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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Colectores solares. Colectores tubulares de vacío. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Fuentes alternativas de energía Los colectores solares de placa plana simples tradicionales han sido diseñados para su uso en regiones con climas cálidos y soleados. Pierden dramáticamente su efectividad en días adversos, en clima frío, nublado y ventoso. Además, la condensación y la humedad inducidas por el clima provocarán un desgaste prematuro de los materiales internos, lo que a su vez conducirá a la degradación y falla del sistema. Estas deficiencias se eliminan mediante el uso de colectores de vacío.
Los colectores de vacío calientan el agua doméstica donde se necesita agua a mayor temperatura. La radiación solar pasa a través del tubo de vidrio exterior, golpea el tubo absorbente y se convierte en calor. Se transmite por el fluido que fluye a través del tubo. El colector consta de varias filas de tubos de vidrio paralelos, a cada uno de los cuales se adjunta un absorbedor tubular (en lugar de una placa absorbente en los colectores de placa plana) con un revestimiento selectivo. El líquido calentado circula por el intercambiador de calor y cede calor al agua contenida en el acumulador. Los colectores de vacío son modulares, es decir, Los tubos se pueden agregar o quitar según sea necesario, dependiendo de la necesidad de agua caliente. Durante la fabricación de colectores de este tipo, se aspira aire del espacio entre los tubos y se forma un vacío. Debido a esto, se eliminan las pérdidas de calor asociadas a la conductividad térmica del aire y la convección provocada por su circulación. Lo que queda es la pérdida de calor por radiación (la energía térmica se mueve de una superficie cálida a una fría, incluso en el vacío). Sin embargo, esta pérdida es pequeña e insignificante en comparación con la cantidad de calor transferido al líquido en el tubo absorbedor. El vacío en el tubo de vidrio es el mejor aislamiento térmico posible para el colector: reduce la pérdida de calor y protege el absorbedor y el tubo de calor de influencias externas adversas. El resultado es un rendimiento excelente que supera a cualquier otro tipo de colector solar. Hay muchos tipos diferentes de colectores de vacío. En algunos, otro tercer tubo de vidrio pasa por el interior del tubo absorbente; hay otros diseños de aletas de transferencia de calor y tubos de fluidos. Hay un colector de vacío que contiene 19 litros de agua en cada tubo, lo que elimina la necesidad de un tanque de almacenamiento de agua separado. También se pueden colocar reflectores detrás de los tubos de vacío para concentrar aún más la radiación solar en el colector. Factores como la presión atmosférica y las dificultades técnicas asociadas con el sellado de la carcasa del colector hacen que su fabricación requiera mucha mano de obra. Para superar la colosal fuerza de la presión atmosférica, es necesario fortalecer la capa transparente con una masa de soportes internos. El problema de crear un sistema eficiente de alto vacío a un costo moderado aún no se ha resuelto. Tiene sentido aplicar y adaptar mejores tecnologías desarrolladas para la industria de las lámparas con su probada producción en masa. En la práctica, es bastante factible crear un colector tubular de vacío y mantener un alto vacío en él, por analogía con las lámparas eléctricas y los tubos de TV. Para reducir la pérdida de calor a través de la atmósfera de gas interna (es decir, pérdidas por convección), es necesario mantener un aislamiento de vacío ideal del colector durante todo el período de su funcionamiento. En regiones con grandes diferencias de temperatura, estos colectores son mucho más eficientes que los colectores planos por varias razones. En primer lugar, funcionan bien en condiciones de radiación solar tanto directa como difusa. Esta característica, combinada con la capacidad del vacío para minimizar la pérdida de calor hacia el exterior, hace que estos colectores sean indispensables en inviernos fríos y nublados. En segundo lugar, debido a la forma redonda del tubo de vacío, la luz del sol cae perpendicular al absorbedor durante la mayor parte del día. A modo de comparación, en un colector plano fijo, la luz del sol cae perpendicular a su superficie solo al mediodía. Los colectores de vacío tienen una temperatura del agua y una eficiencia más altas que los colectores de placa plana, pero también son más caros.
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