Calentadoressolaresagua

APLICACIONES DE LOS APLICACIONES DE LOS CALENTADORES SOLARES DE CALENTADORES SOLARES DE

AGUA EN ECOTURISMOAGUA EN ECOTURISMO

Principales tecnologas y posibilidades

M. en I. Jos Alberto Valds PalaciosDirector General de ISDmex ,Sistemas de EnergaProfesor de Energa Solar, Universidad Autnoma Metropolitana

La casa solarLa casa solar

Riesgos no cuantificadosRiesgos no cuantificados

y preciosy precios

Desconocimiento tecnolDesconocimiento tecnolgicogico

Panorama internacionalPanorama internacionalFuente: Renewables 2007 Global Status Report. Worldwatch Institute. Retrieved on 2008-04-30.

Panorama en MPanorama en Mxicoxico

Al 2003 se tenan instalados ms de 570,000 m2 de calentadores solares planos, con una radiacin promedio de 18,841 kJ/m2 y da, generando ms de 270 Gigajoules para calentar agua1.

Al 2012 se espera un crecimiento de ms de 1 200 000 m2 de calentadores solares2.

1. Energas Renovables para el Desarrollo Sustentable en Mxico, SENER-GTZ 2006

2. Procalsol

Se consideran los siguientes sectores:

Residencial. Hoteles. Hospitales. Industria embotelladora.

Agronegocios.

MercadoMercado

Instalaciones en edificios nuevos y existentesMetas por sector

Fuente: PROCALSOL, Conae-ANES-GTZ, 2007

PROCALSOLPROCALSOL

TECNOLOGTECNOLOGASAS

Calentadores a baja temperaturaCalentadores a baja temperatura

Calentamiento de aguaCalentamiento de agua0C

100C

Colectores solares cubiertosColectores solares cubiertos

El colector solar es bsicamente un dispositivo que provoca el calentamiento de un fluido de trabajo, como agua, aire o fluido trmico, a travs de la conversin de la radiacin electromagntica proveniente del Sol en energa trmica .

Colectores solares cubiertosColectores solares cubiertos

Los colectores solares cubiertos se utilizan para fines sanitarios, llegando a temperaturas del orden de 50 a 60C.

Colector solar cubierto Colector solar cubierto

Colectores solares descubiertosColectores solares descubiertos

El calentamiento de piscinas a temperaturas entre 26 y 30C normalmente se realiza por colectores solares descubiertos, mostrados en la Figura.

Colectores solares de tubos Colectores solares de tubos evacuadosevacuados

Para temperaturas ms elevadas, se recomiendan los colectores solares de tubos evacuados.

Componentes de colectores Componentes de colectores solares de tubos evacuadossolares de tubos evacuados

ComparaciComparacin de tecnologn de tecnologasas

En cualquier configuracin que se presenten los tubos de vaco generalmente van insertados en hilera, ya sea en un almacn trmico o en los cabezales que transportan el fluido fro y el caliente.

ngulo de incidenciangulo de incidencia

Entre algunas de las supuestas ventajas que se atribuyen a los colectores de tubos evacuados, destaca la de la incidencia normal de la radiacin solar debido a la geometra circular de los receptores.

ngulo de ngulo de aceptanciaaceptancia

Debido a la configuracin comercial de los colectores de tubos evacuados, los tubos se producen sombra entre si mismos.

CClculo del lculo del ngulo de ngulo de aceptanciaaceptancia

Para la mayor parte de diseos comerciales, los valores de Ro son de 23.5 a 29 mm mientras que el valor de Dcc es de 80 mm, por lo que el ngulo de aceptancia es del orden de 108 a 87 grados. Esto quiere decir que el tiempo de incidencia mxima, que no necesariamente perpendicular, va de 5.8 a 7.2 horas, dependiendo del diseo del colector.

=

Dcc

Ro2cos2

1

TermocirculaciTermocirculacinn

Regiones fra y caliente bien definidas favorecen la termocirculacin y por lo tanto la remocin de calor.

Regiones fra y caliente no bien definidas, posible mezcla de fluido fro y caliente en los tubos ocasionando pobre termocirculacin.

Contenido de cobre en tubos Contenido de cobre en tubos evacuadosevacuados

Tubo en U aletado Tubo de calor

Rangos de eficiencia y Rangos de eficiencia y temperatura de operacitemperatura de operacinn

Esquema de un sistema de Esquema de un sistema de calentamiento solarcalentamiento solar

ClasificaciClasificacin de un sistema de n de un sistema de calentamiento solarcalentamiento solar

Las instalaciones de calentamiento solar se clasifican como circulacin natural o termosifn y circulacin forzada y su eleccin est asociada al volumen diario de agua por calentarse. De forma general, puede clasificarse:

Instalacin Volumen diario (litros) Tipo

pequea V < 1500 termosifn

mediana 1500 < V < 5000 circulacin forzada

grande V > 5000 circulacin forzada

InstalaciInstalacin de un sistema de n de un sistema de calentamiento solarcalentamiento solar

InstalaciInstalacin de un termosifn de un termosifnn

Sistemas acopladosSistemas acoplados

Sistemas acopladosSistemas acoplados

Un calentador de placa plana puede ser colocado en serie con uno de tubos evacuados, el primero proporciona agua a 50 C mientras que el segundo, en serie, alcanza hasta 75 C.

InstalaciInstalacin solar en circulacin solar en circulacin n forzadaforzada

Resumen de tecnologResumen de tecnologasas

CaractersticasColectores de

Placa planaColectores de plstico Colectores de tubos evacuados

Polipropileno EPDM Vidrio VidrioTubos

aletadosTubos de Calor

Diferencial de temperatura de operacin (C)

20 a 45 8 a 12 8 a 12 20 a 45 50+ 50+

Angulo de aceptancia (grados) 180 180 180 85-100 180 180

Fabricacin nacional Si No No No No No

CubiertaVidrio, Policarbonato Ninguna

Acrlico transparente

Tubo de vidrio de borosilicato



AbsorbedorTubos de cobre con

placa de cobrePolipropileno

Estabilizado UV

Hule EPDM Estabilizado

UV


Tubo de cobre en U aletado

Tubo de calor de cobre, solo o aletado aletado

RecubrimientoTiNOx, Cromo negro No No Cu / SS / AL N

TiNOx, Cromo negro

TiNOx, Cromo negro

Aislante Lana Mineral, Poliuretano,

PoliisocianuratoNo No Vaco Vaco Vaco

Durabilidad (aos) 30 15 15 15 15 15

Energa diaria por unidad de rea (MJ/m2 da)

9.63 5.74 7.68 6.84 8.07 7.9

Coeficiente global de transferencia de calor, UL,

(W/M2K)3.5 17.1 12 0.8 0.8 0.8

Presin de trabajo (bar) 4 1.5 1.5 1 4 4

Cantidad de cobre por metro cuadrado (kg/m2)

4.5 a 6 0 0 0 5.8 2.2 a 3.2

Escala de precio (de ms econmico a ms caro)

4 2 1 3 5 6

AplicacionesAplicaciones

Aplicaciones competitivasAplicaciones competitivas

Colectores de plColectores de plstico para stico para albercasalbercas

Precalentamiento en edificiosPrecalentamiento en edificios

Belo Horizonte, Brasil

Sistemas DomSistemas Domsticos sticos (Termosif(Termosifn)n)

(Contagem, Brasil)

HOMOLOGACIHOMOLOGACIN, N, CERTIFICACICERTIFICACIN Y N Y

CAPACITACICAPACITACINN

CertificaciCertificacinn

Laboratorio de pruebas de laPUC, Minas Gerais, Brasil.

CertificaciCertificacinn

Simulador solar, PUC.

Producto aprobado.

CapacitaciCapacitacinn

INDUSTRIA NACIONALINDUSTRIA NACIONALPrincipales tecnologas y posibilidades

QuQu tenemos en Mtenemos en Mxico?xico?

FACTIBILIDAD ECONFACTIBILIDAD ECONMICAMICA

rea de colector de 2.1 a 2.5 m2.

Almacn de 150 litros.

Vlvula alimentadora.

Herrajes. Instalacin. Plan de garanta y mantenimiento (opc.).

Calentador solar bCalentador solar bsicosico

Ahorros de gas LPAhorros de gas LP

De 17 a 22 De 22 a 25 De 25 a 30Tuxtla Gtz. 21.87 Chapingo 24.56 Hermosillo 2 * 14.52Comitn 21.78 Tlaxcala 24.55 Mexicali 2 * 13.98Mazatln 21.77 La Paz 24.11 Quertaro 27.52Piedras Negras 21.64 Guaymas 23.97 Zacatecas 27.45San Cristobal 21.19 Saltillo 23.77 Chihuahua 27.14Monterrey 2 * 10.45 San Javier, B.C. 23.71 Salina Cruz 26.72Culiacn 20.88 Morelia 23.65 Aguascalientes 26.61Progreso 20.85 Distrito Federal 23.25 Ocotln 26.58Soto la Marina 20.70 Tepic 23.15 Guanajuato 26.55Tampico 20.46 Acapulco 22.82 Durango 26.35Cozumel 19.98 Ro Verde 22.52 Puebla 26.31Mrida 19.94 Colima 22.44 San Luis Potos 26.00Chetumal 19.84 Campeche 2 * 11.15 Pachuca 25.96Tuxpan 19.75 Chilpancingo 22.27 Lagos de Moreno 25.94Veracruz 19.59 Tapachula 22.21 Guadalajara 25.88Valladolid 19.43 Toluca 22.07 Arriaga 25.49Jalapa 19.30 Oaxaca 25.31Orizaba 19.08Crdoba 17.95

Ahorro mensual promedio de Gas LP (Kg/mes) para 2.1 m2 de colector y tanque de 120 a 150 litros

Fuente: Comisin Nacional para el Ahorro de Energa

EvoluciEvolucin precio del gas LPn precio del gas LP

Precios del gas LPa partir de enero de 2002

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 12 24 36 48 60

mes

Pre

cio

(P

es

os

/kg

)

Precio Real

Ajustado

Tendencia: 0.085 Pesos/kg/mesFuente: Pemex Gas

Facilita al usuario la adquisicin del equipo.

Genera rentabilidad durante su administracin (Se puede otorgar hasta con 10 ptos sobre la TIIE cuando se sustituye gas LP).

Propicia la participacin de capitales privados.

Provoca la generacin de fuentes de empleo directas e indirectas.

Por quPor qu financiamiento?financiamiento?

Pago inicial del 30% del costo del equipo incluyendo instalacin.

48 pagos fijos calculados a partir de la liquidacin mensual de intereses sobre saldos insolutos y amortizacin del principal.

Este mecanismo es ampliamente utilizado para financiar automviles y enseres domsticos a periodos no mayores de 60 meses.

Mecanismo de financiamientoMecanismo de financiamiento

Precio del calentador (Enero, 2007) $9,800.00

Pago inicial (30%) $2,940.00

48 pagos fijos de (inters anual del 17%): $226.22

Ahorro mensual promedio de gas LP 23.77 kg

Ahorro econmico mensual inicial $232.4

Mes de recuperacin de inversin 42

AnAnlisis para La Paz, BClisis para La Paz, BC

1. Dadas la condiciones de insolacin en Mxico, un calentador solar de 2.1 m2 y 120 litros de almacn, puede generar un ahorro mensual de gas LP del orden de 23.77 kg.

2. Si se contrata un crdito comercial tipo SICREA, FordCredit, SuAuto, etc, se podra adquirir un calentador solar con un enganche del 30% y el resto a 48 mensualidades con inters anual del 17%.

3. El ahorro econmico mensual superar al pago mensual del crdito a partir del mes 14 o 15.

4. Antes de la finalizacin del pago del crdito, el equipo ya recuper la inversin, de hecho la recuperacin total se logra a partir del tercer ao.

ComentariosComentarios

5. No es necesario buscar mecanismos financieros a fondo perdido ni crditos blandos.

6. Solamente se requiere contactar a los consumidores con los financieros.

7. El Infonavit podra incorporar este tipo de financiamiento en sus crditos.

8. En varios estados de Mxico se podran emplear programas de adquisicin de vivienda como Tucasa para incorporar los beneficios de la energa solar.

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