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

Características principales de los captadores sin cubierta transparente:

1 Se puede utilizar en todo tipo de tejados.

2 Al utilizar absorbedores metálicos se reduce el impacto visual de los captadores solares en comparación con los captadores planos.

3 El absorbedor, al formar parte de la cubierta del tejado, pasa a ser un elemento constructivo.

4 Necesitan mayor superficie que en el caso de los captadores planos, ya que tiene menor rendimiento energético y, debido a esto, no se alcanzan temperaturas tan altas como en el caso de los captadores planos.

Nota

Aunque los captadores sin cubierta son muy económicos y fáciles de instalar, solo son aconsejables en aplicaciones en las que la temperatura de trabajo esté próxima a la temperatura ambiente, como por ejemplo en piscinas descubiertas.

Este tipo de captadores posee un conjunto de tubos de vidrio, los cuales tienen un elemento absorbedor en su interior. Estos tubos se encuentran herméticamente cerrados y poseen un vacío de aire creado entre la superficie de la cubierta transparente y el absorbedor.

Componentes

Este captador está compuesto por tubos, absorbedor y caja de distribución. Los tubos deben permitir la entrada de radiación solar en su interior y deben soportar las diferencias de presión a las que se encuentran sometidos, proporcionando para ello la resistencia estructural necesaria. Dicho absorbedor puede ser una lámina metálica plana o abovedada. Un captador de tubos de vacío tiene varios tubos conectados entre sí, por lo general en paralelo y unidos a los conductos distribuidores de ida y retorno, siempre por la parte superior. Estos conductos distribuidores son protegidos frente a agentes externos introduciéndolos en una caja o carcasa. Los tubos, por regla general, están fijados por la parte inferior mediante soportes.

Funcionamiento

Las pérdidas por convección se reducen significativamente al trabajar en condiciones cercanas a las de vacío. Esta llega a ser considerada nula cuando la presión en el interior de los tubos es inferior a 0,001 bar. Conforme menos presión exista, menores serán los niveles de pérdidas por conducción. Pero las pérdidas por radiación no disminuyen por este vacío, ya que el transferir calor por medio de radiación no depende del medio físico. Para evitar dichas pérdidas se emplean revestimientos sobre el absorbedor.

Dependiendo de cómo sea la transferencia de calor al fluido de la instalación, se pueden diferenciar los captadores de vacío de flujo directo y los captadores de vacío tipo heatpipe.

Sabía que...

En los colectores de tubo de vacío se aprovecha el calor procedente de los rayos del Sol, desde su salida hasta su puesta con un alto rendimiento, mientras que los paneles solares planos solo se encuentran a su máximo rendimiento al mediodía, por lo que resultan menos eficaces y es necesaria una superficie más elevada para producir la misma cantidad de energía.

Captadores de vacío de flujo directo

En estos captadores, la transferencia de calor se hace directamente al circular el fluido por el absorbedor. Podemos distinguir distintas tipologías básicas atendiendo a la geometría interna de los tubos:

1 De tubo en U: el fluido circula por un tubo en forma de U.

2 De tubos coaxiales: el fluido de trabajo circula a través de un sistema, de tubo en tubo hasta la base de la ampolla de vidrio, desde donde retorna.

Los captadores de vacío de flujo directo se pueden instalar horizontalmente o con un determinado grado de inclinación sobre el plano horizontal. Esta disposición tiene ventajas, ya que el coste de la instalación disminuye y se minimiza el impacto visual.

Dentro de este tipo de captadores podemos distinguir un caso especial: es el modelo Sydney. Dicho modelo consta de una doble ampolla de vidrio, en cuyo interior se introduce una lámina metálica, la cual tiene una capa selectiva para aumentar el rendimiento del captador. Esta lámina está conectada a un tubo en forma de U, a través del cual circula el fluido. En estos captadores se han de utilizar reflectores para aprovechar toda la superficie cilíndrica del absorbedor.

Captador de vacío tipo heatpipe

En estos captadores, el absorbedor metálico está conectado a un tubo isotérmico (heatpipe) dentro de un tubo de vidrio dentro del cual hay vacío. El tubo isotérmico contiene el fluido a una presión muy baja, por lo que la evaporación de dicho fluido se produce a temperaturas relativamente bajas. La tansferencia de calor al fluido se produce cuando el vapor asciende a través del tubo isométrico hasta llegar al condensador o intercambiador de calor. Este proceso de funcionamiento necesita un mínimo de inclinación para que se facilite el movimiento ascendente del vapor y el descendente del líquido. Esta inclinación se recomienda que sea como mínimo de 25°.

Características principales de los captadores de vacío:

1 Necesidad de menor espacio para la instalación en comparación con los captadores planos para esas aplicaciones.

2 Son más adecuados para aquellas aplicaciones donde se necesitan mayores niveles de temperatura: producción de frío por absorción, generación de vapor. Esto se debe a que presentan mayor rendimiento trabajando a temperaturas elevadas.

3 Mayor rendimiento que los captadores planos cuando la diferencia de temperaturas entre el absorbedor y el ambiente es elevada o trabajando con niveles bajos de radiación solar.

4 El espacio necesario para instalarlos es menor que el que se necesita para instalar los colectores solares planos.

5 Se pueden girar las láminas del absorbedor para poder aprovechar mejor la radiación solar.

6 Los captadores de vacío de flujo directo pueden instalarse de forma horizontal sobre una cubierta plana.

7 Son de mayor coste que los captadores solares planos.

Sabía que...

Nuestro planeta recibe del Sol una asombrosa cantidad de energía anual, esta representa 4.500 veces el consumo mundial de energía.

Con el fin de satisfacer ciertas necesidades de consumo, existen una serie de dispositivos con diseños especiales que en unos casos combinan enegía térmica y fotovoltaica; y en otros agrupan colector y acumulador. A continuación, se describen dichos dispositivos.