Colectores Solares

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Colectores Solares Solarfree

 

Comparación Colector Solar de Tubos al Vacío Heat Pipe con Colectores Solares Planos

La conversión de la energía radiante del sol en energía térmica lleva asociadas pérdidas por radiación, conducción y convección, cuyo efecto es la progresiva disminución del rendimiento a medida que aumenta la diferencia de temperatura entre la zona absorbedora y el ambiente, según se expresa en la ecuación característica del colector.

La cubierta de vidrio (simple o doble), el tratamiento selectivo de la placa y la evacuación del aire en el interior del colector (vacío), son técnicas encaminadas a la reducción de las pérdidas en el colector y, en consecuencia, a la mejora de su eficiencia.

En la siguiente tabla se muestran valores típicos de los parámetros característicos, eficiencia óptica (h0) y coeficiente general de pérdidas (UL), así como el rango normal de temperaturas de trabajo (Rango T) para distintos tipos de colectores:

COLECTOR	RANGO T (oC )	h0	UL (w/oC*m2)
Sin Cubierta	10-40	0.9	15-25
Cubierta Simple	10-60	0.8	7
Cubierta Doble	10-80	0.65	5
Superficie Selectiva	10-80	0.8	5
Colector Solar Free	10-130	0.70	2

Fuente: Censolar (Centro de Estudios de la Energía Solar)

Se observa que los colectores de tubos al vacío heat pipe de Solar Free presentan un coeficiente de pérdidas muy reducido lo que los hace especialmente aptos para el aprovechamiento de la radiación solar difusa, manteniendo un rendimiento aceptable, no sólo a mediodía o en días soleados, sino también cuando el sol está bajo o el tiempo es frío y parcialmente nuboso.

El vacío no solo contribuye a la reducción de pérdidas, sino también a minimizar la influencia de las condiciones climáticas (condensación, humedad, etc.) sobre los materiales empleados, evitando su rápido deterioro y mejorando así la durabilidad y el rendimiento global del sistema.

Mediante la aplicación de un vacío “ligero”, en torno a 0.001 atmósferas, se puede conseguir, esencialmente, la eliminación de las pérdidas por convección; mientras que es necesario un vacío “fuerte”, inferior a 10-6 atmósferas (<0.1 Pascal), si se desean eliminar también las pérdidas por conducción.

Debido a la presión atmosférica, que producirían fuerzas muy grandes al aplicarse a toda la superficie de la cubierta, y a los problemas técnicos relacionados con el sellado de la carcasa del colector, la construcción de un colector de vacío con la forma de uno convencional de placa plana, entraña gran dificultad.

Sin embargo, la técnica de vacío utilizada por Solar Free, se ha desarrollado hasta el punto de hacer rentable la producción en masa y la comercialización de sus equipos. Debido a sus características geométricas, reciben el nombre de colectores de tubos de vacío.

Además del vacío en los tubos, estos colectores poseen un recubrimiento altamente selectivo de las superficies absorbentes, mejorando todavía más su rendimiento.

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• Como es fácil de observar, la estructura cilíndrica de los tubos y su superficie absorbedora sobre el tubo interior hacen las veces de seguidor solar, ya que inciden los rayos del sol de forma perpendicular a cualquier hora del día. En el Colector Plano esta situación se produce en un solo instante en el día.

• Este colector en el caso de rotura de alguno de sus tubos, el sistema sigue funcionando normalmente. Para realizar el cambio del tubo no es necesario detener el sistema solo basta extraer el tubo dañado y reemplazarlo por otro. El tubo de calor de Cobre no sufre daño. En el Colector Plano al romperse el vidrio se pierde el efecto invernadero que permite el calentamiento de las cañerías en el interior del colector, por lo tanto la eficiencia del sistema se ve afectado en su totalidad.


• Los colectores de tubos al vacío Heat Pipe de Solar Free, son del tipo evacuados, ya que por el interior de ellos no circula agua. Los colectores no evacuados, aquellos por los que circula agua, tienen una vida útil muy corta y bajo tiempo de garantía, debido a la aparición de goteras.


• Los tubos de los colectores Solar Free son concéntricos, con vacío entre ambos, lo que los hace muy recomendables para zonas frías y las pérdidas de calor son mínimas. (convección y trasmisión)


• El mantenimiento de este tipo de colectores es muy bajo, pues requieren solamente de limpieza, de acuerdo a las características de la zona en donde sean instalados.

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El Colector plano presenta varios inconvenientes frente a los de tubos al vacío, tales como:

• Bajo rendimiento.
• Su rendimiento decrece bruscamente de acuerdo a la temperatura externa ambiente y nivel de radiación.
• Baja presión de trabajo, 3 bar.
• Mala transmisión térmica en unión tubo-aletas. (Soldadura con estaño).
• Acumulación excesiva de polvo sobre su cubierta de acuerdo a la inclinación.
• Mayor área de colectores para la misma producción de ACS.
• El ángulo de incidencia de los rayos solares es crítico. (Reflexión)
• Tienen la desventaja que el sol esta solo perpendicular a los colectores al medio día. El resto del día hay mucha refracción.
• La cantidad de calor por metro cuadrado proporcionado por los colectores planos es mucho menor que la de los colectores de tubos al vació.
• El impacto de algún objeto sobre la cubierta del colector plano puede romper el vidrio y como consecuencia una perdida de rendimiento muy importante.
• Deterioro por corrosión galvánica.
• Muy sensible en zonas con temperaturas bajo cero.
• Al ser instalados en zonas con variaciones de temperaturas muy altas en el día y muy bajas en la noche (-0°C) se produce dilatación y contracción de la soldadura con estaño de aleta captadora-tubo, que finalmente produce aislación térmica entre ambos.

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