¿De qué forma trabaja un colector solar con tubos de vacío? Básicamente, los tubos transportan un fluido vaporizante que cumple una función de caloportador, el cual se evapora por la radiación solar que recibe, ascendiendo hacia la parte superior del tubo que está a una temperatura inferior
La última tecnología en materia de energía limpia, por encima de los paneles solares, es aquella compuesta por un tubo termosifón bifásico y que sirve para la calefacción en una infraestructura o producción de agua caliente sanitaria; asimismo, aprovecha la energía solar térmica.
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¿Qué son los tubos de vacío térmico solar?
Un panel solar de tubos de vacío es un equipo diseñado especialmente para captar la radiación provocada por el sol, transformándola así en la energía calórica que se usa en una vivienda para el calentador de agua o la calefacción del lugar.
Estos equipos están compuestos por un tubo que tiene doble vidrio, cuyo espacio entre uno y otro produce un vacío. El vidrio del interior se trata de un metal pulverizado que tiene la capacidad de incrementar el nivel de absorción de la energía solar.
Suelen tener unas dimensiones muy parecidas a las de los tubos fluorescentes, razón por la cual los estándares tienen 180 centímetros de largo, así como 58 milímetros de diámetro.
Estos equipos se instalan en los tejados de las viviendas, por lo que no suelen provocar problemas de espacio.
¿Existe un solo modelo de tubo al vacío térmico?
La verdad es que no, pues hoy en día es posible encontrar tres tipos de tubos de vacío que se usan en instalaciones térmicas solares, los cuales se clasifican de la siguiente forma:
El Upipe
Este es el tubo al vacío que trabaja del mismo modo que lo hace un colector plano, por lo que el fluido que lleva el calor se traslada por un tubo de cobre que tiene forma de U, el cual baja y sube en el interior del tubo exterior, que está expuesto al sol y que se calienta durante el proceso.
Este fue el primer tipo de tubo de vacío que se desarrolló, pero su uso actualmente es totalmente nulo, en vista de que provocaba muchos inconvenientes porque solía trabajar con mucha cantidad de fluido, superior a un litro, proveniente de la evaporación que generan las altas temperaturas.
El Heat-pipe
Este modelo representa una evolución del Upipe, por lo que intenta prevenir los problemas de sobrecalentamiento, en vista de que usa una cantidad mínima del fluido primario que requiere cada captador.
Lleva en el interior una pipeta de cobre de la que se usa un fluido que pasa por el proceso de evaporación cuando se calienta, el cual llega a un intercambiador de calor ubicado en la parte superior del tubo. Allí se enfría, pasa por condensación y hace la transferencia de calor al fluido propio del circuito primario.
Sin heat-pipe
Estos tubos de vacío tienen un mecanismo de funcionamiento igual a los Heat-pipe, pero se diferencian por el uso de cristal, por lo que su coste de producción y mantenimiento es menor. Además, tienen una eficiencia elevada en comparación con los paneles planos. Solo es posible usarlos en mecanismos despresurizados, pues de haber presión en los tubos de cristal éstos podrían explotar.
¿Cómo trabajan estos equipos térmicos solares con tubos de vacío?
El trabajo que llevan a cabo los tubos de vacío es como el de la válvula termoiónica, por lo que se usan en sistemas térmicos solares depende directamente del sistema con el que funcionan, entre los que destacan:
Mecanismo indirecto
Es aquel en el que el intercambio de calor se hace sin que exista contacto entre el agua de consumo y el fluido caloportador.
Mecanismo de función diodo
Se refiere al sistema en el que la transferencia del calor se lleva a cabo solo en un sentido, que es desde el absorbedor hasta el fluido caloportador; esto nunca ocurre a la inversa.
Mecanismo de limitación de temperatura
Se trata de aquel sistema en el que el ciclo de evaporación y condensación se lleva a cabo siempre que no se alcance una temperatura crítica en el fluido vaporizante, evitando de esa manera los riesgos de que se presente un incremento de temperatura incontrolado de la temperatura en el interior de los tubos.
Los colectores solares de tubo de vacío resultan altamente ventajosos
Dentro de los beneficios que proporciona el uso de los colectores solares de tubo de vacío se encuentran:
- Poseen un nivel de rendimiento mayor que las placas planas, al tiempo que ocupan la misma superficie que éstas.
- A escala estética son mucho más atractivos y tienen una forma más compacta.
- Cuando se requiere hacer una sustitución de alguno de los tubos de vacío se realiza el proceso de una manera muy sencilla y rápida.
- El montaje de los equipos también es fácil, algo que reduce los gastos correspondientes a la mano de obra.
- Para montar el colector tubo por tubo no se requiere del uso de grúas, como ocurre con otros sistemas solares.
- Tienen la capacidad de alcanzar temperaturas altas, incluso en aquellas áreas en las que el clima no es muy favorable y donde existe mucha niebla.
- El mantenimiento que se hace a este sistema térmico solar es bastante fácil, en vista de que los tubos que producen el efecto termosifón se pueden sustituir sin necesidad de vaciar todo el circuito.
- Son equipos que están diseñados para instalar en superficies medianas y grandes. Además, se pueden ubicar en posición horizontal, vertical, así como en tejados o suelos totalmente planos.
- Como tienen una forma cilíndrica, reciben los rayos solares de manera perpendicular durante el día, lo que proporciona un mayor rendimiento en comparación con los paneles planos.
La Comunidad de Madrid es una de las más beneficiadas con la instalación de estos sistemas térmicos solares ecológicos, en vista de que España es uno de los países que más horas de luz solar tienen durante el día, por lo que permite el uso de equipos solares como estos para el sistema de calefacción y agua caliente potable de las viviendas o pisos.