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APUNTES
ENERGÍA SOLAR; APLICACIONES & PARTES ESCENCIALES
Prof. Rodrigo Valdovinos – rvaldovinos@ecomaipo.cl
El presente documento tiene como propósito principal, brindar conocimientos técnicos sobre la conversión térmica de la energía solar, sobre todo en lo relacionada a:
Principios físicos del sistema colector plano
Clasificación, tipos y configuraciones
Componentes y funciones clavesDetalles constructivos del colector plano
Dimensionado de sistemas
Aplicaciones anexas
1 CONVERSIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR
La radiación solar tal como llega del sol, se usa básicamente como iluminación. Para aprovecharla de otra forma se debe convertir a otra forma de energía. Existen tres mecanismos básicos de conversión, ellos, con sus correspondientes aplicaciones se indican en los siguientesesquemas:





2 CONVERSIÓN TÉRMICA
El principio fundamental de la conversión térmica de la energía solar consiste básicamente en la absorción de la radiación solar por una superficie receptora, captora o sistema colector, que a su vez absorbe la mayor parte del espectro solar incidente, transformándose la radiación electromagnética captada en calor. Luego el calor generado es utilizado enalgún uso específico. El receptor o captador, al calentarse, produce un intercambio de calor con el ambiente por medio de radiación, convección y conducción. Mientras mayor sea la diferencia de temperatura con el ambiente, mayores serán las pérdidas. Al equilibrio de un sistema colector de la radiación solar queda determinado como:

E = Qcond + Qconv + Qrad + Eutil
El término de la izquierdarepresenta la radiación absorbida, siendo E la energía incidente y el término  y  representan el coeficiente de absorción y transmisión respectivamente, de la radiación solar entre de la cubierta transparente y superficie absorbente. Si al sistema se le agrega algún tipo de reflector sería necesario incorporar el coeficiente de reflexión () del material reflectante. En general para lossistemas sin concentración de la radiación solar se actúa sobre el lado derecho de la ecuación disminuyendo las pérdidas. Los típicos mecanismos de reducción de pérdidas pasan por el uso de superficies selectivas, buenos aislantes, colchones de aire, láminas reflectoras IR. Las superficies selectivas tienen la propiedad de absorber gran parte del espectro solar y emitir poca energía en el rango delinfrarrojo térmico. En cambio los sistemas con concentración aumentan el flujo incidente sobre el lado izquierdo de la ecuación por medio de sistemas ópticos que hacen incidir mayor flujo sobre el receptor, o sea de aumenta la energía incidente. Los sistemas de tipo colector plano tienen la ventaja de aprovechar tanto radiación directa como la radiación difusa y reflejada. Los sistemas conconcentración de energía, solo aprovechan la radiación solar directa (si está nublado no funciona). Por lo tanto, en general si uno quiere maximizar el rendimiento de captación (es decir aumentar la energía útil, el enfoque se debe concentrar en:

Reducir las pérdidas térmicas.
Aumentar el flujo de radiación solar sobre la superficie receptora.
Combinar estos dos mecanismos.

3 COLECTOR PLANO SIMPLEEste tipo de sistema colector es el más sencillo. El esquema del colector plano consiste en una placa colectora de superficie negra, detrás de la cual circula un fluido calo portador. La placa está orientada hacia el sol de modo de captar la radiación solar directa en forma óptima. Sin embargo, capta radiación solar directa, difusa y reflejada desde el entorno. Al absorber radiación solar, laplaca tenderá a calentarse, este proceso permitirá transferir la energía al fluido calo portador Qu (calor útil). Dependiendo de la distancia transportada y de las condiciones del ambiente, se producirán pérdidas de calor, que serán mayor mientras menor es el aislante y mayor la diferencia térmica entre la placa solar y la temperatura del aire.

4 SISTEMA SOLAR TÉRMICO
Sistema Solar Térmico...