Universidad Autónoma de San Luis Potosí Facultad del Hábitat
Uso de los calentadores solares en casas ecológicas
Metodología para EAOI Profesor: Juan José Cancino García Equipo 6
Índice Introducción ......................................................................................................................... Antecedentes
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Capitulo 1.- Casas ecológicas................................................................................................................ 1.1.-¿Que son las casas ecológicas? .................................................................................................... 1.2.-Tipos de casas ecológicas .............................................................................................................. 1.3 Uso de la energía solar .................................................................................................................... 1.4.-Beneficios del uso de la energía solar ............................................................................................ capitulo 2.- Calentadores solares........................................................................................................... 2.1.-¿Qué es un calentador solar?......................................................................................................... 2.2.-Tipos de calentadores solares ........................................................................................................ 2.3.-Como funcionan ............................................................................................................................. 2.4.- Como se instalan ........................................................................................................................... capitulo 3.- Uso de los calentadores solares en casas ecológicas ......................................................... 3.1.-Caliente sanitaria ............................................................................................................................ 3.2.-Beneficios ....................................................................................................................................... Conclusiones ....................................................................................................................................... Bibliografía .......................................................................................................................................
Introducción En la actualidad uno de los temas mas tocados a nivel mundial es la sustentabilidad. Es tocado desde el foro internacional de las naciones unidas hasta en una simple mesa de debate. Este tema es de gran polémica ya que asi como muchas personas están a favor de hacer algo y son las que promueven diversas actividades o materiales que de alguna manera provocaran un cambio positivo para su entorno; otras muchas ni siquiera saben del concepto de sustentabilidad ni lo que esta engloba. Una de las causas que mas afecta la correcta sustentabilidad es el uso inmoderado de los bienes naturales que nos rodean tal es el caso del gas domestico que desde hace tiempo nos ah servido como una fuente de poder para diferentes actividades, como el cocinar o como fuente para los calentadores. Durante el aprovechamiento de este y otros recursos hemos hecho a un lado fuentes que son inagotables como lo es la luz del sol la cual es amplia y sin costo. En esta investigación se describe más específicamente lo que involucra la sustentabilidad su aplicación a las casas ecológicas que aun que pocas pero con un bajo consumo de energías no renovables y sobre todo de bajo impacto ambiental están formando parte importante de la sustentabilidad; podremos encontrar sus características mas importantes y sobre todo lo que las hace unas verdaderas casas ecológicas. El tema principal de esta investigación radica en el aprovechamiento de la luz del sol por medio de los calentadores solares que hoy en día están tomando una buena posición en el mercado como una nueva y sobre todo eficaz solución a la serie de problemas que involucran la sustentabilidad. Conoceremos desde lo que es, los tipos de calentadores q existen, su uso, su aplicación, su instalación, así como los beneficios que nos brindara en su constante y prolongado uso.
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Problema de investigación: Sustentabilidad Objetivo: Demostrar que el uso de la energía solar para el calentar agua es mucho mas eficiente, barato y con menos emisiones contaminantes, o sea, el uso de los calentadores solares son mucho mejores que los convencionales de gas. Método de investigación: Será una investigación con enfoque cualitativo utilizando el método documental
Antecedentes ¿Qué es la sustentabilidad? En ecología, sustenibilidad describe cómo los sistemas biológicos se mantienen diversos y productivos con el transcurso del tiempo. Se refiere al equilibrio de una especie con los recursos de su entorno. Por extensión se aplica a la explotación de un recurso por debajo del límite de renovación del mismo. Desde la perspectiva de la prosperidad humana y según el Informe Brundtland de 1987, la sustenibilidad consiste en satisfacer las necesidades de la actual generación sin sacrificar la capacidad de futuras generaciones de satisfacer sus propias necesidades.
Casas ecológicas Una vivienda ecológica es una vivienda en la que se intentan cerrar al máximo los ciclos de energía y materia. Es decir, reducir al máximo la entrada en el sistema (nuestra casa) de energía y materia provenientes del exterior, con lo que conseguiremos un importante ahorro económico, y en consecuencia directa un aumento de nuestra libertad e independencia con respecto a las grandes corporaciones energéticas y agroindustriales. En otras palabras una vivienda ecológica, es una vivienda libre. Para conseguir dicho fin, tendremos que aplicar una serie de medidas, ya aplicadas desde tiempos inmemoriales por nuestros antepasados, con el fin de conseguir dicha independencia enérgica y alimentaría. Medidas que resumiremos en el concepto de las 5-R: REDUCIR, REUTILIZAR, RECICLAR, RENOVABLE Y RAZONAR. Calentadores solares En el siglo XIX, científicos europeos y estadounidenses desarrollaron los calentadores solares de caja, actualmente llamados compactos. Demostraron que en estos equipos se podían conseguir temperaturas del agua superiores a 90 C, pero cuando pretendieron comercializarlos, no pudieron, pues en los meses de invierno estos equipos se congelaban. Desarrollaron entonces equipos complejos, con intercambiadores de calor y sustancias anticongelantes que pudieran resistir las condiciones del clima prevalecientes en esos países. Un calentador solar es un aparato que utiliza el calor del sol para calentar alguna sustancia, como puede ser agua, aceite, salmuera, glicol o incluso aire. Su uso más común es para calentar agua para uso en albercas o servicios sanitarios (duchas, lavado de ropa o trastes etc.) tanto en ambientes domésticos como hoteles. Son sencillos y resistentes.
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Capitulo1.- Casas ecológicas 1
1.1.-¿Qué son las casas ecológicas ? Cuando se sueña con la casa ideal todos pensamos en un lugar bello y agradable, luminoso, caliente en invierno y fresco en verano, fácil de calentar y mantener, de aire limpio, que no ensucie el entorno, capaz de producir la energía que consume. Una casa idílica que podría estar inspirada en una novela de ciencia ficción, pero se trata de una realidad tan asequible como cualquier edificio convencional: las casas ecológicas. Las casas bioclimáticas (casas ecológicas) son aquellas que logran condiciones óptimas de habitabilidad con el mínimo consumo energético cerrando al máximo los ciclos de energía y materia. Una vivienda diseñada inteligentemente, sana y autorregulada -idealmente autosuficiente-, donde la energía precisa para calentar el agua o las habitaciones procede en su mayor parte, si no toda, de fuentes naturales gratuitas. Donde se almacena la lluvia y el consumo de agua se reduce al reutilizarla y no desperdiciarla; construida con materiales no tóxicos, evitando zonas geopatógenas... Una vivienda cómoda y bella, armónica con el entorno vivo y, por consiguiente, con los humanos que la disfrutan. Se trata de construir con espíritu práctico, diseñando casas ecológicas que tengan un mantenimiento barato, como las de antaño, cuando el derroche energético y la dependencia de fuentes no locales de energía (electricidad, gas, carbón o leña en exceso) eran impensables. E incorporando, a la vez, materiales y técnicas modernas que faciliten el ahorro y proporcionen comodidades. Para conseguir dicho fin, tendremos que aplicar una serie de medidas, ya aplicadas desde tiempos inmemoriales por nuestros antepasados, con el fin de conseguir dicha independencia enérgica y alimentaría. Medidas que resumiremos en el concepto de las 5-R: REDUCIR, REUTILIZAR, RECICLAR, RENOVABLE Y RAZONAR.
En primer lugar, REDUCIR nuestro consumo individual de energía, agua y recursos naturales; mediante una serie de medidas de ahorro y mejora de la eficiencia tanto de nuestra tecnología (electrodomésticos), como de nuestros hábitos. Además de REUTILIZAR todo lo que sea posible (reparaciones), y RECICLAR todo lo demás (compostaje). Sin olvidar, el uso de energías RENOVABLES autónomas y descentralizadas, como la solar (luz del día), eólica (tender ropa) o biomasa (leña, alimentos). Y finalmente, RAZONAR para saber en que mundo queremos vivir, y como poder llegar a obtenerlo (decrecimiento). Pero el presente artículo quiere tener un carácter práctico, así que a continuación os expondré una serie de medidas prácticas para conseguir dicha independencia enérgica y alimentaria.
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http://www.enbuenasmanos.com/articulos/muestra.asp?art=1348 http://elproyectomatriz.wordpress.com/2009/05/07/vivienda-ecologica-vivienda-libre/
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CERRAR CICLOS DE ENERGÍA 1.1) ENERGÍA TERMICA: 1.1.1) Calefacción: A) Mejora el aislamiento de tu vivienda: Mediante la instalación de aislantes autoadhesivos (10 €) en los marcos de puerta y ventanas, la utilización de persianas y cortinas por la noche. Y si tienes mas presupuesto, mejorar el aislamiento de paredes y techo (500 €), y la instalación de ventanas de doble cristal o ventanas S.A.V. (250 €), que regularan la radiación solar diurna y la sirven a su vez de aislantes térmicos por la noche (invierno). B) Mejora el aislamiento personal: Mediante la utilización de ropa de abrigo dentro del hogar, y de las inmemoriales mantas (60 €) de toda la vida. Y como no, el calor humano; ahi todos apretaditos !!! C) Utilización de estufas: Las mejores son las de pellets con ventilación forzada (2.000 €), que tienen un rendimiento 80 veces superior a la estufa de leña de toda la vida. Pero si no nos alcanza, las calefacciones de leña (300 €) y butano (60 €) son más baratas, que las calefacciones eléctricas y de bomba de calor. Tanto en compra inicial, como en consumo y mantenimiento.
1.1.2) Agua Caliente Sanitaria (ACS): A) Energía Fototérmica: Dotar de un sistema termosolar de calentamiento de agua para uso doméstico a una vivienda es muy rentable. Ya que a pesar de que la inversión inicial es un poco elevada (entre 2.000 y 4.00 €), a la larga resultara una inversión muy ventajosa, a causa del continuo aumento del precio del kWh eléctrico, el gas y el petróleo; amortizándose la instalación en menos de 8 años. Y puesto que estas instalaciones para la producción de agua caliente a baja temperatura son una tecnología estándar bien conocida y difundida, nos permiten un suministro energético fiable, limpio, seguro y rentable. Además al aprovechar un recurso renovable como es la energía solar; se consigue un gran ahorro energético y económico. Sin olvidar, la energía solar pasiva, es decir que por el día entre la luz solar por las ventanas, y mediante el conocido efecto invernadero se caliente nuestro hogar, porque como dice un refrán checo: “En la casa que no entra el Sol, entra el doctor”. 1.1.2) Cocinar: A) Cocinas Solares: Tiene un coste de entre 50 y 150 €. Y para los días nublados o la noche, siempre podemos guardar comida preparada por el día, o comer alimentos crudos (frutas, verduras y embutidos) o conservas (típico bote de fabada). Pero si no queda más remedio, siempre podemos utilizar las estufa o hallares de leña para cocinar, o la recurrente cocina de butano. Mucho más baratas y eficientes que las electricas.
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1.2) ENERGÍA ELÉCTRICA: 1.2.1) Producción de electricidad de origen renovable: A) Sistemas Fotovoltaicos: Son una nueva tecnología aplicada a la obtención de energía eléctrica, al menor coste medioambiental y económico. Estos equipos presenta dos características especialmente atractivas, por un lado son equipos pequeños y fiables y duraderos, y por otro, cabe destacar su nulo coste de mantenimiento debido principalmente a que son elementos fijos y pasivos, sin elementos en movimiento, y por tanto de desgaste reducido. Además son sistemas con un alto grado de automatización (que reduce a cero los costes indirectos derivados de la puesta en marcha y parada) y de gran autonomía energética. Ya que obtiene su energía primaria directamente de la radiación lumínica solar con un precio de obtención y abastecimiento nulo. Esta clase de equipo puede alcanzar los 30 años de vida media útil, a causa de su solidez y simplicidad de diseño. Consecuentemente, nos encontramos ante una innovadora técnica que cuenta con numerosos resultados prácticos y datos reales. Y Por lo tanto se trata de una infraestructura energética descentralizada que asegura el suministro de energía a largo plazo, contribuyendo al desarrollo local y evitándose el impacto ambiental (sin contaminación atmosférica, acuática, ni acústica), fomentando la cultura del consumo responsable y la creación de nuevos puestos de trabajo. Su coste ronda los 8.000 €, pero hay que pensar que nunca más vamos a pagar un recibo de electricidad, por mucho que suba anualmente la factura.
B) Energía eólica: Los aerogeneradores son sistemas de conversión de la energía eólica en electricidad. Un aerogenerador no es más que un rotor provisto de palas que capta la energía cinética del viento y mueve un generador eléctrico. Los principales inconvenientes que presenta la energía eólica es la inconstancia de la fuerza del viento. Los generadores necesitan viendo de fuerza y velocidad lo más constantes posibles, siendo estas necesidades función del aerogenerador instalado. Si la velocidad (aunque también es función de la densidad del viento) está por debajo de la velocidad mínima del aerogenerador, el viento no tiene fuerza suficiente para mover el rotor. Si está por encima de la velocidad máxima, el rotor debe detenerse para evitar que se rompa. Es necesario un estudio muy concienzudo de las condiciones de viento de la zona. En zonas adecuadas, el porcentaje de horas de funcionamiento a pleno rendimiento puede estar incluso por encima del 50%. Estas instalaciones tiene un coste de unos 2.000 €, con una duración de unos 15 años. Por lo tanto, es una solución profesional económica, limpia y satisfactoria, para potencias superiores a 5 kW, principalmente en zonas rurales o áticos con terraza.
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C) Sistema híbrido fotovoltaico-eólico: Utiliza la energía eléctrica de los paneles solares combinada con una fuente de energía de origen eólico. Los sistemas híbridos, que utilizan simultáneamente varias fuentes de energía, presentan una mayor fiabilidad para producir energía eléctrica que los sistemas puros, que solamente utilizan una fuente de energía. Pero, siempre es recomendable disponer de algún sistema de generación auxiliar como medida de seguridad.
1.2.2) Aumento de la Eficiencia Eléctrica: Cabe recordar que la electricidad de origen convencional procede en su mayoría (95%) de centrales eléctricas, que utilizan como materias primas combustibles fósiles (centrales térmicas) y uranio (centrales nucleares). Para conseguir obtener energía eléctrica a partir de estas materias primas (contaminantes y no renovables), es necesario realizar un conjunto de procesos de conversión sobre la energía desde sus fuentes de origen hasta su uso final, que denominaremos sistema energético. Cuyas fases son: Extracción o captura (minas y pozos), transporte primario (barcos y gaseoductos), destilado (refinerías), transporte secundario (trenes y camiones), transformación (central eléctrica), distribución (tendido eléctrico) y consumo final (bombeo de agua). Cada proceso de conversión dentro del sistema energético, conllevará numerosas perdidas energéticas, como por ejemplo, el 60% de la energía eléctrica se pierde en forma de calor al atravesar el tendido eléctrico, o el rendimiento energético de una central térmica es del 45% (pérdidas de calor en calderas, turbinas, condensador, tuberías, etc.). Por lo tanto este tipo de electricidad tiene un rendimiento neto del 27%. Además estos procesos energéticos (insostenibles) suponen grandes costes ocultos: de construcción, mantenimiento, desmantelamiento y eliminación del impacto ambiental producido por su construcción (centrales nucleares y minas a cielo abierto), impactos ambientales indirectos (“mareas negras”, cambio climático, “efecto invernadero”, lluvia ácida, fugas radiactivas,…), guerras y conflictos bélicos por el control de yacimientos de materias primas, etc. Por lo tanto, es más eficiente, sostenible y económico, ahorrar energía que producirla. Este ahorro se puede conseguir mediante: A) Auditorias energéticas: Con el objetivo de saber cuánta energía consumimos mensual y anualmente (tanto de electricidad, como de hidrocarburos), mediante facturas y/o recibos. Para posteriormente realizar un análisis estadístico simple de los datos (medias mensuales y anuales, graficas). De este modo sabremos si hemos reducido nuestro consumo y en que medida. B) Diversificación de las fuentes de energía: La utilización racional de todos las fuentes de energía sostenible disponibles aumentando la seguridad y eficiencia de suministros. Ya que para cada aplicación existen unos recursos mas apropiados que otros. Como por ejemplo para el caso de energía eléctrica es más eficiente la utilización de aerogeneradores y módulos fotovoltaicos, mientras que para generar energía térmica la biomasa y los colectores solares son la elección mas apropiada. C) Sistema de gestión de consumos: Una estrategia de gestión racional de los consumos es tan importante como la eficiencia de los equipos y de sus componentes. Como adaptar las conductas de consumo a las de generación de energía
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y el aprovechamiento de la energía en los periodos excedentarios. Por ejemplo, en horas diurnas de gran irradiación solar se debe aprovechar la energía solar fototérmica y lumínica. C.2) Evitarse consumos “parásitos”: Como aparatos encendidos en situación de espera. C.3) Revisar y mantener en buen estado de los electrodomésticos: Limpieza del hielo del frigorífico, del polvo de las placas y colectores solares, etc. C.4) Utilizar electrodomésticos de alta eficiencia (categoría A): Consumen 3 veces menos. C.5) Utilizar lámparas de bajo consumo: Ahorran un total de 400 kWh durante su toda su vida. O mejor aun utilizar la luz solar por el día. C.6) Mejorar la orientación de las ventanas: En la fachada norte hay evitar la colocación de ventanas, para evitar las pérdidas de calor en invierno. Mientras que en la fachada oeste hay que minimizar su tamaño, para evitar un exceso de las temperaturas en verano, a causa de las largas tardes, y de pérdidas térmicas en invierno, debido a los vientos dominantes. Por lo tanto, la mayoría de las ventanas se colocaran en la fachada sur y este, aprovechando la mayor incidencia de la radiación solar durante todo el día y todo el año. C.7) Utilizar protecciones solares fijas (voladizas) o móviles (toldos): Que ofrecen protección solar y control de la iluminación interior. Aprovechando la luz solar directa en invierno (27º ), y evitándola en verano (50º). C.9) Recurrir a ventilación bioclimática: Abrir el balcón y las ventanas por la noche en verano. Y dejar entrar la luz solar por el día en invierno. 1.3) ENERGÍA QUÍMICA: 1.3.1) Alimentos: A) Huerto domestico: Fabricar un huerto doméstico, ya sea en el jardín o con macetas en la terraza o balcón, es la manera más idónea de luchar contra las grandes corporaciones agroalimentarias. Porque sin soberanía alimentaria, no hay ningún tipo de soberanía.
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1.2.-Tipos de casas ecológicas
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Tipos de Casas: los tipos de casas tienen diferentes clasificaciones Tipos de casa según los materiales de construcción Casa bioclimática/bioenergética o Biocasa: cualquier casa que su diseño se adapte al clima del entorno y optimice la eficiencia energética, minimizando los gastos externos de climatización.(usando energía renovable como la solar y la eólica) Casas sostenibles: Se trata de una casa construida ciento por cierto con materiales reciclables, y que se automantiene en consumo energético (paneles solares, energía de la biomasa de las basuras, reciclaje total etc. Casas Ecológicas: se trata de una casa construida totalmente con materiales ecológicos.
1.3.-Uso de la energía solar en estas casas
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fuente de electricidad en una casa ecológica es la energía solar. Ya hemos hablado del aprovechamiento de la energía solar pasiva gracias a un diseño bioclimático que aproveche la luz y el calor, a la vez que regule el exceso de temperatura durante los meses estivales. Esto permitirá un importante ahorro energético, pero dado que se precisará producir electricidad para el consumo de electrodomésticos y luz artificial, una vivienda autosuficiente deberá producir su propia energía renovable. La energía solar puede captarse de dos formas diferentes: vía térmica o vía fotónica. La primera de ellas se basa en el aprovechamiento del calor y funciona interceptando la energía en una superficie absorbente que le degrada, generando un efecto térmico. La captación térmica de la energía solar puede realizarse pasivamente (a través de una construcción bioclimática, por ejemplo)o activamente (utilizando algún elemento mecánico). La otra forma posible es la captación fotónica de la energía solar. En este caso, la radiación solar se recoge en directamente, mediante procesos de conversión de la energía de los fotones en energía fotovoltaica. Se denomina energía solar fotovoltaica a la generación de electricidad a partir de la luz del sol, este es el caso de los paneles solares fotovoltaicos. 1.4.-Beneficios del uso de la energía solar
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La energía solar es una energía de gran calidad, desde el punto de vista energético, cuyo impacto ecológico es bastante pequeño, además resulta inagotable a escala humana. Pero no está exenta de inconvenientes, especialmente en lo que se refiere a su aprovechamiento, debido a que llega a la Tierra de manera bastante dispersa, y además está sometida a los ciclos noche-día y estacionales invierno-verano. Los beneficios que podemos obtener de este equipo radica en la economía y los efectos ambientales; los ahorros que 2
http://www.mundo-casas.com/construccion/tipo-de-casas-y-modelos.html http://www.biodisol.com/construccion-sostenible/la-casa-ecologica-aspectos-a-tener-en-cuenta-para-construir-una-casaamigable-con-el-medio-ambiente-y-auto-sostenible-construccion-sostenible/ 4 http://www.sistemascalefaccion.com/tipos/calentador-solar.html 3
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obtenemos por dejar de consumir gas hacen que el gasto de compra se amortice en muy poco tiempo y, al mismo tiempo, la no emanación de gases tóxicos por combustión favorecen a las aptitudes medio ambientales.
La energía fotovoltaica es una energía bastante limpia con la que se puede disfrutar de autonomía durante bastantes años, en algunos casos cuando hay una fracción sobrante de la energía eléctrica que se produce, ésta se vende a las compañías eléctricas. Como este tipo de instalaciones requieren muy pocos gastos de mantenimiento, en zonas alejadas de la red eléctrica, una instalación de energía solar fotovoltaica es más económica que un grupo electrógeno. Con respecto al impacto ambiental, es decir la contaminación, los residuos y los ruidos casi siempre resulta más rentable.
Capitulo 2.- Calentadores solares 5
2.1.-¿Qué es un calentador solar ? Un calentador solar es un aparato que utiliza el calor del sol para calentar alguna sustancia, como puede ser agua, aceite, salmuera, glicol o incluso aire. Su uso más común es para calentar agua para uso en albercas o servicios sanitarios (duchas, lavado de ropa o trastes etc.) tanto en ambientes domésticos como hoteles. Son sencillos y resistentes, pueden tener una vida útil de hasta 20 años sin mayor mantenimiento. En muchos climas un calentador solar puede disminuir el consumo energético utilizado para calentar agua. Tal disminución puede llegar a ser de hasta 50%-75% o inclusive 100% si se sustituye completamente, eliminando el consumo de gas o electricidad. Aunque en muchos países, por lo general en vías de desarrollo con climas muy propicios para el uso de estos sistemas, no los utilizan debido al costo inicial que se debe de cubrir para calentar la primera gota de agua
Un calentador solar de agua consta principalmente de tres partes: El colector solar plano, que se encarga de capturar la energía del sol y transferirla al agua; el termotanque, donde se almacena el agua caliente; y el sistema de tuberías por donde el agua circula. En las ciudades donde se alcanzan temperaturas muy bajas durante las noches, los calentadores deben estar provistos de un dispositivo que evite el congelamiento del agua al interior del colector solar plano.
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http://www.conae.gob.mx/wb/CONAE/CONA_1472_que_son_los_calenta#dura
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En el esquema vemos cómo está constituido el componente colector de energía solar:
1.- Marco de aluminio
2.- Cubierta de vidrio templado
3.- Placa absorbedora, (enrejado con aletas de cobre)
4.- Cabezales de alimentación y descarga de agua.
5.- Aislante
6.- Caja del colector
2.2.-TIPOS DE CALENTADORES SOLARES O TERMICOS
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Existen básicamente dos tipos de colectores de energía solar. Los tipos más comunes son el colector plano (flat-plate) y el colector de tubos al vacío.
1-El colector plano (flate-plate) es una caja aislada impermeable que contiene una lámina de absorción oscura debajo de una o varias cubiertas traslúcidas. El agua es calentada conforme va pasando a través de la tubería que esta localizada debajo de la lámina de absorción.
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http://uverismo.tripod.com/calentador_solar.html
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2-Los colectores de tubos de vidrio al vacío están hechos en líneas paralelas. Cada uno consiste de un tubo exterior y uno interior o tubo de absorción; este está cubierto con una capa especial que absorbe la energía solar e inhibe la pérdida de calor radiante. El aire es evacuado (extraído) del espacio entre los dos tubos para formar el vacío, el cual elimina la pérdida de calor convectivo y conductivo y calienta el agua que fluye adentro de él. 7
2.3.-¿Cómo funciona ?
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http://www.conae.gob.mx/wb/CONAE/CONA_1472_que_son_los_calenta#dura
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El funcionamiento de un calentador solar de agua es muy sencillo: El colector solar plano se instala normalmente en el techo de la casa y orientado de tal manera que quede expuesto a la radiación del sol todo el día. Para lograr la mayor captación de la radiación solar, el colector solar plano se coloca con cierta inclinación, la cual depende de la localización de la ciudad donde sea instalado. El colector solar plano está formado por aletas captadoras conectadas a tubos por donde circula el agua, lo cual permite capturar el calor proveniente de los rayos y transferirlo al agua que circula en su interior. Pero ¿cómo circula el agua por todo el sistema? Esto se logra mediante el efecto denominado “termosifónico”, que provoca la diferencia de temperaturas. Como sabemos, el agua caliente es más ligera que la fría y, por lo tanto, tiende a subir. Esto es lo que sucede entre el colector solar plano y el termotanque, con lo cual se establece una circulación natural, sin necesidad de ningún equipo de bombeo. Y ¿cómo hacemos para mantener el agua caliente? Precisamente, esa es la función del “termotanque”, el cual está forrado con un aislante térmico para evitar que se pierda el calor ganado. Componentes Existen 4 componentes básicos en un calentador solar: Colector También llamado captador solar o panel termosolar. Es el componente que se encarga de transferir la energía solar al agua. Consiste en un arreglo de tuberías o conductos por donde fluye el agua. El arreglo puede estar pintado de negro mate o cubierto con pinturas selectivas como el cromo negro para evitar reflejar la luz y así lograr una mayor absorción de calor.El colector suele estar contenido en una caja con paredes externas resistentes a la intemperie y con paredes internas dotadas de aislamiento térmico. La parte superior lleva uno o varios vidrios o materiales transparentes capaces de dejar pasar la luz y proteger de la intemperie, utilizados para generar efecto invernadero dentro el colector. Existen diferentes variantes de colector: Tubos y Placas En el llamado colector plano, se disponen dos tubos horizontales y se conectan con varios tubos verticales. Cada uno de estos tiene acoplada una placa normalmente de lámina delgada. Las láminas sirven para captar el calor y transmitirlo por conducción a la tubería. El arreglo de tubos se coloca horizontalmente sobre el suelo, con una inclinación específica dependiendo de la localidad terrestre. El agua entra por uno de los extremos del tubo horizontal más bajo, sube por todos los tubos verticales y sale por el extremo contrario del tubo horizontal más alto. Serpentín: Una manguera o tubo se dispone en una formación de vaivén o espiral. La superficie expuesta al sol recibirá la energía directamente sobre el conducto. Tubos de vacío: El colector utiliza tubos de vidrio al vacío. Dentro de los tubos se encuentran los conductos del colector. El vacío previene los fenómenos de conducción y convección, aumentando la eficiencia pero también el costo. Existen también otros tipos de colectores que alcanzan mayores temperaturas: Concentradores parabólicos, consistentes en un arreglo de espejos en forma de cilindro parabólico que reflejan la energía solar hacia un solo conducto lineal por donde pasa una substancia capaz de calentarse a temperaturas alrededor de los 300 °C. La variante llamada plato parabólico concentra la energía en un punto en lugar de una línea como en el caso del concentrador parabólico. Las temperaturas alcanzables con este colector pueden superar los 650 °C. Contenedor: Es el recipiente de almacenamiento del fluido. Se conecta con la entrada y la salida del colector. Durante el día, el agua se recircula una y otra vez entre el colector y el contenedor. Después de un tiempo y dependidendo de las dimensiones de los componentes, el agua se calentará para su uso posterior. La energía capturada en el colector se guarda en el tanque en forma de agua caliente. En el momento de requerir agua, se extrae del tanque y se rellena con agua fría. El tanque está aislado térmicamente para evitar pérdidas y mantener caliente el agua por más tiempo. En un sistema doméstico, el contenedor suele incorporar un calentador eléctrico de apoyo, que se activará en caso de no alcanzar la temperturadeseada.En los calentadores solares de albercas o piscinas, el contenedor suele ser la alberca misma, y la caja aislante del colector puede no ser necesaria debido a la escasa diferencia entre la temperatura de trabajo (temperatura del agua) y la temperatura ambiente. Sistema: El sistema son todas las tuberías, bombas, sistemas de control, llaves de paso, y accesorios con las que cuente el calentador solar. Conecta por medio de tuberías el colector con el contenedor, así como también el calentador con las tuberías de una casa. Substancia de trabajo: Si la circulación es directa, se emplea agua potable; la misma que se utilizará en regaderas, lavabos, lavadoras, albercas, etc. En este caso, el agua se hace pasar por el colector para ser guardada en el contenedor. Si se utiliza circulación indirecta existen dos circuitos: uno con agua potable para el consumo, y otro con un fluido caloportador, que usualmente es agua o una mezcla de agua y glicol. Los dos circuitos se ceden energía mediante un intercambiador de calor. En este sistema, el agua potable no pasa por el colector, sino únicamente por el contenedor, que aloja un intercambiador de calor donde se transfiere la energía captada por el fluido caloportador. Este sistema es más conveniente si el calentador se encuentra en una localidad de clima frío, ya que el fluido caloportador que circula por el colector tiene propiedades anticongelantes, previniendo la ruptura de las tuberías por congelamiento.
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2.4.-¿Cómo se instala ?
A continuación están los cinco principales pasos para instalar un calentador solar en casa. Debo aclarar que se necesitan ciertos conocimientos de plomería y soldadura para poder llevarlo a cabo. Paso 1: Escoge el tamaño de calentador solar adecuado para tu casa, tus necesidades y tu ubicación geográfica. En el ecuador alrededor de 0.7 m2 de colector solar por persona, y en climas más fríos entre 1 y 1.3 metros cuadrados por persona. Paso 2: Escoge el lugar más adecuado para instalar el calentador solar. Tiene que ser un lugar en donde pueda tener una buena ubicación (hacia el sur en el hemisferio norte y hacia el norte en el hemisferio sur) y que le de el sol el mayor tiempo posible, de preferencia tanto en la mañana como en la noche. Paso 3: En las instrucciones del fabricante tienen que venir instrucciones de cómo asegurar el calentador solar. En caso de que no vengan asegúrate de que quede bien fijo en el lugar que hayas seleccionado. Paso 4: Conecta a la parte inferior el calentador la tubería de agua fría que va hacia el calentador convencional. Paso 5: De la parte superior del calentador solar saldrá el agua caliente, esta tienes que conectarla a tu calentador de agua convencional para tenerlo como refuerzo en caso de ser necesario.
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http://www.gstriatum.com/energiasolar/blog/2010/01/25/como-instalar-un-calentador-solar/
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Capitulo 3.- uso de los calentadores solares en las casas ecológicas 9
3.1.-Caliente Sanitaria (ACS): A) Energía Fototérmica: Dotar de un sistema termosolar de calentamiento de agua para uso doméstico a una vivienda es muy rentable. Ya que a pesar de que la inversión inicial es un poco elevada (entre 2.000 y 4.00 €), a la larga resultara una inversión muy ventajosa, a causa del continuo aumento del precio del kWh eléctrico, el gas y el petróleo; amortizándose la instalación en menos de 8 años. Y puesto que estas instalaciones para la producción de agua caliente a baja temperatura son una tecnología estándar bien conocida y difundida, nos permiten un suministro energético fiable, limpio, seguro y rentable. Además al aprovechar un recurso renovable como es la energía solar; se consigue un gran ahorro energético y económico. Sin olvidar, la energía solar pasiva, es decir que por el día entre la luz solar por las ventanas, y mediante el conocido efecto invernadero se caliente nuestro hogar, porque como dice un refrán checo: “En la casa que no entra el Sol, entra el doctor”.
3.2.-Beneficios del uso de estos calentadores
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Los beneficios del uso de los calentadores solares de agua los podemos clasificar en dos: económicos y ambientales. Económicos.- Con la instalación de un sistema adecuado a nuestras necesidades, podemos satisfacer la mayor parte de los requerimientos de agua caliente de nuestra casa, sin tener que pagar combustible, pues utilizar así el sol no nos cuesta. Aunque el costo inicial de un calentador solar de agua es mayor que el de un “boiler”, con los ahorros que se obtienen por dejar de consumir gas, podemos recuperar nuestra inversión en un plazo razonable. Ambientales.- El uso de los calentadores solares permite mejorar en forma importante nuestro entorno ambiental. ¿Cómo? Los problemas de la contaminación en las zonas urbanas no sólo son provocados por los combustibles utilizados en el transporte y en la industria, sino también por el uso de gas LP en millones de hogares, lo cual contribuye en conjunto al deterioro de la calidad del aire y la emisión de gases de efecto invernadero.
Conclusión Las casas ecológicas se han convertido en una de las mejores maneras para contribuir con el cuidado del medio ambiente, es cierto que este tipo de elementos que forman una casa ecológica en ocasiones suele ser costosos pero si lo vemos desde un punto de vista diferente podremos apreciarlo no como un gasto si no como una inversión de largo plazo no solo para el beneficio personal si no para el de nuestros hijos también. Podemos concluir de manera general la optima eficiencia de los calentadores solares como una opción excepcional para contribuir a la sustentabilidad de nuestro medio ambiente, haciendo hincapié en los beneficios que nos brinda como el bajo costo pero sobre todo los beneficio ambientales que nos ofrece.
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http://elproyectomatriz.wordpress.com/2009/05/07/vivienda-ecologica-vivienda-libre/ http://www.plaspak.cl/images/Calentador%20solar/Calentador%20Solar.htm
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Bibliografía consultada 1
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