S. L. Innovación y Cualificación - Replanteo de instalaciones solares térmicas. ENAE0208

De toda la radiación incidente, una pequeña parte es reflejada y el resto es absorbida y transformada en calor, el cual se transporta por el fluido caloportador que circula por las tuberías. Este calor transportado es transmitido al agua contenida en los acumuladores, muchas veces de forma directa y otras de forma indirecta a través de un intercambiador. El absorbedor debe tener siempre mucha capacidad para absorber la radiación solar y muy poca para emitir, así se puede obtener un mayor rendimiento en la energía térmica aportada por este. Para poder conseguir este mayor rendimiento, la parte frontal del absorbedor se trata con un revestimiento selectivo que hace mínima la radiación térmica infrarroja y optimiza la transformación de radiación solar en energía térmica.

Las electrodeposiciones de níquel negro o de cromo son los tipos de revestimientos usados normalmente. Pero hoy en día, podemos encontrar nuevos revestimientos, los cuales nos dan valores de absortancia similares y unos valores de emisividad más bajos. Estos revestimientos se basan en materiales cerámicos y metálicos, están en estado casi gaseoso y poseen espesores muy finos.

Al utilizar estos revestimientos se pueden usar láminas absorbedoras más anchas y requieren menos consumo energético. Una ventaja importante es que estos absorbentes consiguen niveles de temperatura superiores en condiciones de estancamiento. También se puede observar que, con este tipo de revestimiento, el rendimiento energético es superior cuando se trabaja con temperaturas elevadas o cuando tenemos menor irradiancia solar sobre los mismos. Cuando hablamos de una radiación solar de longitud de onda corta, podemos distinguir las distintas partes en las que se descompone dicha radiación cuando esta incide sobre la superficie de un colector:

1 Reflectancia (μ): es la proporción de radiación solar reflejada hacia el exterior del colector. Es igual a la radiación reflejada dividido por la radiación incidente.

2 Absortancia (α): es la proporción que absorbe la superficie. Equivale a la radiación absorbida dividida por la radiación incidente.

3 Emisividad (β): equivale a la radiación emitida dividida entre la radiación de un cuerpo negro a la misma temperatura.

4 Transmitancia (∂): es la proporción de radiación solar que atraviesa la superficie. Es igual a la radiación transmitida entre la radiación incidente.

Definición

Fluido caloportador

Fluido que transporta calor de un lugar a otro a través de una tubería. El fluido caloportador absorbe el calor de una parte de la instalación para cederlo en la zona de dicha instalación que se quiera calentar.

Cualquier material refleja, absorbe o transmite siempre la radiación incidente sobre él. El valor de los mismos será en cada caso distinto dependiendo del tipo de material que tengamos pero, entre estos factores, siempre se cumple la siguiente relación que verifica una vez más el principio de conservación de la energía:

Según el tipo de material, la cantidad de radiación reflejada varía mucho su valor. Por ejemplo, las superficies de color oscuro reflejan menos la radiación que las que son de color claro. También, la cantidad de radiación reflejada depende, en el caso de las cubiertas de cristal, del ángulo de incidencia que estas tengan con dicha radiación.

Los absorbedores metálicos de hoy en día suelen ser de cobre. El absorbedor debe transferir el calor a las tuberías de forma adecuada, es decir, de forma duradera y teniendo una alta eficiencia. Este es uno de los requisitos que debe cumplir el buen diseño de un absorbedor.

El acero presenta mayores problemas de corrosión. Por ello, no se recomienda para hacer tuberías. Hoy por hoy, algunos fabricantes, con el fin de reducir el peso y el coste de la instalación, están realizando las tuberías con cobre y láminas de aluminio. Dependiendo de la configuración de las tuberías, se pueden distinguir diversos tipos de absorbedores: con parrilla de tubos y con serpentín. En ambas configuraciones se debe cumplir un buen equilibrado hidráulico, ya que el fluido debe circular a la misma velocidad por todas las partes. Si no, el rendimiento del captador disminuiría. También ambas configuraciones deben tener una circulación turbulenta del fluido para favorecer la transferencia de calor.

Absorbedores con forma de parrilla de tubos

A este tipo de captadores corresponde la mayoría de los comercializados hoy en día. En estos captadores, los absorbedores están constituidos por una serie de tuberías paralelas que se unen a los conductos de distribución, formándose así la parrilla de tubos. Entre las tuberías, la distancia de separación resulta del compromiso entre la minimización de los costes de producción y la maximización del calor transferido al fluido de trabajo. Habitualmente, esta distancia tiene un rango de 10 a 12 cm. Este absorbedor tiene una pérdida de carga pequeña debido a todo el recorrido por el absorbedor que hace el fluido. Por ello, es conveniente utilizar este colector en instalaciones que requieran poca pérdida de carga, como por ejemplo las de termosifón. Pero un factor que se debe tener en cuenta son las pérdidas de equilibrio hidráulico, ya que por cada tubería paralela pueden circular caudales distintos, y crear desequilibrios hidráulicos no aceptables. Dependiendo de la relación entre las pérdidas de carga en las tuberías verticales y la correspondiente a los conductos de distribución, el caudal de circulación a través del absorbedor tendrá una distribución u otra. Siempre se recomienda que la pérdida de carga en los conductos de distribución ascienda como máximo al 30 % de la pérdida de carga en una tubería vertical. Esto se realiza para que los caudales por cada una de las tuberías paralelas sean lo más parecido posible, por no decir iguales.

Dentro de este tipo de absorbedores, también podemos distinguir distintas clases: pueden ser longitudinales o transversales. El transversal es más complejo en su fabricación, ya que tiene más puntos de soldadura, pero su uso mejora la integración arquitectónica de la instalación. Entre las parrillas de tubo que se encuentran conectadas directamente a una única lámina metálica o a diversas aletas metálicas, las que se conectan a una única lámina reducen las pérdidas por convención.

Recuerde

El acero presenta problemas de corrosión, por ello, no se recomienda para hacer tuberías.

El absorbedor integral está compuesto por tres conductos de distribución transversal y dos conjuntos de tuberías longitudinales. Por estas últimas es por donde circula el fluido. Por ello, se aumenta el salto de las temperaturas en el captador y se reduce el desequilibrio hidráulico. Poseen entradas y salidas al captador a la misma altura, punto que facilita la integración arquitectónica.

Absorbedores de tipo serpentín