Instalación de energía solar térmica

Planta de energia solar
Termoeléctrica

Captadores solares térmicos

Captadores solares térmicos

Un captador solar térmico es un componente de una instalación solar térmica. Un captador solar es un tipo de panel solar encargado de capturar la energía solar y transformarla en calor. También recibe el nombre de colector solar térmico.

El captador solar es el elemento básico de esta fuente de energía renovable.

De captadores solares hay muchos tipos. El colector solar empleado va a depender de la utilización que se le va a dar. Por ejemplo, si queremos calentar una piscina hasta una temperatura de 25-28ºC, en primavera, necesitamos un captador simple, ya que fácilmente la temperatura ambiente será de este orden o incluso superior. Por otra parte, si queremos calentar un fluido hasta temperaturas de 200ºC necesitaremos captadores solares de concentración para que concentren la radiación solar y la transfieran a un volumen pequeño de fluido.

Tipos de captadores solares térmicos

Actualmente, en el mercado solar podemos diferenciar los siguientes tipos de colectores solares térmicos:

  • Los captadores solares térmicos planos o de placa plana. Este tipo de panel solar capta la radiación solar recibida en una superficie para calentar un fluido. A menudo se utiliza el efecto invernadero para capturar el calor.
  • Los captadores solares térmicos de concentración de la radiación solar. Este tipo de colectores captan la radiación recibida en una superficie relativamente grande ya la concentran mediante espejos en una superficie más pequeña.
  • Los colectores solares térmicos de tubo de vacío. Este captador solar térmico consta de un conjunto de tubos cilíndricos, formados por un absorbedor selectivo, situado sobre un asentamiento reflector y rodeado de un cilindro de vidrio transparente.

En las aplicaciones solares a baja temperatura, es decir, a temperaturas inferiores a 80ºC, como por ejemplo la climatización de piscinas, la producción de agua caliente sanitaria o, incluso, para suministrar calefacción, se utilizan mayoritariamente captadores solares térmicos de placa plana, con o sin cubierta vidriada, en función de la aplicación.

Conexión de captadores solares térmicos

A la hora de definir y montar una instalación solar térmica, hay que tener en cuenta que se debe hacer una distribución de los captadores solares en grupos.

Estas agrupaciones de colectores solares térmicos deberían estar siempre formadas por unidades del mismo modelo y con una distribución lo más uniforme posible.

Hay dos opciones o tipologías básicas para agrupar dos o más captadores: de tipo serie o paralelo. Además, se puede configurar un campo de captación combinando las dos agrupaciones, que es lo que llamamos agrupaciones o circuitos mixtos.

Conexión de captadores solares en serie

En la conexión en serie, la salida del primer captador solar 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 solares térmicos 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 solares.

Conexión de colectores solares en paralelo

En la conexión de captadores solares 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 colector solar térmico.

Conexión mixta de captadores

En algunas ocasiones, el volumen de los captadores y / o la necesidad de temperaturas más elevadas da como resultado instalaciones que combinan la disposición en serie y en paralelo. A esta tipología de conexión de los paneles solares la llamamos mixta.

Equilibrado del campo de captación

Básicamente, hay dos metodologías para conseguir equilibrar el caudal de fluido transportador de calor en un campo de captadores solares térmicos:

  1. Igualando la longitud de los circuitos. Esto se consigue con el que se denomina retorno invertido. Es decir, igualar la longitud de tuberías de conexión de todos los captadores solares para que el fluido tenga la misma pérdida de carga.
  2. Insertando pérdidas de carga mediante la disposición de válvulas de equilibrado a la entrada de las baterías de colectores. Así, a menor longitud de circuito aplica más pérdida de carga con la válvula correspondiente.
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Última revisión: 29 de mayo de 2018