Dentro de los colectores solares sin concentración encontramos los de placa plana.
Eran los más utilizados, pero han perdido terreno en favor de los de tubo de vacío.
En los colectores planos, el captador se ubica en una caja rectangular (carcasa), cuyas dimensiones habituales oscilan entre los 80 y 120 cm de ancho, los 150 y 200 cm de alto, y los 5 y 10 cm de espesor (si bien existen modelos más grandes).
La cara expuesta al sol está cubierta por un vidrio muy fino, mientras que las cinco caras restantes son opacas y están aisladas térmicamente.
Dentro de la caja, en la cara que se expone al sol, se sitúa una placa metálica (absorbedor).
Esta placa está unida o soldada a una serie de conductos por los que fluye un caloportador (generalmente agua, glicol, o una mezcla de ambos).
A dicha placa se le aplica un tratamiento superficial selectivo para que aumente su absorción de calor, o simplemente se la pinta de negro.
Los colectores solares planos funcionan aprovechando el efecto invernadero (el mismo principio que se puede experimentar al entrar en un coche estacionado al sol en verano).
Después de atravesar el vidrio (transparente para longitudes de onda entre 0,3 µm y 3 µm) la radiación llega a la superficie del absorbedor, el cual se calienta y emite a su vez radiación con una longitud de onda comprendida entre 4,5 µm 7,2 µm, para la cual el vidrio es opaco.
Aproximadamente la mitad de esta última radiación se difunde al exterior, perdiéndose; pero la otra mitad vuelve hacia el interior y contribuye así a calentar aún más la superficie del absorbedor.
Al paso por la caja, el fluido caloportador se calienta y aumenta su temperatura a expensas de la del absorbedor, la cual irá disminuyendo.
Luego el fluido caloportador transporta esa energía térmica a donde se desee.
El colector solar plano está formado por 4 elementos principales:
1) Cubierta transparente: debe poseer las cualidades necesarias (coeficientes de transmisión y conductividad térmica adecuados) para provocar el efecto invernadero y reducir las pérdidas; asegurar la estanqueidad del colector al agua y al aire, en unión con la carcasa y las juntas; no mantener la suciedad adherida a la superficie exterior para que la lluvia resbale fácilmente.
2) Absorbedor: recibe la radiación solar y la convierte en calor que se transmite al fluido caloportador.
Las formas son diversas: placas metálicas separadas unos milímetros, una placa metálica con tubos soldados o embutidos o dos placas metálicas con un circuito en su interior.
La cara expuesta al sol debe captar la mayor cantidad de radiación por lo que se suele pintar de color negro o dotarla de una superficie selectiva (muy absorbente a la radiación y de baja emitividad).
Las pinturas son más económicas que las superficies selectivas y tienen un mejor comportamiento térmico global con temperaturas cercanas a la del ambiente, pero se estropean por la acción continuada de la radiación ultravioleta y con las variaciones de temperatura entre el día y la noche.
Las superficies selectivas tienen en general un mejor comportamiento y se obtienen por superposición de varias capas (metal y compuestos metálicos) o tratamientos especiales de la superficie.
La técnica más moderna de fabricación es la soldadura láser.
3) Aislamiento: se emplea para reducir las pérdidas térmicas en la parte trasera del absorbedor que debe ser de baja conductividad térmica. Los materiales pueden ser lana de vidrio, lana de roca, corcho, polietileno o poliuretano.
4) Carcasa: generalmente de aluminio o acero inoxidable, protege y soporta los elementos del colector, permitiendo además anclar y sujetar el colector a la estructura de montaje. Debe resistir los cambios de temperatura (dilataciones) sin perder la estanquidad y debe resistir la corrosión.
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