4.2 Sistemas para uso doméstico
Los sistemas solares para uso doméstico son
una alternativa a los convencionales para
calentamiento de agua: tanques eléctricos,
termoduchas o calentadores a gas. Para lograr
temperaturas elevadas (entre 40 y 70 grados
centígrados), se requiere el empleo de colectores
planos que cuenten con un recubrimiento
(normalmente de vidrio) que provoque un efecto
invernadero dentro de ellos.
El colector plano tiene cuatro componentes principales. Dentro de un marco de aluminio
aislado se encuentra el absorbedor (registro de tubos de cobre, soldados a una lámina delgada de cobre
pintado de negro, donde circula el agua), así como un vidrio especial de alta transmisión sellado a su
marco. Para aumentar la eficiencia del absorbedor, se utilizan placas selectivas (aleaciones de varios
metales con tratamientos especiales de la superficie).
Figura 4. Corte de un colector solar plano.
Se habla, principalmente de dos diferentes sistemas solares para uso doméstico: el sistema
termosifón y el forzado. Existe otro denominado integrado, el cual sólo tiene aplicación en zonas
tropicales. El funcionamiento básico en todos ellos es el mismo: un colector capta los rayos solares y
transmite el calor al agua circulando hacia un tanque de almacenamiento. Ahí ésta se queda dentro de
un recipiente bien aislado hasta su consumo.
4.2.1 Sistema termosifón
El sistema termosifón es muy conocido en climas cálidos, donde no hay peligro de congelación.
Por su fácil e independiente funcionamiento (circulación del agua entre colector y tanque por
gravedad), es muy popular para casas o viviendas. Su instalación normalmente es sobre el techo y el
tanque tiene que estar ubicado en una posición superior a la del colector. Hace años su desventaja era
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Calentamiento del agua
Figura 3. Colectores solares para
calentamiento de piscinas.
su estética, pero hoy varios fabricantes han logrado mejorar su apariencia, integrando los
componentes en una sola unidad.
Funcionamiento básico del sistema termosifón
El colector capta la radiación solar directa y difusa y, por el efecto termosifón, el agua caliente
del colector sube hasta el tanque y la más fría, que es más pesada, baja al colector para ser calentada.
El tanque cuenta con un excelente aislamiento que sólo permite pérdidas mínimas de calor durante la
noche. Opcionalmente se puede instalar una resistencia eléctrica (encendido y apagado automático)
para garantizar siempre agua caliente en condiciones climáticas adversas, cuando no haya radiación
solar (Figura 5).
Dimensionamiento
El sistema básico para una casa consiste en un colector de 2,1 m2 y un tanque de alrededor de
50 gls. (189 lt.). Este es capaz de cubrir las necesidades de agua caliente para cuatro personas en
muchos hogares centroamericanos. Su temperatura depende de la radiación solar y del consumo, pero
uno de buena calidad debería ser capaz de elevarse a unos 40ºC, aunque, durante todo el día, haya una
radiación solar difusa.
4.2.2 Sistema forzado
En el sistema solar forzado sólo hay que instalar el o los colectores sobre el techo y el tanque
en un lugar bajo techo (normalmente el cuarto de pilas). Se denomina forzado porque requiere una
fuerza (bomba de recirculación) que transporte el agua del tanque al colector para ser calentada y
viceversa. El sistema solar forzado siempre se ve más estético que un sistema termosifón; sin embargo,
requiere más material y, por lo tanto, el costo es más elevado.
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Calentamiento del agua
Figura 5. Sistema de termosifón
Funcionamiento básico del sistema forzado
Un regulador termodiferencial, a
través de dos sensores (uno ubicado en la
parte más caliente del colector y otro en la
más fría del tanque), enciende la bomba de
recirculación (consume 38W, menos que un
bombillo incandescente) apenas para que el
sensor del colector mida una temperatura
más caliente que la del tanque.