayor volumen, son menos que las del lado de agua fría, o, para ser más precisos, hacen una menor presión. Esta diferencia de presión hace queel agua fría "empuje" al agua caliente hacia el tanque. Así, el agua fría lentamente entra al colector, se calienta, y va al tanque. Este proceso de circulación es denominado "Convección natural", y su repetición cíclica hace que de a poco, en el tanque suba la temperatura del agua.
Finalmente, el agua del tanque se conserva caliente porque las paredes están aisladas. Podemos ver que, a...