Un colector solar de tubos de vacío es un tipo de panel solar que aprovecha la energía solar térmica. El objetivo de los captadores solares es convertir la radiación solar en energía térmica.
El captador solar de tubos de vacío consiste en un conjunto de tubos cilíndricos. Los tubos están formados por un absorbedor selectivo, situado sobre un asentamiento reflector y rodeado de un cilindro de vidrio transparente.
Entre el tubo exterior transparente y el absorbedor interior se ha hecho el vacío. Con ello, se evitan las pérdidas termodinámicas por conducción y convección desde la superficie absorbente. Esta característica permite alcanzar temperaturas de más de 100ºC y aprovechar mucho más la radiación solar.
Este tipo de paneles solares tienen un rendimiento superior al de los colectores planos.
Los tubos de vacío solar se pueden utilizar para obtener agua caliente sanitaria, sistemas de calefacción, climatización de piscinas, etc.
¿Cómo funciona un colector solar de tubos de vacío?
En los colectores solares de tubos de vacío, el efecto aislante se logra mediante un vacío en un tubo de vidrio o el espacio de dos tubos de vidrio concéntricos.
El vapor calentado va al condensador, transfiriendo su energía térmica al fluido de trabajo solar a través del colector. En consecuencia, habiendo perdido temperatura, el vapor se condensa y vuelve a la zona expuesta al sol.
Una bomba hace fluir el fluido de trabajo solar por el circuito hasta el tanque de almacenamiento donde cede el calor a través de un intercambiador térmico. El fluido ingresa al colector a baja temperatura para aumentar su temperatura a medida que pasa por el colector.
Ventajas de los colectores solares de tubos de vacío
Los beneficios de los colectores de tubos de vacío frente a los colectores solares planos se explican a continuación.
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Los colectores solares de tubos de vacío son más económicos que los colectores solares de placa plana. Actualmente, el precio ha mejorado debido a la creciente demanda, experiencia y nuevas tecnologías de fabricación de tubos.
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Es más duradero y confiable porque el vacío protege el colector de la corrosión y no presenta condensación.
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El vacío elimina las pérdidas de transferencia de energía por conducción y convección.
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Son fáciles de instalar debido a su estructura ligera y modular.
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Los tubos se pueden sustituir uno a uno en caso de rotura.
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Los rayos del sol se captan con mayor eficacia debido a la forma circular de los tubos, especialmente al amanecer y al atardecer.
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El viento puede circular libremente entre los tubos haciendo que estos colectores sean más resistentes a los temporales debido a la forma redonda y la separación entre ellos.
Tipos de colectores solares de tubos de vacío
Actualmente, hay dos tipos colectores de tubos de vacío, con técnicas bastante diferenciadas en cuanto a la transmisión del calor desde el tubo de vacío hasta el circuito primario.
1. Colectores solares de tubos de vacío con flujo directo
Los captadores solares de vacío con flujo directo disponen de un captador de calor principal del circuito primario en la parte superior del tubo. Cada tubo se conecta con este captador mediante un circuito de ida y otro de regreso (pueden llegar a tener hasta 20 tubos).
Por este circuito se hace circular el fluido del circuito primario que se calienta durante el recorrido y transporta la energía térmica a un intercambiador de calor.
2. Colectores solares de tubos de vacío heat pipe
En este sistema, los colectores solares también disponen de un colector solar principal del circuito primario en la parte superior. En este caso, el tubo de vacío dispone de un tubo de cobre central sellado y lleno de una mezcla alcohólica.
Este tubo se conecta en el absorbedor del captador mediante una pipeta condensadora que cede calor al circuito primario.
La radiación solar hace calentar el absorbedor y evapora la mezcla alcohólica que sube hasta el condensador. En este punto, el calor pasa al circuito primario y se condensa de nuevo volviendo a la parte inferior por su propio peso.