Calentadores solares

Beneficios y aplicaciones

El uso de las energías renovables ha dejado de ser una moda; en nuestra sociedad existe una preocupación creciente por el medio ambiente, y temas como el cambio climático y la reducción de los gases de efecto invernadero han dejado de ser exclusivos de los gobiernos y las grandes empresas, para convertirse en una realidad de las PyMEs.

La protección del medio ambiente no es el único aliciente para buscar fuentes sustentables de energía, también el aumento de los costos de los combustibles fósiles es un reto para el desarrollo de las economías. Como un ejemplo de esta tendencia de crecimiento, el precio oficial de gas LP se ha incrementado en un 116% del 2002 a la fecha (Figura 1).



Figura 1: Precio oficial del gas LP en el D.F.
Fuente: elaboración propia con datos del Diario Oficial de la Federación.

Es por esto que las empresas tienen que buscar una mayor eficiencia energética en sus procesos, la cual se fundamenta en estos tres pilares:

1. Ahorro y uso eficiente de la energía
2. Mayor utilización de las fuentes renovables
3. Desarrollo de nuevas tecnologías energéticas

Calentadores solares

Una de las soluciones existentes para la reducción del uso de combustibles fósiles es utilizar la energía solar para calentar; a nivel mundial esta tecnología ya se aplica con mucho éxito. A finales del 2004 se habían instalado 164 millones de m2 de área de captación, correspondiente a una capacidad instalada de cerca de 115 GWh. China es el mercado líder en el mundo, con el 38% de la capacidad instalada, mientras que los Estados Unidos ocupan el segundo lugar (17%) y Japón el tercero (4.7%). En México las principales aplicaciones han sido las domésticas (Figura 2); así, las aplicaciones industriales tienen aún un enorme potencial de desarrollo en nuestro país.

Tipos de sistemas



Figura 2: Superficie instalada de calentadores solares por aplicaciones en el 2009.
Fuente: Asociación Nacional de Energía Solar, A.C.

Principalmente existen dos tipos de sistemas para los calentadores solares:

• Los pasivos, este tipo de equipos cuentan con un tanque conectado directamente a la superficie del calentador, en el cual el agua caliente circula por medio de difusión térmica (termosifón), el agua calentada en el colector, menos densa, sube al tanque, mientras que el agua fría del tanque, más densa, baja al colector para calentarse.

• Los activos, necesitan de una bomba auxiliar para recircular el agua calentada en el colector, al tanque de almacenamiento.

Usualmente es más recomendable el uso de equipos pasivos, ya que ocupan menos espacio, y como no cuentan con partes móviles, requieren menos mantenimiento, además, no gastan energía para la bomba auxiliar. Sin embargo, existen casos específicos en los que los sistemas activos son recomendados, por ejemplo en lugares con grandes superficies y con poca capacidad de carga.

Tipos de colectores



Figura 3: Los tubos al vacío permiten una mayor captación de energía.

En general los calentadores solares cuentan con dos tipos de colectores de energía: los de placa plana y los de tubos al vacío.

Debido a la forma cilíndrica de los tubos al vacío, se consigue una mayor cantidad de horas de captación de energía solar (Figura 3), sin embargo los colectores de placa plana son menos costosos.

Orientación

Uno de los aspectos más importantes a considerar en la instalación de estos calentadores es la orientación del colector solar; para poder captar la mayor cantidad de luz del día es necesario que el tanque de almacenamiento se encuentre orientado al norte real. Hay que recordar que existe una desviación del norte real y el magnético -que para nuestro país es de aproximadamente 10 grados-, por lo que es importante utilizar un GPS para orientar el colector, en caso de no contar con uno, los datos de latitud para cada localidad se pueden encontrar en INEGI.

El ángulo de inclinación del equipo se calcula a partir de la latitud más un rango de cinco a diez grados, por ejemplo: Tapachula, Chiapas se encuentra aproximadamente a 14°, por lo que el ángulo de instalación sería de 19°; mientras que Tijuana, con una latitud de 32°, tendría un ángulo de 37°. Los ángulos deben de medirse con plomada.

Costos y retorno de inversión

Al momento de optar por un calentador solar se tienen que tomar en cuenta los costos, por lo regular las partes que se cotizan son: el colector solar, tanque de almacenamiento e instalaciones; además en zonas donde se registran temperaturas por debajo de 8°C se recomienda el uso de una válvula anticongelante.

En general los fabricantes producen colectores de 2 m² los cuales ofrecen los rendimientos que se muestran en la figura 4.



Figura 4: Rendimientos de colectores de 2m2.
Fuente: CONAE.

Estudios realizados por la Comisión Nacional de Ahorro de Energía (CONAE) indican que los calentadores de agua permiten un ahorro aproximado del 40% en la factura del consumo de gas, y que el tiempo de retorno de la inversión ronda los tres años. Por esta razón es recomendable el empleo de sistemas que cuenten con una garantía de por lo menos seis años.



Asímismo, para que los calentadores solares sean realmente sustentables, tienen que durar el mayor tiempo posible, y un buen mantenimiento nos ayuda a alcanzar este objetivo. La instalación y cuidado de estos equipos, no sólo favorece al medio ambiente, sino que además nos permitirá una reducción de nuestros costos operativos, lo que nos apoyará para ser más competitivos en el mercado.