CALENTAMIENTO DE AGUA MEDIANTE EL USO DE TERMAS

SOLARES

Programa Teórioo de Entrenamiento

CALENTAMIENTO DE AGUA MEDIANTE EL USO DE

TERMAS SOLARES

Programa Taórioo da Entranamianto

SENATI CENERGIA ECOFYS Utrecht/Lima 1999

Este manual ha sido elaborado por:

Ing. Carlos Orbegozo Reto (CENERGIA) Ing. B9b Schulte (ECOFYS)

Ing. Gert J. Hoogenstrijd (ECOFYS)

Dibujos: Amerentske Koopman

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Manual publicado por:

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Energía y Ambiente Centro de Conservación de Energía y del Ambiente

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INTRODUCCIÓN A LA ENERGÍA SOLAR TÉRMICA .........................................................9

1 Introducción ........................................................................................................ 9 1.1 Aplicaciones ................................................................... " ... ",.............................. 9

1.1.1 Destilador solar de agua ........................................................................ 1 O 1.1.2 Secadora solar ....................................................................................... 11 1.1.3 Termas solares ...................................................................................... 12

1.2 Precios de las termas solares ............................................................................. 13 1.3 Posibilidades y limitaciones de las termas solares ............................................ 14

2. FUENTES DE ENERGÍA SOLAR .............................................................................. 15 2.1 Introducción ...................................................................................................... 15 2.2 Patrones diarios y estacionales .......................................................................... 19 2.3 Unidades ........................................................................................................... 21 2.4 Radiación solar en el Perú ................................................................................. 22 2.5 Radiación solar en un lugar específico (inclinación, orientación) .................... 22 2.6 Sombras y reflejos .............................................................................................24 2.7 Mediciones ............................................................................. : .......................... 26

2.7.1 Instrumentos de medición .....................................................................26 2.7.2 Inexactitud............................................................................................. 27 2.7.3 Midiendo la radiación total ................................................................... 27

2.8 Conclusiones ...................................................................................................... 28

3. ¿CÓMO OPERA UNA TERMA SOLAR? ..................................................................29 3.1 Diseño del sistema .................................................................. ' .......................... 29 3.2 Circulación dentro de una terma solar ..............................................................29

3.2.1 La circulación natural en una terma solar de efecto termosifón ...........29 3.2.2 Termas solares de circulación forzada ..................................................30

3.3 Partes principales de una terma solar. ............................................................... 31 3.3.1 El colector ............................................................................................ ,31 3.3.2 Material absorbente ............................................................................... 33 3.3.3 Revestimiento del absorbente ............................................................... 35 3.3.4 Cubierta transparente ............................................................................36 3.3.5 Caja del colector ................................................................................... 37 3.3.6 Aislamiento ...........................................................................................38 3.3.7 Conexión de varios colectores .............................................................. 38

3.4 Tanque de almacenamiento, uso del agua y abastecimiento de agua caliente .. 39 3.4.1 Introducción .......................................................................................... 39 3.4.2 Tanque de almacenamiento ...................................................................40 3.4.3 Aislamiento ...........................................................................................42

CENERGIA/ECOFYS: Módulo de Energía Solar Térmica (Teoria) 7

3.5 Conexión entre el tanque de almacenamiento y el colector ............................. .42 3.5.1 Tuberías de conexión ............................................................................ 42 3.5.2 Materiales adecuados para las tuberías ................................................ .43 3.5.3 Diámetro de las tuberías ....................................................................... .43 3.5.4 Aislamiento de las tuberías .................................................................. .44 3.5.5 Abastecimiento de agua ........................................................................44 3.5.6 Superar las pérdidas nocturnas de calor.. .............................................. 45

3.6 Instalación de una terma solar ...........................................................................45 3.7 Inspección de una terma solar instalada ........................................................... .47 3.8 Mantenimiento de una terma solar (qué hacer y qué no hacer) ....................... .47 3.9 Guía de solución de problemas .........................................................................48

4. EFICIENCIA Y CÁLCULO DEL TAMAÑO DE LA TERMA REQUERIDA .......... 51 4.1 Cálculo del consumo de agua caliente y del patrón de demanda ...................... 51 4.2 Diseño de una terma solar ................................................................................. 51 4.3 Eficiencia de un sistema .................................................................................... 53 4.4 Pérdida de calor en una terma solar ..................................................................54

5. LA ENERGÍA SOLAR TÉRMICA EN PERÚ....................................................... 56 5.1 I-listoria..............................................................................................................56 5.2 Potencial de uso de termas solares en el Perú ................................................... 57 5.3 Principales proveedores de termas solares ........................................................ 57 5.4 Instituciones en el campo de la energía solar térmica ....................................... 58

BIBLIOGRAFÍA....................................................................................................................... 59

ANEXO A: DISEÑO DEL SISTEMA, ASPECTOS ECONÓMICOS .................................... 61 A.l Costo de las termas solares ..................................................................................63 A.2 Análisis de los costos del sistema ........................................................................64 A.3 Cálculos de factibilidad ........................................................................................65

ANEXO B: LISTA DE VERIFICACIÓN PARA LA INSPECCIÓN DE TERMAS SOLARES .............................................................................................................. 67

Informe general ............................................................................................................. 69 Inspección visual ........................................................................................................... 70 Pruebas y mediciones .................................................................................................... 71 Opinión del usuario ....................................................................................................... 73 Lista de acciones ............................................................................................................ 73

CENERGIA/ECOFYS: Módulo de Energía Solar Térmica (Teoría) 8