Curso de:Curso de:Autoconstrucción de Autoconstrucción de Calefones SolaresCalefones Solares

de Bajo Costo.de Bajo Costo.

Organizan:Organizan:

Comuna de Coronel Bogado.Comuna de Coronel Bogado.

Nicolás Di Ruscio.Nicolás Di Ruscio.

Nicolás Di Ruscio, Calefones Solares 2011. 2

Sobre el Curso:

● Se dictarán dos clases:● En la primera se explicarán conceptos

generales, principios de funcionamiento y diversas formas constructivas.

● En la segunda se procederá a armar dos modelos de colectores con tanque de acumulación en plástico.

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Conceptos:

¿Qué es un colector solar?● Es un dispositivo capaz de captar la

radiación solar y comunicársela a un fluido (por lo general agua), para su posterior aprovechamiento (comúnmente para uso sanitario o doméstico).

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Colector solar completo.

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Conceptos:

¿Qué es el efecto Termosifón?● Un fluido al calentarse disminuye su

densidad (es más liviano), mientras que al estar frío, aumenta su densidad (es más pesado).

● La parte caliente del fluido tiende a subir y la región fría tratará de descender.

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Efecto Termosifón.

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Efecto Termosifón.

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Efecto Termosifón.

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Conceptos:

¿Qué es la Circulación Forzada?● Es el empleo de algún sistema de

bombeo artificial que fuerza la circulación de un fluido. Generalmente se emplean bombas centrífugas con motores eléctricos.

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Circulación natural/forzada:

Circulación Forzada.Circulación Naturalpor Termosifón.

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Tipos de colectores solares:

● Colectores Solares:● Sin Concentración: no son capaces

de alcanzar altas temperaturas llegan a unos 70°C, (producción de agua caliente sanitaria).

● De Concentración: son capaces de elevar la temperatura de fluido a más de 70°C, (central solar térmica).

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Colectores Solares sin concentración:

● Clasificación:● De Placa Plana: poseen una cubierta

transparente de vidrio o plástico que aprovecha el efecto invernadero.

● De Caucho: formado por una serie de tubos de caucho (su aplicación principal es la climatización de piscinas).

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De placa plana.

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De caucho o plástico.

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Colectores Solares sin concentración:

● De Aire: son de tipo plano, tienen como fluido calo-portador el aire (empleados en calefacción).

● De Vacío: formados por una serie de tubos de vidrio al Boro-Silicato (Pyrex) en los que se ha hecho el vacío, (para producción de agua calienta sanitaria y climatización de piscinas).

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Tubos de vidrio al vacío.

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Colectores Solares sin concentración:

● Cónicos o Esféricos: constituyen simultáneamente la unidad de captación y de almacenamiento. Su superficie de captación es cónica o esférica con una cubierta de vidrio de la misma forma, (su aplicación principal es la producción de agua calienta sanitaria).

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Colector cónico.

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Colectores Solares de Concentración:

● Características:● Usan sistemas especiales para

aumentar la intensidad de la radiación y de este modo conseguir altas temperaturas en el fluido calo-portador

● Necesitan un sistema de seguimiento solar para orientarlo en dirección hacia el Sol permanentemente.

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Colectores Solares de Concentración:

● Concentradores cilíndricos parabólicos: Su superficie reflectora es la mitad de un cilindro con sección parabólica. Su aplicación principal es la producción de vapor en una central térmica, (pueden alcanzar temperaturas del orden de 450 ºC).

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Cilíndricos Parabólicos:

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Colectores Solares de Concentración:

● Concentradores de disco parabólico: Su superficie reflectora es un paraboloide de revolución. Se aplican para producción de vapor en una central térmica o para accionar directamente un motor Stirling que mueve un generador eléctrico, (pueden alcanzar temperaturas del orden de 1700 ºC).

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De disco parabólico.

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Disco Parabólico con Motor Stirling generador eléctrico.

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Colectores Solares de Concentración:

Concentradores de receptor central: está compuesto por un grupo de concentradores individuales llamados helióstatos (espejos), que dirigen la radiación solar hacia un receptor central, normalmente situado en una torre, (alcanzan temperaturas por encima de 1000 ºC).

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De receptor central.

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El colector solar de placa plana.

● Se compone de los siguientes elementos principalmente:

● cubierta transparente,● placa captadora,● aislante,● carcasa,● tanque de acumulación.

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Cubierta transparente:

● Es la encargada de: producir el efecto invernadero, reducir las perdidas por convección, asegurar la estanqueidad frente al agua y al aire

● Debe tener: alta transmisión de la radiación de solar, baja conductividad térmica y pequeña dilatación o gran flexibilidad para evitar roturas frente a cambios climáticos bruscos.

● Se construyen en: vidrio común o templado, plástico (policarbonato, nylon, poliéster).

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Placa captadora:● Tiene por misión: absorber de la forma más

eficiente posible la radiación solar y transferir su energía térmica al fluido calo-portador.

● Requerimientos: gran absorción y pequeña reflexión de los rayos solares, buena transferencia de calor al fluido, el mismo debe circular fácilmente, resistencia a la presión normal y espontánea, no debe corroerse (oxidarse) por lo cual se evitará emplear cobre con acero, aluminio u otro metal conjuntamente.

Nicolás Di Ruscio, Calefones Solares 2011. 31EfectoEfecto

invernadero.invernadero.

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Corte transversal de la placa colectora:

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Variantes de placas colectoras:

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Variantes de placas colectoras:

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Tubos Evacuados al Vacío.

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Tubos Evacuados al Vacío.

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Tubos Evacuados al Vacío.

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Aislamiento térmico:

● Requerimientos: debe resistir altas temperaturas sin deteriorarse, desprender pocos vapores al descomponerse por el calor, no degradarse por el envejecimiento y resistir la humedad.

● Los materiales más usados son: la fibra de vidrio, la espuma rígida de poliuretano y el poliestireno expandido (telgopor).

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Aislamiento térmico:

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Carcasa:

● Es la encargada de: proteger y soportar los elementos que constituyen el colector solar.

● Requisitos: rigidez y resistencia estructural, resistencia a la intemperie (frío, calor, lluvia, nieve, granizo) y a la corrosión, ventilación del interior para evitar la condensación de gotas de agua, fácil desmontaje para mantenimiento.

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Carcasa:

Metálica. Plástica.

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Tanque de acumulación:

● Función: acumular el agua caliente proveniente de la placa colectora y mantener su temperatura en los períodos de baja radiación solar.

● Existen dos tipos:– Sistema directo,– Sistema indirecto: con serpentina o

doble camisa.

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Tanque de acumulación:

● Sistema directo: el recipiente almacena directamente el agua que llega del panel (se emplea un único fluido).

● Sistema indirecto: el fluido proveniente del panel pasa por una serpentina o una “doble camisa” que le transfiere el calor al agua acumulada.

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Sistema indirecto:

Con Serpentina. Con Doble Camisa.

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Tanque-colector combinado:

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Tanque-colector combinado:

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Ubicación de las mangueras:

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Precauciones:

La salida de agua caliente del colector debe ser lo más corta posible y siempre ascendente, para evitar acumulación de burbujas de aire.

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Diversos modelos:

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Colector de muy bajo costo.

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Colector de muy bajo costo.

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Colector de muy bajo costo.

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Colector de muy bajo costo.

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Placa de tubos metálicos.

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Placa de tubos plásticos.

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Placa de policarbonato.

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Colector de caño de polietileno negro (PEN).

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Placa de latas de aluminio.

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Constante solar I0:

IIo o = = 1.367 W/m2 1.367 W/m2 = = 1,96 cal/(cm1,96 cal/(cm22*min)*min)

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Distribución de la radiación solar en Argentina kWh/m2:

Enero.Enero. Julio.Julio.

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Ángulo de inclinación:

● La captación de energía solar será máxima cuando la posición de la placa solar sea perpendicular a la radiación.

● Suele calcularse unos 10° más que la latitud del lugar.

● En nuestro caso:

α = 35° + 10° = 45°

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Ángulo de inclinación:

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Seguimiento solar.

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Archivos Multimedia.Infografías.

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Bibliografía: www.dispanel.cl MACINGENIERIA, INGENIEROS CONSULTORES CALEFON COLECTOR ACUMULADOR UNIFICADO DE BAJO COSTO,

Alfredo Esteves, Fernando Buenanueva, Laboratorio de Ambiente Humano y Vivienda (LAHV), (INCIHUSA).

COLECTOR SOLAR CONSTRUIDO MEDIANTE TALADRADO POR FLUENCIA TÉRMICA, Víctor Heredia R.1, Juan Tapia L.1, Camilo Flores C.1, Juan M. Godoy R.1, Jorge Vergara Díaz, Fac. Ing. Univ. Tarapacá.

DISEÑO INNOVATIVO DE TECHO SOLAR ECONÓMICO PARA CALEFACCIÓN Y REFRIGERACIÓN DE VIVIENDAS, Luis E. Juanicó – juanico@cab.cnea.gov.ar

Colectores Solares.pdf, anónimo. http://micalentadorsolar.com

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Bibliografía: http://www.textoscientificos.com/energia/calentador-solar/construccion-tres-calentadores-solares-agua Radiación Solar y Solarimetría: Chemes Jorge, Barone Martín. Energía Solar Térmica de Concentración, Perspectiva mundial 2009:

Geenpace, Estela, Solar Paces. Curso de Energía Solar, Dossier de trabajo, CTE-Centro de Tecnología

Educativa S.A. Construya su Propio Calentador Solar, Stu Campbell, GC Colección

Alternativas.

Consultas: nicolasdr@live.com