El Sol para Calentar Agua

Se calcula, que aunque el ha brillado ya durante cinco mil millones de años, todavía no ha llegado ni a la mitad de su vida. Cada año arroja sobre la Tierra una energía cuatro mil veces mayor de la que necesitamos. ¿Por qué no aprovecharla?

Una instalación solar térmica para calentar el agua de nuestros edificios está constituida por un conjunto de componentes:

- Captadores solares, encargados de transformar la radiación solar incidente en energía térmica, de forma que caliente el fluido de trabajo que circula por ellos.
- Uno o varios depósitos que almacenen el agua caliente, hasta que se precise su uso.
- Un circuito hidráulico formado por tuberías, bombas, válvulas... que se encarguen de establecer el movimiento del fluido caliente hasta los depósitos acumuladores.
- Un sistema de intercambio que realice la transferencia de energía térmica captada desde los captadores solares, al agua caliente que se consume.
- Un sistema de regulación y control, que se encargue, por un lado de asegurar el correcto funcionamiento del equipo y, por otro, que actúe como protección frente a sobrecalentamientos del sistema, riesgos de congelación...
- Adicionalmente, un equipo de energía convencional auxiliar para cubrir la demanda de energía, garantizando la continuidad del suministro de agua caliente en los casos de escasa radiación solar o demanda superior a lo previsto.

Veamos de la forma más fácil posible, cómo es el funcionamiento del componente más importante de esta instalación_

- Captador o colector solar: podríamos decir que es cualquier dispositivo diseñado para recoger energía radiada por el sol y capaz de convertirla en energía térmica. Aquellos que son utilizados, fundamentalmente en sistemas de calefacción y ACS (agua caliente sanitaria) son los captadores o colector solar de baja temperatura (calentamiento del fluido a temperaturas inferiores a 80ºC).

Un concepto a tener presente para comprender el funcionamiento del captador es el llamado "efecto invernadero". La radiación electromagnética, al incidir sobre un cuerpo, puede ser absorbida total o parcialmente, puede reflejarse otra parte y una tercera atravesar el cuerpo. Cada cuerpo tiene sus propios coeficientes de reflexión, transmisión y absorción, que expresan el comportamiento de dicho cuerpo frente a los rayos incidentes. Estos coeficientes dependen de los parámetros del material (la naturaleza del cuerpo, el estado de la superficie, el espesor atravesado); también depende de la longitud de onda de la radiación y del ángulo de incidencia del rayo con respecto a la superficie del cuerpo.

Los cuerpos transparentes, son aquellos que dejan pasar a su través la radiación electromagnética, auque algunos cuerpos son transparentes sólo par ciertas zonas del espectro electromagnético, pero resultan opacos a otras. El vidrio, por ejemplo, es transparente entre 0,3 y 3 mm, resultando opaco par una mayor longitud de onda.

La mayor parte del espectro de la radiación solar está comprendido entre 0,3 y 2,4 mm, por lo que la luz solar atraviesa el vidrio sin mayor problema (una parte es reflejada en su superficie y otra pequeña parte es absorbida en su interior). 

La energía contenida en la parte de la radiación que es absorbida, hace que el cuerpo se caliente y emita a su vez radiación, cuya longitud de onda predominante dependerá de la temperatura de este. En el siglo XVIII, el naturalista suizo De Saussure estudió un principio físico que permite aumentar el efecto de calentamiento de los rayos solares. Para ello dispuso cinco placas de vidrio de modo que cada dos placas quedasen separadas por una placa de aire. Los rayos solares de longitudes de ondas comprendidas entre 0,25 y 2,5 mm, pueden atravesar las placas de vidrio, pero en la capa de aire se convierten en rayos caloríficos de 4 a 7 mm, de longitud de onda. Estas radiaciones situadas en la banda de los rayos infrarrojos, no pueden atravesar la capa de vidrio, que actúan como aislantes y el calor captado no puede ya escapar. A este principio se le denomina "efecto invernadero".





Por último entendamos mejor que significa el espectro electromagnético con este breve resumen:

"Espectro electromagnético de un objeto, es la radiación electromagnética que emite o absorbe una sustancia. Sirve para identificar la sustancia de manera análoga a una huella dactilar. El espectro electromagnético se extiende desde la radiación de menor longitud de onda, como los rayos gamma y los rayos X, pasando por la luz ultravioleta, la luz visible y los rayos infrarrojos, hasta las ondas electromagnéticas de mayor longitud de onda, como son las ondas de radio"