Captadores Solares de Tubo de Vacío: Tipos, Instalación y Componentes

Tipos de Captadores Solares de Tubo de Vacío

Captador de Flujo Directo

Se caracteriza por un tubo de cobre por el que circula el fluido caloportador y está unido a la placa con recubrimiento selectivo que absorbe el calor de la radiación solar. Son fáciles de instalar y tienen mantenimiento mínimo.

Captador de Tubo de Calor (Heat Pipe)

El intercambio de calor se realiza mediante la utilización de un tubo hueco cerrado por ambos extremos, sometido a vacío y con una pequeña cantidad de fluido vaporizante en su interior.

Características del Tubo de Calor

• Unión seca: El intercambio de calor se realiza en seco, lo que los hace adecuados en áreas con poca disponibilidad de agua.
• Función diodo: La transferencia de calor se realiza en un solo sentido, desde el absorbedor hacia el agua y nunca al revés.
• Limitación de temperatura: El ciclo de evaporación-condensación tiene lugar mientras no se alcanza la temperatura crítica del fluido vaporizante, evitando riesgos por aumento excesivo de temperatura.
• Giro del tubo: Existe la posibilidad de girar los tubos individualmente para obtener la inclinación óptima de captación.
• Tipo Sydney: Diseño específico que sirve para evitar pérdidas de vacío a través de la unión vidrio-metal.
• Tipo Schoot: Consiste en un tubo de cristal dentro de otro, que realiza las funciones de absorbedor de la radiación solar.

Ventajas

• Permite alcanzar altas temperaturas.
• Mantenimiento sencillo.
• Mejor captación en días nublados.
• Buena estética.
• Sencillez de montaje.
• Mayor rendimiento en ciertas condiciones.

Inconvenientes

• Temperaturas de estancamiento elevadas y altas cargas térmicas asociadas.
• Costos superiores de la energía solar útil obtenida a un nivel de temperatura de trabajo medio en comparación con otros sistemas.

Instalación del Campo de Captadores Solares

Es importante considerar los siguientes factores:

• Seguridad del montaje y sujeción de las estructuras.
• Cercanía al depósito de acumulación para evitar pérdidas térmicas en las tuberías.
• Ubicación con máxima insolación anual posible.
• Orientación preferente hacia el sur geográfico (en el hemisferio norte).
• Estudio detallado de posibles sombras arrojadas por edificios, vegetación u otros obstáculos a lo largo del día y del año.

Fluidos Caloportadores

Normalmente se utiliza agua como fluido caloportador por tener un alto valor de calor específico, baja viscosidad, no ser inflamable ni tóxico y ser económico. Para evitar la congelación en climas fríos, se utilizan mezclas con anticongelantes como etilenglicol o propilenglicol (este último preferido en aplicaciones donde se requiere baja toxicidad).

Pautas para Captadores Solares

Los captadores solares térmicos deberían cumplir ciertos requisitos:

• Estar certificado según la normativa aplicable (ej. Solar Keymark).
• Tener un coeficiente global de pérdidas térmicas bajo (idealmente menor de 10 W/m²·K, aunque este valor depende del tipo y la aplicación).
• No se permiten captadores con absorbedor de hierro sin protección adecuada contra la corrosión.
• Disponer de un orificio de ventilación y drenaje (aproximadamente 4 mm de diámetro) para evitar condensaciones internas.
• Sus características ópticas (absortancia del absorbedor, transmitancia de la cubierta) deberán mantenerse en buenas condiciones durante su vida útil.
• Llevar una placa de características en lugar visible con datos como: nombre del fabricante, modelo, número de serie, área bruta y de apertura del captador, peso en vacío, presión máxima de trabajo, etc.

Tipos Básicos de Instalación Solar Térmica

Según el Circuito Hidráulico

• Directos: El agua de consumo o de la piscina pasa directamente por los colectores solares. Se usan principalmente para climatización de piscinas o en sistemas sin riesgo de heladas ni problemas de calidad del agua.
• Indirectos: Existen dos circuitos separados por un intercambiador de calor: el circuito primario (colectores-intercambiador, con fluido caloportador) y el secundario (intercambiador-depósito/consumo, con agua de red). Es el sistema más común.

Según la Circulación del Fluido

• Termosifón: El fluido circula por diferencia de densidad (el fluido caliente sube y el frío baja) sin necesidad de bomba. El depósito debe estar siempre por encima de los captadores.
• Circulación Forzada: Se utiliza una bomba para mover el fluido caloportador. Permite mayor flexibilidad en la ubicación del depósito (puede estar por debajo de los captadores) y es adecuado para instalaciones grandes. El intercambiador de calor puede estar dentro del depósito o ser externo.

Elementos Principales de una Instalación Solar Térmica

Los componentes fundamentales son:

• Subsistema de captación: Los colectores solares que absorben la radiación solar.
• Subsistema de intercambio: El intercambiador de calor (en sistemas indirectos).
• Subsistema de acumulación: El depósito donde se almacena el agua caliente.
• Subsistema de control: Centralita electrónica, sondas de temperatura y otros elementos que gestionan el funcionamiento (bomba, válvulas).
• Aislamiento térmico: Fundamental en tuberías y depósito para minimizar pérdidas de calor.
• Subsistema auxiliar: Un sistema de energía convencional (caldera, termo eléctrico) que garantiza el suministro de agua caliente cuando la energía solar no es suficiente.