LAPECAS - Sistemas solares termosifónicos

Summary

En este video, el Dr. Octavio García del Instituto de Energías Renovables de la UNAM explica el funcionamiento y evaluación de los sistemas solares termosifónicos. Se describen dos tecnologías principales: los colectores solares planos y los tubos evacuados. García detalla cómo estos sistemas aprovechan la energía solar para calentar agua, ahorrando gas y reduciendo emisiones de CO2. Además, se discuten los métodos de evaluación de rendimiento energético y las pérdidas durante la noche. También se explican los requisitos de instalación y mantenimiento de estos sistemas para garantizar su eficiencia y durabilidad.

Takeaways

• 🔆 El laboratorio de pruebas de equipos de calentamiento solar del Instituto de Energías Renovables de la UNAM evalúa el rendimiento de sistemas termosifónicos solares.
• 🌞 El sistema solar termosifónico funciona mediante convección natural, sin necesidad de bombas, y utiliza el principio de calentamiento del agua a través de tubos de cobre.
• 🚿 Los sistemas termosifónicos pueden almacenar agua caliente durante el día y conservar la temperatura hasta el día siguiente gracias a un tanque bien aislado.
• 📏 Para evaluar estos sistemas, se mide el área de apertura del colector, que varía según el diseño y la tecnología utilizada.
• ⚙️ Existen dos tipos principales de sistemas: colectores solares planos y tubos evacuados. Ambos funcionan de manera similar, aunque los tubos evacuados pueden utilizar diferentes configuraciones de fluido y estructuras.
• 💨 Se utilizan válvulas de seguridad y eliminadores de aire para evitar sobrepresiones y mantener un funcionamiento seguro.
• 📉 El rendimiento térmico se evalúa mediante pruebas diurnas y nocturnas, analizando la energía absorbida y las pérdidas térmicas.
• 🌍 México tiene una ubicación privilegiada para el uso de calentadores solares, recibiendo entre 5.5 y 6.5 kWh/m² de radiación solar diariamente en promedio.
• 🔧 El mantenimiento e instalación de estos equipos debe ser realizado por personal capacitado, idealmente ubicándolos en una zona sin sombras y orientados hacia el sur.
• 💰 Los costos promedio de instalación de un sistema de calentamiento solar en México rondan los 10,000 pesos, con una garantía típica de hasta 10 años.

Q & A

¿Qué es un sistema solar termosifónico?

Un sistema solar termosifónico es un tipo de calentador solar que no requiere de bombas ni componentes eléctricos. Funciona mediante la convección natural, donde el agua caliente sube al tanque y el agua fría, que es más densa, desciende al colector.

¿Cómo se calienta el agua en un colector solar plano?

El colector solar plano está compuesto por tubos y aletas de cobre o aluminio que absorben el calor del sol. Este calor calienta el agua que circula a través de los tubos y se almacena en el tanque.

¿Qué tipo de mantenimiento requieren los sistemas solares termosifónicos?

El mantenimiento es sencillo, pero debe ser realizado por personal capacitado. Incluye verificar que no haya fugas, limpiar el equipo regularmente y asegurar que el sistema esté bien instalado y orientado hacia el sur.

¿Cuáles son los beneficios de utilizar un calentador solar termosifónico?

Los beneficios incluyen el ahorro de gas LP, la reducción de emisiones de CO2 y la posibilidad de tener agua caliente disponible incluso después de 10 a 12 horas de nublado, gracias al aislamiento del tanque.

¿Qué diferencia existe entre un colector solar plano y un sistema de tubos evacuados?

Ambos sistemas funcionan de manera similar, pero los tubos evacuados suelen ser más eficientes en la retención de calor. Además, los tubos evacuados con tubos de calor tienen un mecanismo que utiliza acetona para transferir el calor, lo que los hace más confiables en caso de rotura.

¿Qué precauciones de seguridad tienen estos sistemas?

Los sistemas cuentan con válvulas eliminadoras de aire y válvulas de sobrepresión que evitan la acumulación excesiva de presión en el tanque, lo que podría llevar a una explosión si no se controla.

¿Qué variables se miden para evaluar el rendimiento térmico de los sistemas solares?

Se mide el área de apertura del colector, el volumen de agua en el termotanque, la irradiación solar y la temperatura ambiente. Con estos datos, se pueden calcular la energía obtenida y las pérdidas durante la noche.

¿Cuánto tiempo dura la prueba de evaluación de rendimiento de un sistema solar?

La prueba diurna dura aproximadamente 8 horas, durante las cuales se registran las temperaturas iniciales y finales. La prueba nocturna dura 15 horas, donde se mide cuánto calor se pierde durante la noche.

¿Qué condiciones meteorológicas se requieren para realizar una prueba válida según la norma mexicana?

La norma requiere irradiancia solar global superior a 800 W/m², velocidad del viento inferior a 3 m/s y una temperatura ambiente mayor a 10°C para que las pruebas sean válidas.

¿Cuánto tiempo puede mantenerse el agua caliente en un sistema termosifónico durante la noche?

Gracias al aislamiento del tanque, el sistema puede mantener el agua caliente durante la noche con una pérdida mínima de temperatura, permitiendo que aún se pueda utilizar agua caliente al día siguiente.