| El
correcto diseño de una instalación solar
térmica pasa por prever todas las circunstancias
que puedan dañarlas y aplicar estrategias que
puedan evitar que se produzcan averías que acorten
su vida útil.
Uno de
los factores que pueden llegar a inutilizar una instalación
solar térmica es el exceso de calor captado.
En este artículo revisamos algunas de las estrategias
empleadas para evitar que esta circunstancia averíe
la instalación
¿Porque
puede llegar a ser necesario disipar el exceso de calor
en instalaciones solares térmicas?
Un exceso
de calor en los sistemas solares térmicos se
produce cuando existe demasiada captación solar
en relación al consumo que se hace de la energía
obtenida. Cuando esto ocurre los colectores retienen
el calor que no se ha evacuado y elevan su temperatura
hasta niveles que pueden ser peligrosos para la instalación.
Existen
dos casos principales y no excluyentes en los cuales
el sobrecalentamiento puede llegar a ocurrir:
-
Cuando el consumo se reduce mucho o se hace
nulo
Esto puede ocurrir por vacaciones o ausencias de los
usuarios o simplemente cuando se reduce de manera significativa
la demanda de agua caliente por la razón que
sea
-
En verano, en las zonas del planeta alejadas de los
trópicos donde las diferencias de intensidad
de radiación solar entre el verano y el invierno
son muy acusadas.
Cuanto
más alejada esta un área de la zona intertropical,
más diferencia existirá entre la intensidad
de la radiación solar que el suelo recibe en
el verano con respecto a la que recibe en invierno.
Esta diferencia
estacional de radiación se acentúa conforme
nos acercamos a los polos donde llega a ser máxima.
La diferente
cantidad de energía solar que la superficie terrestre
recibe a lo largo del año se refleja en el curso
de las estaciones climáticas (primavera, verano,
otoño e invierno en las zonas templadas y estación
seca y la estación lluviosa en las zonas intertropicales.)
EN la tabla se expresa el valor de radiación
solar recibida en horizontal por cada m2 en las siguientes
ciudades :Cali (Colombia), Guadalajara (México),
Arrecife (España), Madrid (España), Londres
(Inglaterra). Se puede observar como los valores varian
a lo largo del año cada vez más conforme
más alta es la latitud. El dato que lo corrobora
es en la ultima columna, donde se calcula cuantas veces
mayor es el valor medio máximo con respecto al
valor medio minimo para cada ciudad. El valor es mas
alto conforme mas alta es la latitud
En las
zonas del planeta alejadas de los trópicos será
necesario instalar grandes superficies de colectores
solares si se desea obtener cantidades apreciables de
energía solar en invierno (para calefacción
solar, agua caliente sanitaria con mucho uso en invierno).
Esta gran superficie de colectores solares puede suponer
un gran problema de sobrecalentamiento en el verano,
cuando la radiación solar es mucho más
intensa y la demanda será apreciablemente menor
o incluso nula. (O incluso siendo la misma)
Inconvenientes
de un excesivo calor en la instalación solar
térmica.
Se estima
que una temperatura del fluido caloportador superior
a los 90 ºC empieza a ser peligrosa para la instalación.
Hay que considerar que en una instalación en
la que no se evacue el calor, el colector puede alcanzar
con mucha facilidad temperaturas mayores a los 100 grados
e incluso llegar a superar los 150 grados. Las temperaturas
serán aún mayores en el caso de colectores
de tubo de vacío
El exceso
de calor afecta principalmente a las instalaciones solares
térmicas con intercambiador que cuentan con un
circuito primario y un circuito secundario. El circuito
primario, en el cual se capta la energía solar,
es estanco y lleva un liquido anticongelante para evitar
las congelaciones y sus peligrosos efectos sobre los
colectores y las tuberías. El circuito secundario
es por el que circula el agua de consumo y recibe el
calor del primario a través del intercambiador.
Este modelo de instalación es el que por sistema
se adopta en las zonas donde existen heladas invernales.
El problema
surge cuando, por las causas ya comentadas, la temperatura
sube demasiado en los colectores y el fluido transportador
que circula en su interior del circuito primario comienza
a hervir, a dilatarse y a emitir vapor. La temperatura
exacta a la que ocurre esto depende en gran medida del
tipo de fluido caloportador de que se trate. Cuando
es un fluido de agua pura con anticongelante dependerá
de la proporción de ambos líquidos aunque
en general será superior a los 100 grados.
Tanto
la dilatación como sobretodo la vaporización
elevan la presión dentro del circuito primario.
En una instalación solar térmica correctamente
diseñada existirán válvulas especiales
que cuando se alcance una determinada presión
en el circuito primario considerada previa a ser peligrosa,
se abrirán y dejarán escapar el exceso
de fluido, aliviando la presión y evitando que
otros componentes puedan dañarse.
Sin embargo,
cuando esto ocurre, se pierde una cantidad de fluido
que será necesario reponer para que el equipo
vuelva a ser operativo. La operación de rellenado
implica costos, mano de obra y un periodo de tiempo
en que la instalación está parada.
Por otro
lado, aparte del problema ejercido por la presión,
cuando el fluido caloportador empieza a hervir en el
circuito primario, se producen incrustaciones de cal
en las superficies de los distintos componentes que
van deteriorando el equipo.
Además,
ante las altas temperaturas, las sustancias anticongelante
pueden correr el riesgo de degradarse y perder sus propiedades,
lo que supondría que empezaría a congelarse
con más facilidad. Si esto llegase a ocurrir
supondría la ruina de la instalación.
Permitir
un exceso de calor en una instalación solar térmica
provoca que muchos materiales que la componen sufran
daños y que la instalación acabe envejeciendo
prematuramente, con el consiguiente aumento de gastos
de mantenimiento, pérdida de eficacia y de vida
útil del sistema. |
