En Internet podemos encontrar herramientas de libre uso para el dimensionado de instalaciones solares básicas o de baja complejidad y para la estimación de determinados componentes o accesorios.

El equipo de investigación de Sopelia ha realizado una búsqueda y testeo exhaustivos a partir del cual se ha creado una nueva sección en la web corporativa, denominada Herramientas Solares Gratuitas.

Las herramientas seleccionadas fueron clasificadas en 4 categorías.

Hoy analizaremos la tercera de ellas: Solar Térmica.

En la primera categoría ya analizamos herramientas para obtener datos acerca del recurso solar y de las demás variables a considerar en la estimación de la potencia que proporcionará la instalación solar en nuestra localización.

En la segunda categoría hemos analizado herramientas para calcular la “carga”, es decir, la demanda energética a satisfacer.

Ahora vamos a analizar herramientas para dimensionar un sistema solar térmico y otras para estimar componentes individuales de un sistema.

El orden de las herramientas no es aleatorio. Hemos dado prioridad a las más intuitivas, las más universales y las que se pueden utilizar online sin necesidad de descarga.

Para esta tercera categoría nuestra selección es la siguiente:

1) Calculadora Solar Térmica

Herramienta de cálculo aproximado a partir de la que se obtiene automáticamente el presupuesto, datos de producción y estudio de rendimiento de la instalación.

A pie de página se puede encontrar una Guía de Navegación y los Manuales.

2) Simulación para el Pre-diseño de una Instalación Solar Térmica

Aplicación online basada en el software TSOL que permite simular una instalación de energía solar para aporte a ACS y ACS + calefacción.

Disponible en idiomas alemán, inglés, español y francés.

3) Cálculo de la Fracción Solar

Programa de descarga gratuita desarrollado por el IDAE (Instituto para la Diversificación y el Ahorro de la Energía) y ASIT (la Asociación Solar de la Industria Térmica) que permite definir una amplia variedad de instalaciones solares introduciendo un mínimo de parámetros del proyecto, asociados a cada configuración del sistema, y de esta manera, obtener la cobertura solar que ese sistema proporciona sobre la demanda de energía para ACS y piscina.

4) Cálculo del Vaso de Expansión Solar

Herramienta desarrollada para calcular el volumen del vaso de expansión solar.

Se deben introducir los valores de Volumen (total circuito, colectores solares, tuberías), Temperatura máxima del sistema (ºC), Concentración de glicol (%), Altura entre el vaso de expansión y el punto más alto de la instalación (valor mínimo 1 Bar) y Presión tarado de la válvula de seguridad.

5) Cálculo Grosor Aislamiento Tuberías

Calculadora que permite estimar el grosor del aislamiento mínimo y más económico de las tuberías de agua.

Se deben introducir las variables Grado y Tamaño de Tubería, Material de Aislamiento, Humedad y Temperatura (Interna y Ambiente).

Energía solar donde quiera que estés con Sopelia.

El colector o captador es el encargado de captar la radiación solar y convertir su energía en energía calorífica.

Un cuerpo expuesto al sol recibe un flujo energético Er y se calienta.

Simultáneamente, se producen pérdidas térmicas por radiación, convección y conducción, que crecen a medida que aumenta la temperatura del cuerpo.

Llega un momento en que las pérdidas térmicas Ep, igualan a las ganancias debidas al flujo energético incidente, alcanzándose la denominada temperatura de equilibrio:

Er = Ep

La temperatura de equilibrio de los colectores suele estar entre los 100º y los 150º C en condiciones normales de utilización y para valores de irradiación del orden de 1.000 W/m2.

Si se logra extraer continuamente una parte del calor producido Ee para aprovecharlo como energía utilizable, cambian las condiciones de equilibrio:

Er = Ep + Ee

Ep es ahora menor porque una parte de la energía recibida Er es aprovechada Ee.

El cuerpo se ha convertido en un colector de energía solar térmica.

Si deseamos aumentar Ee tenemos dos opciones: reducir las pérdidas térmicas Ep o aumentar el flujo energético Er.

La primera opción implica mejorar el diseño y construcción del colector a fin de reducir pérdidas.

Para la segunda opción se recurre a la técnica de concentración, que mediante algún sistema óptico concentra el flujo solar sobre una superficie más pequeña para que al disminuir el área, la intensidad aumente.

En un colector solar la energía es extraída a través de un fluido llamado caloportador.

Cuanto mayor sea la diferencia entre la temperatura de utilización y la temperatura ambiente, mayores serán las pérdidas térmicas y por ende menor la cantidad de energía que el fluido caloportador será capaz de extraer.

Hay que hacer trabajar a los colectores a la temperatura más baja posible, siempre que dicha temperatura sea suficiente para la utilización específica en cada caso.

Esto es así, porque el rendimiento del colector disminuye a medida que la temperatura de utilización aumenta.

La mejora del aislamiento permite reducir las pérdidas térmicas.

Las pérdidas por reflexión se deben a la cubierta transparente que suele existir en casi todos los colectores.

Será necesario orientar los colectores adecuadamente para que reciban durante el período de utilización la mayor cantidad posible de radiación.

La pregunta: cuál es el mejor colector ?

A priori no tiene respuesta.

Dependerá de la localización de la instalación y de la demanda energética que se pretenda satisfacer.

Existen muchos tipos de colectores, pero hay dos grandes grupos: colectores sin concentración y colectores con concentración.

Colectores solares térmicos según su temperatura de trabajo:

1) De baja temperatura

1.1) Plano: protegido y no protegido

1.2) Tubos vacío: flujo directo, tubo calor (heat pipe) y concentrador solar (CPC)

2) De alta temperatura

2.1) Cilindro-parabólicos

2.2) Sistema de receptor central

2.3) Discos parabólicos

2.4) Chimenea solar

3) Otros colectores

3.1) De caucho

3.2) Esféricos

3.3) Cónicos

En las próximas entregas analizaremos detalladamente cada tipo de colector.

Este contenido fue extraído del Manual Técnico Comercial de Energía Solar Térmica y forma parte del e-learning Solar.

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Las instalaciones de energía solar térmica para aplicaciones domésticas estarán cada vez más presentes en el paisaje construido y serán promovidas por normativas como ordenanzas solares o las futuras normativas en técnica de edificación.

El sistema más básico es el equipo compacto denominado termosifón, que incorpora todos los subsistemas y en el que el fluido circula de manera natural (diferencia de densidades).

Los sistemas de energía solar térmica utilizan los rayos solares para obtener agua o aire caliente.

Unas placas especiales, denominadas colectores o captadores, concentran y acumulan el calor del Sol y lo transmiten al fluido que queremos calentar.

Este fluido puede ser el agua potable de la casa o el sistema hidráulico de calefacción o refrigeración de la vivienda.

Generalmente un sistema de energía solar térmica está constituido por varios subsistemas, que a su vez pueden considerarse como sistemas interdependientes conectados entre sí.

Sin embargo, hay ocasiones en que un mismo elemento físicamente independiente realiza varias funciones dentro del sistema solar.

Estos distintos subsistemas son:

a) Sistema de captación: compuesto por los colectores solares. Son los encargados de recibir la radiación solar y transmitirla al fluido que circula por su interior.

b) Sistema de acumulación: compuesto por uno o más depósitos para acumular el agua caliente generada hasta el momento de su utilización.

c) Sistema hidráulico: compuesto por las bombas y tuberías por donde circula el fluido de trabajo. Un circuito primario transporta la energía captada hacia el acumulador. La circulación del fluido por las tuberías se realiza por acción de una bomba de circulación o por circulación natural.

d) Sistema de intercambio: existe en caso de que el fluido que circula por los colectores solares no sea el mismo que el que utiliza el usuario; por ejemplo cuando existe riesgo de heladas o el fluido del usuario puede dañar la instalación solar. El intercambiador puede formar parte del mismo acumulador o estar situado en el exterior.

e) Sistema de control: en los sistemas de circulación forzada con bombas se encargará de ponerlas en marcha y pararlas. El accionamiento de los diferentes componentes de la instalación (válvulas motorizadas, bombas, etc.) se realiza a través de mecanismos de regulación.

f) Sistema de energía auxiliar: generalmente la viabilidad económica de la instalación solar exige que no se pueda satisfacer la demanda energética con aporte solar en todo momento. La energía producida por la instalación depende de las condiciones climatológicas y es por eso que se dispone de un sistema de producción de energía auxiliar. Estos equipos de apoyo complementan al sistema solar con la finalidad de garantizar en todo momento la continuidad del servicio de agua caliente.

Las instalaciones solares térmicas tienen una gran similitud con las instalaciones térmicas convencionales.

De hecho, comparten todos sus componentes (tuberías, mecanismos de protección, tanques de acumulación, intercambiadores, grupos de bombeo, aislamiento) excepto uno: los colectores solares.

Este contenido fue extraído del Manual Técnico Comercial de Energía Solar Térmica y forma parte del e-learning Solar.

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Solar Layout es la App para posicionamiento de colectores y módulos solares in situ.

Se trata de la App solar más intuitiva del mercado.

Para utilizarla sobre el terreno no es necesario contar con conexión a Internet porque funciona a partir de la latitud del lugar, obtenida a través de GPS.

Hoy veremos la parte correspondiente a energía solar térmica.

Para comenzar pulsamos el comando de la izquierda representado en la figura de la pantalla inicial por la vivienda con el colector solar térmico y el usuario tomando una ducha de agua caliente.

Si no está activado el GPS de nuestro Smartphone, la App nos pedirá que lo activemos para localizar nuestra ubicación.

Inmediatamente aparecerá la imagen de un planeta tierra intermitente con la leyenda “Localizando”.

Cuando el GPS de nuestro dispositivo haya localizado nuestra ubicación aparecerá la siguiente pantalla para que la confirmemos.

Al confirmar nuestra ubicación se desplegará el Menú Uso Equipo Solar.

En el mismo encontramos 3 aplicaciones:

1- Agua caliente sanitaria: representada por la imagen de una ducha
2- Calefacción: representada por la imagen de un radiador
3- Climatización de piscina exterior: representada por la imagen de una escalera de piscina.

Al seleccionar alguna de las 3 aplicaciones, se desplegará el Menú Opciones.

En el mismo encontramos 3 variables:

1- Inclinación: representada por la figura del colector y un ángulo
2- Orientación: representada por la figura del colector y los puntos cardinales
3- Separación: representada por la figura de 3 filas de colectores.

Pulsando la opción Inclinación, obtenemos el valor recomendado de inclinación para la ubicación y aplicación solar seleccionadas, acompañado de unos Tips que consideran el tipo de colector a utilizar.

Pulsando la opción Orientación, obtenemos la descripción del procedimiento para fijar la orientación de los colectores y el acceso a la descarga de App brújula recomendada en caso de que aún no contemos con ella.

Pulsando la opción Separación, se despliega el Menú Tipo de Superficie para que seleccionemos la opción correspondiente (Horizontal / No horizontal).

Si la superficie en la que se situarán los colectores es horizontal, debemos introducir el dato Altura del Colector en cm.

Si la superficie en la que se situarán los colectores es no horizontal, además del dato Altura del Colector en cm, debemos ingresar el dato Ángulo Inclinación Cubierta.

Lo ingresaremos con valor positivo si coincide con el sentido de la inclinación de los colectores y con valor negativo si no coincide.

De esta manera obtenemos la distancia de Separación entre filas de colectores expresada en metros.

Pulsando el botón i se despliegan Tips relacionados con sombreado y localizaciones singulares (zonas de nieve, desérticas y lluviosas).

Descarga Solar Layout y posiciona colectores solares térmicos sobre el terreno de la manera más intuitiva con Sopelia.

La hidráulica es la rama de la física que estudia la mecánica de los líquidos y se divide en hidrostática (líquidos en reposo) e hidrodinámica (líquidos en movimiento).

Se llama densidad d de un cuerpo al cociente entre su masa m y su volumen V:

d = m / V

El peso específico pe es el cociente entre el peso (= m . g) y el volumen:

pe = m . g / V

Los fluidos (líquidos y gases) ejercen siempre una presión pr en todas las direcciones.

La presión es el cociente entre una fuerza f (la ejercida por el fluido) y el área de la superficie sobre la que actúa esta fuerza S:

pr = f / S

La unidad de presión en el SI es el Newton dividido por el m2 (N / m2) y recibe el nombre de pascal.

La presión ejercida por la gravedad y las fuerzas que tienden a comprimir los fluidos se llama presión estática.

La presión derivada del movimiento de un fluido se llama presión dinámica.

Conociendo la densidad o el peso específico de un fluido podemos hallar la presión estática debida a la gravedad a cualquier profundidad h a partir de cualquiera de las siguientes 2 fórmulas:

pr = d . g . h

pr = pe . h

La diferencia de presión será igual a la diferencia de profundidades h entre 2 puntos o distancia vertical entre ellos.

Una típica presión estática, es la presión atmosférica, producida en todas direcciones sobre los cuerpos colocados en la superficie de la tierra debido a la gran columna de aire sobre ellos. El resultado de esta acción en todas direcciones de la presión atmosférica no produce fuerza neta de empuje del cuerpo hacia algún lado, solo tiende a comprimirlo.

En el caso de un recipiente, la presión atmosférica actúa por dentro y por fuera y por lo tanto sus acciones se anulan entre sí.

A nosotros nos interesa conocer el exceso de presión sobre la presión atmosférica que pueda haber en el interior del recipiente (depósitos o tuberías) a través de aparatos de medición (manómetros).

Si en un recipiente el aire puede entrar y salir libremente a través del borde de la tapa, la superficie del líquido estará únicamente sometida a la presión atmosférica. Se trata de un depósito abierto o no presurizado.

Si midiéramos con un manómetro la presión a diferentes alturas en el depósito, será igual a cero en la superficie y máxima en el fondo.

Si ahora el recipiente está herméticamente cerrado y sometido a una presión adicional p, transmitida a través de las tuberías que lo comunican con la red de distribución; la medición será igual a la anterior pero incrementada en el valor de p. Generalmente la pequeña diferencia de presión originada en la diferencia de alturas es despreciable frente a la presión general del circuito p.

El teorema de Arquímedes permite conocer el peso de un cuerpo cuando se encuentra sumergido en un líquido.

Este teorema también puede aplicarse a una porción del mismo líquido.

Supongamos que una porción del líquido sufriera un ligero aumento de temperatura con respecto a otras partes del mismo.

Los cuerpos se dilatan al aumentar su temperatura y al aumentar de volumen su densidad disminuye ya que la masa permanece invariable.

Si d1 es la nueva densidad de la porción considerada (d1 < d):

Peso de la porción de líquido: p = m . g = V1 . d1 . g

Empuje que actúa sobre la porción de líquido: E = V1 . d . g

Donde V1 es el volumen de la porción de líquido

Estas son las llamadas corrientes de convección naturales de los fluidos, en las que las partes calientes de los mismos tienden a ascender. En este fenómeno se basan los sistemas de circulación natural o termosifón para el aporte de agua caliente mediante colectores solares.

Este contenido forma parte del eBook «Introducción a la Energía Solar» y del e-learning solar de Sopelia.

Este cronograma representa la dosificación recomendada de dedicación para una correcta asimilación de conocimientos durante el curso e-learning de Técnico – Comercial en Energía Solar Térmica impartido por Sopelia.

Puedes recibir esta formación íntegramente desde tu computadora, smartphone o dispositivo móvil.

Supone dedicar entre 1 y 2 horas diarias entre lunes y viernes de cada semana.

* Semana 1: Introducción a la Energía Solar
1.1) El futuro de la energía solar
1.2) El Sol
1.3) Nociones básicas de Física

* Semana 2: Introducción a la Energía Solar
1.4) Nociones básicas de Electricidad
1.5) Nociones básicas de Energía
1.6) Energía del sol
1.7) Tablas
– Resolución Test 1 y 2 y Ejercicio 1

* Semana 3: Energía Solar Térmica – Equipos
2.1.1) Colectores
2.1.2) Sujeción y anclaje

* Semana 4: Energía Solar Térmica – Equipos
2.1.3) Fluido caloportador
2.1.4) Protección de la instalación

* Semana 5: Energía Solar Térmica – Equipos
2.1.5) Tuberías
2.1.6) Tanques acumuladores
2.1.7) Intercambiadores

* Semana 6: Energía Solar Térmica – Equipos
2.1.8) Grupos de bombeo
2.1.9) Aislamiento
2.1.10) Otros componentes
– Resolución Test 3 y Ejercicio 2

* Semana 7: Energía Solar Térmica – Instalaciones
2.2.1) Principios básicos
2.2.2) Diseño
2.2.3) Regulación

* Semana 8: Energía Solar Térmica – Instalaciones
2.2.4) Proyecto de un sistema de ACS
2.2.5) Cálculo de la superficie colectora
2.2.6) Cálculo de los demás elementos de la instalación

* Semana 9: Energía Solar Térmica – Instalaciones
2.2.7) Presentación de un proyecto
2.2.8) Otras aplicaciones
2.2.9) Ejecución y mantenimiento de la instalación

* Semana 10: Energía Solar Térmica – Instalaciones
– Resolución Test 4 y 5 y Trabajo Práctico final

Se trata de la formación en Energía Solar con la mejor relación calidad-precio del mercado.

Puede recibirse donde quiera que estés.

Solamente se necesita una computadora, smartphone o dispositivo móvil y conexión a Internet.

Por tratarse de la 1era edición hay un 50% de descuento sobre el PVP.

Esta acción de formación brinda capacitación técnico – comercial en aplicaciones domésticas de energía solar con el objetivo de difundir la tecnología y desarrollar recursos humanos para su incorporación al mundo laboral y empresarial.

La edición 2016 comienza el día 19 de septiembre y finaliza el día 25 de noviembre.

El plazo de inscripción es hasta el día 16 de septiembre inclusive en www.energiasrenovables.lat

Ya no tienes excusas, energía solar donde quiera que estés con Sopelia.

Una de las cuestiones más importantes en temas de ahorro de energía y aprovechamiento de energía solar es sin duda su aplicación en la climatización de viviendas y lugares de trabajo.

Este sector representa aproximadamente el 40% del total de la energía consumida por el hombre. El ahorro que puede conseguirse aprovechando la energía solar para la calefacción es del orden del 60 al 80% según sea el diseño de la casa.

Los principios de la arquitectura bioclimática deberían aplicarse en todos los nuevos planes urbanísticos.

Cuando se habla de arquitectura solar pasiva, se habla del modelado, selección y uso de tecnología solar pasiva, que sea capaz de mantener el entorno de una vivienda a una temperatura confortable y agradable, a través del sol. Hay que destacar que este tipo de arquitectura es únicamente una pequeña parte del diseño de edificios energéticamente eficientes y es considerada como parte del diseño sostenible.

Existen tres tipos de ganancia solar:

1) La ganancia solar directa: se refiere a la utilización de ventanas, claraboyas y persianas para controlar la cantidad de radiación solar directa que llega al interior de una vivienda, en combinación con suelos de gran masa.

2) La ganancia solar indirecta: se consigue por medio de la piel del edificio, diseñada con determinada masa térmica. Un ejemplo de esta ganancia es también la cubierta ajardinada.

3) La ganancia solar aislada: es el proceso en el que lo principal es la captura pasiva del calor del sol, para después ser transportado dentro o fuera de la vivienda.

Hay consideraciones a tener en cuenta en la ejecución de este tipo de arquitectura, para que dé su mejor resultado:

* La orientación de la construcción

* Características de la construcción

* Uso del entorno

En las edificaciones existentes siempre se puede intervenir para mejorar el aislamiento térmico, abrir persianas al sol de invierno o añadir una galería acristalada en la fachada norte de la casa si nos localizamos en el hemisferio sur.

Para que la casa pueda calentarse con el sol en invierno se necesita una fachada norte despejada, sin muchos vecinos que tapen el sol del mediodía.

Los acristalamientos principales deben estar en esta fachada norte. Por ejemplo, si nos localizamos en la mitad sur de Argentina necesitamos de 1,4 a 2 m2 de vidrio al norte por cada 10 m2 de estancia que queramos calentar.

Es conveniente cerrar por la noche con cortinas o persianas los ventanales para que no se escape el calor captado.

Es bueno mejorar el aislamiento térmico en la medida de lo posible y tener masa térmica (material de construcción en muros, forjados) que acumulen el calor del día para la noche. Para el verano es necesario colocar aleros, toldos, parras, etc. que sombreen las ventanas.

Puedes acceder a más contenidos de este tipo en el Manual Técnico – Comercial de Energía Solar Térmica de Sopelia.

Qué cualidades se deben tener en cuenta al seleccionar un colector solar térmico?

Son dos:

1- Sus cualidades constructivas. Determina la durabilidad y la posibilidad de integración arquitectónica.

2- Sus cualidades energéticas. Determina la rentabilidad económica.

En algunos aspectos ambas cualidades se interrelacionan.

Un buen colector solar es aquél que posee ambas cualidades bien equilibradas para la aplicación deseada.

De nada sirve un colector solar con un aporte energético extraordinario si fallan sus cualidades constructivas, degradándose con rapidez, ya que la rentabilidad de estas instalaciones se mide a medio plazo.

De nada sirve un colector solar con unas cualidades constructivas extraordinarias si fallan sus cualidades energéticas, ya que, simplemente, no está cumpliendo con su cometido principal.

Al observar la curva de rendimiento de un colector solar, vemos que el mismo depende de una variable que es la temperatura T, la cual a su vez depende de la variable radiación solar I, de la variable temperatura de entrada Te del fluido al colector solar y de la variable temperatura ambiente Ta.

Es decir, el rendimiento de un colector depende:

– por un lado de las condiciones climatológicas, dadas por I y por Ta,

– por otro lado de las condiciones de trabajo, es decir, de para qué se usen, dada por Te.

Por ello, al seleccionar un colector hay que considerar:

1) La aplicación que va a tener (solo ACS, solo calefacción, ACS y calefacción, climatización de piscinas, etc.).

2) Las condiciones climáticas y de radiación de la localización de la instalación.

3) Las curvas de rendimiento de los modelos.

4) El precio del equipo.

5) La rentabilidad económica (en base puramente a la relación entre precio y rendimiento) y el plazo de recupero de la inversión.

6) Su calidad constructiva.

Es necesario equilibrar calidad constructiva con calidad energética.

Existe un debate abierto entre los profesionales sobre cuál de las dos tecnologías de colectores más utilizadas es la más adecuada: colector plano o de tubo de vacío ?

Los que optan por los colectores de tubo de vacío los consideran más avanzados y sostienen que en el futuro esta tecnología terminará por desplazar definitivamente a los colectores planos debido a su mejor rendimiento.

La brecha del mayor costo de los colectores de tubo de vacío con respecto a los planos se ha ido reduciendo y ya podemos encontrar colectores de ambas tecnologías al mismo precio.

Los partidarios de los colectores de tubo de vacío consideran que optar por ellos se compensa, ya que al ofrecer un mayor rendimiento por m2 será necesario adquirir menos colectores.

Esto no es necesariamente así, sobre todo en las pequeñas instalaciones:

En una pequeña instalación que solo aporta a ACS con condiciones climáticas y de radiación buenas, será mayor el rendimiento y la rentabilidad de los colectores planos.

A medida que aumenta el tamaño de la instalación, el mayor rendimiento del colector de tubo de vacío compensará la menor superficie absorbedora.

Hay que tener también en cuenta la facilidad de integración en edificios de los colectores de vacío de flujo directo (U-Pipe) que se pueden colocar en vertical cubriendo una fachada o balcón.

En definitiva, un profesional adecuadamente formado debe valorar atendiendo a los siguientes factores la elección de una u otra tecnología:

• Los requerimientos específicos de la instalación

• La climatología del lugar en cada estación del año

• Su experiencia previa

• La disponibilidad de presupuesto.

Puedes encontrar contenidos como este en el Manual Técnico – Comercial de Energía Solar Térmica de Sopelia