calentador solar

El calentador solar
Por Luis Bérriz
Ilustraciones: Pope y Aleman
 
Principios de funcionamiento.
Ideas básicas
para su diseño,
construcción e instalación.


En los días fríos y principalmente a la hora del baño, nos acordamos de la importancia que tiene disponer de agua caliente.
Sin embargo, a pesar de las características de nuestro clima, muchas familias están acostumbradas acalentar agua durante todo el año, para bañarse, fregar y lavar la ropa.
¿Cuánta energía se consume en nuestro país por este concepto? No lo sabemos, pero si suponemos que solamente 5 % de las familias cubanas calienten 2 litros diarios por persona, durante 300 días en el año, con electricidad, petróleo, queroseno o gas, equivaldría a un consumo de 15 000 toneladas de petróleo, lo que no es poco.Y entonces nos preguntamos:
¿Podemos utilizar la energía solar para calentar agua? Y si es así: ¿Cómo?
Tradicionalmente se han utilizado calentadores solares para calentar agua.
Actualmente, se venden en el mercado internacional a un precio de 200 a 500 dólares (y más) para una familia promedio (de cuatro a cinco personas). Fabricados en Cuba pueden costar alrededor de 150 dólares encomponentes y materiales importados. Estos serían calentadores de alta calidad, competitivos con los de importación.
Pero existe la posibilidad de tener un calentador solar "casero", esto es, de que tengamos en nuestras casas algunos materiales con los que podamos hacer nosotros mismos, un calentador solar.
Quizás sólo sea necesario tener, además, algunos conocimientos de cómo hacerlo. Por esta razón,queremos dar aquí los conceptos generales de funcionamiento y algunas ideas prácticas para su construcción e instalación.
Conceptos generales
La radiación solar (llamada también luz solar) está compuesta de rayos electromagnéticos de diferentes longitudes de onda y de diferentes frecuencias (la longitud de onda de un rayo es inversamente proporcional a su frecuencia).
Todos estos diferentesrayos forman lo que se llama el espectro solar. Parte de este espectro puede ser visto por el ser humano y por eso es llamado región visible del espectro solar cuyas longitudes de onda van aproximadamente desde 400 a 800 nm (un nanómetro, es una dimensión muy pequeña, igual a una millonésima de milímetro).
Las radiaciones con longitudes de onda superiores a éstas, o lo que es lo mismo, confrecuencias inferiores, forman la región infrarroja del espectro solar y las inferiores en longitud de onda y superiores en frecuencia, la región ultravioleta.
La radiación solar tiene un valor energético promedio en Cuba de 4 500 kilocalorías por metro cuadrado al día (una kilocaloría es la cantidad de calor necesaria para subir la temperatura de un litro de agua un grado centígrado o Celsius).
Desdeel punto de vista de su valor energético, la región ultravioleta del espectro solar puede despreciarse en la superficie terrestre, ya que casi toda es filtrada por la capa de ozono de la atmósfera. Y aproximadamente 50% pertenece a la región visible y otro 50% a la infrarroja.
Cuando la radiación solar llega a un cuerpo, parte es captada o absorbida, parte es reflejada y, en los casos de loscuerpos llamados transparentes o translúcidos, parte es transferida (o sea, pasa parte de la luz a través del cuerpo). Un cuerpo opaco es aquel que no deja pasar ninguna luz y mientras es más oscuro, absorbe más y refleja menos.
                             
                                            Fig. 2  Corte transversal de un calentador solar
Un cuerpo blanco refleja casi toda laradiación solar, mientras un cuerpo negro, la absorbe casi toda. O sea, la absorción y la reflexión de la luz dependen, principalmente, del color de la superficie del cuerpo.
Cuando la radiación solar es absorbida por un cuerpo, se transforma en calor, o sea, éste se calienta. Un cuerpo caliente se enfría cuando le pasa calor a otro cuerpo por contacto (por conducción) o a un fluido, aire o agua en...