El captador es el componente de una instalación
solar térmica, encargado de capturar la energía del Sol y transforma en
calor.
Tipos
de catadores:
- Los captadores planos o de placa plana.
- Los captadores de concentración de la radiación: de cilindro parabólico (CPC), que incorporan captadores reflectores concentradores.
- Los de tubo de vacío.
Los captadores solares, como núcleo de las
instalaciones solares térmicas, deben cumplir unos requisitos mínimos de
calidad. Estas prestaciones son certificadas por algún laboratorio
acreditado y deben seguir un protocolo de ensayo definido.
La
información técnica que hay que conocer sobre un captador solar es la
siguiente:
- Curvas de rendimiento instantáneo realizadas por un laboratorio acreditado.
- Superficie útil de captación.
- Peso
- Instrucciones de transporte y manipulación del captador.
- Capacidad y tipo de líquido caloportador recomendado por el fabricante.
- Caudales recomendados y pérdidas de carga.
- Presión máxima de servicio y presión de prueba.
- Materiales de constitución del absorbedor y del circuito del líquido.
- Materiales de constitución de la cubierta y de la caja.
- Sistema de sellado.
- Tipos y espesores del aislamiento.
- Temperatura de estancamiento.
- Requisitos para el mantenimiento.
Principios
físicos del funcionamiento del captador solar:
El captador solar funciona a partir de la aplicación
de los principios físicos siguientes:
El
cuerpo negro (el absorbedor):
La radiación solar incidente es
parcialmente absorbida por los cuerpos. El resto es reflejado o los atraviesa.
La relación entre estos efectos depende de:
- La naturaleza del cuerpo.
- El estado de la superficie.
- El grueso del cuerpo.
- El tipo de radiación.
- La longitud de onda.
El ángulo de incidencia de los rayos
solares.Los cuerpos oscuros y mates captan mejor la radiación solar que cualquier
otro color; por eso el absorbedor del captador solar suele ser de colores
oscuros, para aprovechar al máximo la radiación solar.
El
efecto invernadero:
Este efecto se genera en algunos cuerpos
transparentes, que normalmente sólo son atravesados por
radiaciones con longitud de onda entre 0,3 y 3 micras. Dado que la mayor
parte de la radiación solar está comprendida
entre 0,3 y 2,4 micras, la luz solar puede atravesar un vidrio. Una vez
atravesado, la radiación encuentra el absorbedor, que se calienta por la radiación solar y emite
radiaciones comprendidas entre las 4,5 y 7,2 micras para las que el vidrio es
opaco.
Esta radiación que no puede salir es reflejada hacia
el interior de nuevo. Una parte de esta energía calienta el vidrio y el
cristal la remite hacia dentro y hacia fuera.
Algunos plásticos (como el policarbonato) tienen un
comportamiento similar al vidrio (dejan pasar las radiaciones de onda corta procedente
del Sol y
detienen las emisiones de onda larga que proceden de la placa absorbedora).
El
aislamiento:
El tercero de los principios físicos que intervienen
en el funcionamiento de los captadores es el aislamiento del conjunto respecto
del exterior, formado normalmente por un revestimiento interno de la caja
contenedor.
Conexión
de captadores:
Conexión
serie: En la conexión en serie, la salida del primer
captador se conecta directamente con la entrada del siguiente, y así
consecutivamente. La temperatura del fluido de entrada a cada captador es
superior a la del captador precedente, por lo que a la salida de un grupo de
captadores podemos obtener temperaturas más altas que si trabajáramos con el salto
térmico de un solo captador.
Este tipo de conexión tiene el inconveniente de que
el rendimiento de los captadores va disminuyendo proporcionalmente con el
aumento de la temperatura de trabajo; por tanto, esta tipología de
conexión, únicamente se utiliza en aplicaciones muy particulares, y con un
máximo de 6 a 10 m2 de captadores conectados en serie, según la zona climática.
En cuanto al comportamiento hidráulico de esta
configuración, el caudal total del grupo de captadores será el equivalente al
caudal de un solo captador y, por el contrario, la pérdida de carga provocada
por el grupo será el equivalente a la suma de la pérdida de carga de todos los
captadores.
Conexión
en paralelo: En la conexión en paralelo, tanto la
salida como la entrada de los captadores están conectadas a puntos de entrada y
salida comunes al resto de captadores.
Con esta configuración, la temperatura del fluido de
entrada es la misma en todos los captadores y pasa lo mismo con las
temperaturas de salida, de forma que a la salida de la batería o el grupo de
captadores obtenemos la temperatura como si trabajáramos con el salto térmico
de un solo captador.
Por lo tanto, todos los captadores trabajan en el
mismo punto de la curva de rendimiento. Esta conexión es la más habitual
en las instalaciones solares térmicas de baja temperatura.
Hidráulicamente, esta configuración nos presenta un
caudal total del grupo, que equivale a la suma de los caudales parciales de
cada captador, mientras que la pérdida de carga del grupo, será el equivalente
a la de un solo captador.
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