teoría para calentador solar

OPS/CEPIS/03___
UNATSABAR

UNIDAD DE APOYO TÉCNICO
PARA EL SANEAMIENTO BÁSICO DEL ÁREA RURAL

TEORÍA PARA EL DISEÑO DE
CALENTADORES SOLARES DE AGUA

Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente
Área de Desarrollo Sostenible y Salud Ambiental
Organización Panamericana de la Salud
Oficina Sanitaria Panamericana – Oficina Regional de la
Organización Mundial de laSalud

Auspiciado por:

Agencia Suiza para el
Desarrollo y la Cooperación

UNIDAD DE APOYO TÉCNICO PARA
EL SANEAMIENTO BÁSICO DEL ÁREA RURAL

TEORÍA PARA EL DISEÑO DE
CALENTADORES SOLARES DE AGUA
Sixto Guevara Vásquez
UNATSABAR – OPS/CEPIS

Centro Panamericano de Ingeniería Sanitaria y Ciencias del Ambiente
Área de Desarrollo Sostenible y Salud Ambiental
Organización Panamericanade la Salud
Oficina Sanitaria Panamericana – Oficina Regional de la
Organización Mundial de la Salud
Auspiciado por la Agencia Suiza para el Desarrollo y la Cooperación
Lima, 2003

OPS/CEPIS/03___
UNATSABAR

Tabla de contenido
Página
1.

Introducción ..................................................................................................... 3

2.

Conceptos previos........................................................................................... 3
2.1 Radiación solar ....................................................................................... 3
2.2 Balance de energía en el calentador solar .............................................. 4

3.

Balance de energía en colector solar............................................................... 6
3.1 Coeficiente total de transferencia de calor ............................................. 7
3.1.1 Conductancia en la parte inferior, Ufo ........................................ 8
3.1.2 Conductancia en la parte superior Usup ..................................... 8
3.1.3 Conductancia en la parte lateral Ul. .......................................... 10
3.2 Temperatura a lo largodel tubo y el factor de
eficiencia del colector .......................................................................... 11
3.3 Distribución de la temperatura del agua a lo largo del tubo ................ 15
3.4 Factor de remoción de calor ................................................................. 16

4.

Pérdidas de calor en el depósito de almacenamiento y las conexiones..........17
4.1 Depósito de almacenamiento ............................................................... 17
4.2 Conexiones ........................................................................................... 17

5.

Circulación natural del agua en el calentador solar ....................................... 17
5.1 Ubicación del depósito de almacenamiento respecto al
colector solar........................................................................................ 18
5.2 Altura de presión de la circulación natural .......................................... 18
5.2.1 Altura de presión debido al cambio de densidad
del agua en el colector solar .................................................... 18
5.3 Pérdidas de carga................................................................................ 19

6.

Desarrollo de la OPS/CEPIS. ......................................................................... 20

7.

Referencia bibliográfica ................................................................................ 20
Anexo 1. Simbologías empleadas ................................................................. 21

-2-

OPS/CEPIS/03___
UNATSABARTEORÍA PARA EL DISEÑO DE CALENTADORES SOLARES DE AGUA
1.

Introducción

En este documento se presentan brevemente las formulaciones acerca de la teoría de
calentadores solares de agua que describen los fenómenos físicos que se producen en el
aprovechamiento de la energía solar.
La recopilación de la información presentada está enfocada en un modelo de
calentador solar con colector...