instituto tecnológico de la construcción

INSTITUTO
DE
LA
CONSTRUCCIÓN
CALEFACCIÓN
UTILIZANDO
T
TECNOLÓGICO
DE
AGUA
ENERGÍA
E
S
SOLAR
I
S
Que para obtener el título de
INGENIERO
p
r
e
CONSTRUCTOR
s
e
n
t
a
SALVADOR C. HERNANDEZ RAMIREZ
1999
CALEFACCIÓN DEAGUA UTILIZANDO
ENERGÍA SOLAR
ÍNDICE
Capitulo 1
Capitulo 2
JUSTIFICACIÓN AL DESARROLLO DE LA
ENERGÍA SOLAR.
1.1
Introducción,
1.2
Objetivo
GENERALIDADES DE LA ENERGÍA SOLAR.
2 . 1 El S o l , Fuente de E n e r g i a .
2.2 La C o n s t a n t e S o l a r
2 . 3 Medición de l a Energia S o l a r
Capitulo 3 COLECTORES SOLARES
3.1
FuncionamientodelColector.
3.2
ColectoresPlanos
3.2.1 PartesdeunColector Plano.
3.2.2 DiseñoyConstrucciónde
ColectoresPlanos.
3.3
26
28
41
ColectoresdeConcentración,
3.3.1 PartesdeunColectorde
Concentración.
52
3.3.2 DiseñoyConstrucciónde
ColectoresdeConcentración.
64
3.4
68
MontajedeColectores Planos
ydeConcentración.
Capitulo 4 SISTEMAS DE CALEFACCIÓN DE AGUA.
4.1 SistemaAutocontenido.
73
4.2 Sistema Termosifón.
86
4.3 CalculoyDimensionamiento del
Sistema.
98
Capitulo 5
COSTO - BENEFICIO DEL SISTEMA
5 . 1 . Costo - B e n e f i c i o d e l Sistema
Convencional y d e l Sistema de
Energía S o l a r
Capitulo 6
113
CONCLUSIONES.
6 . 1 . Conclusiones
7
BILBIOGRAFIA
141
146
CAPITULOUNO
CALEFACCIÓNDEAGUA
UTILIZANDO ENERGÍA SOLAR
1
JUSTIFICACIÓN DEL DESARROLLO
DE LA ENERGÍA SOLAR :
1 . 1 INTRODUCCIÓN
El propósito de esta tesis es presentar la
calefacción de agua económicamente factible, utilizando
la Energía Solar, sus posibles alcances y sus
limitaciones. En el contexto que nos ocupa, la energía
solar es una de las alternativas más interesantes por
serabundanteenMéxico.
El uso de recursos energéticos es uno de los
factoresmás importantes eneldesarrollo tecnológicode
lasnaciones,losrecursos energéticos sonusadosporel
hombre para satisfacer algunas de sus necesidades
básicasenformadecalorytrabajo.
ElCalor esuna necesidad básica en cualquier grupo
humano, del nivel social, económico o tecnológico que
éste sea,paraproducirlo, seutilizan una granvariedad
derecursosenergéticos.
Los combustibles fósiles son principalmente el
petróleo y sus derivados (gasolina, diesel, turbosina,
etc.), el gas natural yel carbónmineral.Al principio
2
la
explotación
de
estos
recursos,
se
suponían
ilimitados, no eran económicamente indispensables y su
impactoambientaleradespreciable.
Con el crecimiento de la población mundial, junto
con el aumento en el consumo per capita de estos
recursos, sólo queda petróleo disponible para su
explotación económica durante laprimeramitad del siglo
XXI.
Además debido al alto consumo de hidrocarburos se
producen alteraciones de la atmósfera a nivel mundial.
Los niveles de bióxido de carbono actualmente son
mayores que los que existían en 1950. Esto produce el
efecto invernadero,queconsiste enun incremento enlas
temperaturas ambientemundiales.
Los combustibles fósiles son causantes de la lluvia
acida, esto causa en los bosques cercanos a las áreas
industrializadas grandes daños al suelo, la flora y la
fauna. En las grandes ciudades, la combinación de las
emisiones de gases de combustión, con algunos otros
fenómenos naturales, como las inversiones térmicas, la
humedad y la radiación solar produce algunos efectos
indeseables para la salud humana, como el smog, las
concentraciones
de ozono y la concentración de
componentes indeseablesenlaatmósfera.
3
Tanto
por
razones
económicas
(escasez
de
hidrocarburos) como ecológicas (alteraciones de la
atmósfera y el suelo), es imperativo el desarrollo de
nuevas
alternativas
energéticas,
que
sean
menos
agresivas contraelambiente.
Lamanera en que se consume elenergético, tantoen
México como anivel global,no es sustentable, debidoa
que no puede mantenerse indefinidamente sin amenazar su
propiaexistencia.
Existenmuchostiposdeenergías,están clasificados
en dos grupos, La energía no renovable y la energía
renovable, algunos no han sido desarrolladas por
limitaciones técnicas y económicas, otras se han
utilizadosóloparcialmente.
A continuación se explican brevemente los tipos de
energía:
TIPOSDEENERGÍA
FUENTESDEENERGÍANORENOVABLE.
Se considera no renovable la energía que está
almacenada en cantidades inicialmente fijas. A medida
4
que se consume un recurso no renovable, seva agotando.
Las reservas disponibles están sujetas ala factibilidad
técnica yeconómica desuexplotación, al descubrimiento
de nuevos yacimientos y al ritmo de extracción y
consumo.
FUENTESDEENERGÍARENOVABLE.
Se llama energía renovable la que puede explotarse
ilimitadamente, es decir, su cantidad disponible (enla
Tierra) no disminuye a medida que se aprovecha. Para
llegar a tener un esquema de desarrollo sustentable
mundial
es
indispensable
que
los
recursos,
y
particularmente laenergía,searenovable.
La principal fuente de energía renovable es el Sol.El
Sol envia a la Tierra únicamente energía radiante, es
decir, luz visible, radiación infrarroja y algo de
ultravioleta. En la atmósfera se convierte en una
variedad de efectos, algunos de los cuales tienen
importancia como recurso energético, como lo es la
energía eólica, la energía de labiomasa, la diferencia
detemperaturas oceánicasylaenergíadelasolas.
1.EnergíaSolar.
Directa.Unadelasaplicacionesdelaenergíasolar
es directamente como luz solar.Un ejemplo es el secado
5
de ropa y algunos productos en procesos de producción
contecnologíasimple.
Térmica. Su aprovechamiento se logra por medio del
calentamiento de algún medio. Como la climatización de
viviendas, calefacción, refrigeración, secado,etc.,son
aplicacionestérmicas.
Fotovoltaica. Es aprovechada por medio de celdas
fotoeléctricas, capaces de convertir la luz en un
potencial eléctrico,sinpasarporunefectotérmico.
2.EnergiaEólica.
Laenergia eólica eslaenergia que seproduce con
viento. Las aplicaciones más comunes son: transporte,
generación eléctrica ybombeodeagua.La energia eólica
esderivada delaenergia solar,porqueunapartedelos
movimientos
del
aire
atmosférico
se
debe
al
calentamiento causadoporelSol.
3.EnergiadelaBiomasa(fotosíntesis).
Esta eslaformamás antigua deaprovechamientode
la energia solar, inventada por la Naturaleza misma,la
fotosíntesis. Mediante este mecanismo las plantas
elaboran su propio alimento y el de otros seres
6
vivientes en las cadenas alimenticias. Pero también
mediante fotosíntesis se obtienen otros productos, como
lamadera.
4.DiferenciadeTemperaturaOceánica (OTEC).
En los últimos años se ha propuesto utilizar la
diferencia detemperatura queexiste entre la superficie
del océano (unos 20°C o más en zonas tropicales) y la
correspondiente a unas decenas de metros abajo de la
superficie (cercana a0°C),para proporcionar los flujos
de calorpara impulsarun ciclotermodinámica yproducir
otrasformasdeenergía.
5.EnergíadelasOlasoMaremotriz.
También se ha aprovechado, en ciertos lugares
privilegiados, el vaivén de las olas del mar para
generar energía eléctrica. Las olas son, a su vez,
producidas por el efecto del viento sobre el agua. Por
tanto, también es una forma derivada de la energía
solar.
7
6.EnergíaHidráulica.
La energía hidráulica es la que se obtiene a
partir de caldas de agua, artificiales o naturales.
Típicamente se construyen presas en los lugares con una
combinación de gasto anual de agua y condiciones
orográficasadecuadas.
Como podemos ver, no existen problemas de falta de
recursos energéticos renovables. El problema energético
mundial actual consiste en que nuestra sociedad se ha
hechodependiente deun sólorecurso:loshidrocarburos,
porqué, debido a que en México es lo que se produce en
altascantidades yhayqueconsumirlo.
8
1.2OBJETIVO
El objetivo de esta tesis, es inducir a reducir lo
mas posible el consumo del uso del Gas L.P. para la
calefacción de agua domestica. Usando técnicas para el
usodeenergía alternos,comoloeslaenergíasolar.
Basada en la necesidad económica de los mexicanos
para reducir los costos de los energéticos, México es
una Nación dependiente de la producción de petróleo, y
cada vez que este energético sufre crisis mundiales,
Méxicoenfrentagravesproblemaseconómicos.
El petróleo es un energético no subsidiado por el
Gobierno Mexicano como lo es la electricidad, el costo
de la electricidad deberla de ser sin el subsidio 4
vecesloquecuestaahora.
La electricidad por eso es que se utiliza
indiscriminadamente, si la electricidad no contara con
subsidio seria también preocupación nacional y al
contrario del petróleo constantemente se hacen intentos
por contraer una racionalización efectiva en el uso de
esteenergético.
Laenergía solaresunaalternativa enMéxico yaque
este tipo de energía es abundante,México es uno de los
9
paises con mayor radiación anual en el Mundo, y en
América del Norte es el primer lugar, la imagen
siguientelomuestra.
Comopodrán ver en la imagen de la siguiente página
México goza de la mayor cantidad de Kilowatt horas por
metro cuadrado por dia dentro de América del Norte,
aunque esta imagen fue tomada el 15 de Diciembre de
1994, que fue Invierno,estosvalores definitivamente se
incrementanenlasdemásestacionesdelaño.
10
Annual Mean DailyTotal Global Horizontal Solar Radiation
i
i
7
S
Í
10
11
12
kilowatt hours petsquare rn éter per day
Version 1.0-} -
12/15/94
RaymondJ. Baiim andAssociates
Albuquerque, NM
CAPITULODOS
GENERALIDADESDELA
ENERGÍASOLAR
12
2.1 ELSOL,FUENTEDEENERGÍA
Para los fines deesta tesis,el Sol esuna inmensa
esfera de gases a alta temperatura, con un diámetro de
1.39xl09m, situado a la distancia media de 1.5xlOnm
respectode laTierra.Estadistancia selellamaunidad
astronómica.
Seestima que latemperatura en el interior del Sol
debe ser del orden de 15millones de Grados Celsius,y
estavadisminuyendohasta llegar alasuperficiesolar,
donde latemperatura promedioesde 5770GradosCelsius.
Desde luego nadie ha colocado un termómetro en la
superficie del Sol. La temperatura se mide por métodos
indirectos, basados en diversos modelos. Debido a esto
nocoincidentodaslasestimacionesdesutemperatura.
Algunos datos interesantes acerca del Sol son los
siguientes:elSolgenera suenergiamediante reacciones
nucleares defusión,porejemplodosátomosdehidrógeno
que producen helio, o uno de helio y uno de hidrógeno
que producen litio, etc.- que se llevan a cabo en su
núcleo.Lageneración deenergia proviene,por tanto,de
lapérdida demasa del Sol,que se convierte en energia
de acuerdo con la famosa ecuación deEinstein,E=mc2,
donde E es la cantidad de energia liberada cuando
desaparece lamasam;ceslavelocidaddelaluz.
13
El núcleo solar es la región comprendida dentrodel
23% de su radio,apartir del centro, que correspondea
tan sólo el 15%del volumen,pero en cambio contiene el
40% de lamasa yahí segenera el 90%de la energía.El
sol esta compuesto de 73.46% de hidrogeno y 24.85% de
helio el resto de son
elementos mas pesados, la
densidad es del orden de 105 kg./m3.(La densidad del
aguaes103 kg./m3).
A una distancia del 70% del radio solar, la
temperatura es del orden de 105K y la densidad es de
unos 70kg./m3.La zonaquevadel70%al 100%delradio
solar, se conoce como zona convectiva y su temperatura
vade5000grados kelvina6000 GradosKelvin .Lacapa
externa de esta región recibe el nombre de fotosfera y
es considerada como la superficie del Sol,por ser ésta
una región opaca, de donde se emite la gran mayoría de
laradiación solarhaciaelespacio.
La fotosfera es la superficie aparente del Sol
cuando seobserva conun filtroadecuado. Por seropaca,
la fotosfera impide observar el interior del Sol. Sin
embargo, esclaroque,comotodoelSol,desde elnúcleo
hasta su superficie se encuentra en forma gaseosa, no
hay una superficie física claramente definida, como la
hay en la Tierra. Sobre la fotosfera existen también
gases, en condiciones tales que son esencialmente
transparentes, que se conocen como la corona solar,
observable durante los eclipses totales de Sol. La
14
corona solar eslaatmósfera del Sol.Deforma similara
como sucede en la Tierra, la corona es cada vez más
tenue amedida que seestá amayor distancia del núcleo
solar, hasta confundirse con el vacio relativo que
existeenelespaciointerestelar.
15
2.2 LACONSTANTE SOLAR.
Debido almovimiento de rotación ytraslación dela
tierra la radiación solar que recibe cada punto de la
tierra varia, dependiendo de la radiación directa y
difusa que esta reciba, por esto-un balance global de
radiación es una mera aproximación de la radiación
terrestre,aunquesepuedetenerunaideadequesucede.
El 47% de la radiación solar que absorbe nuestra
atmósfera llega alasuperficie terrestre;31%directay
16%indirecta.
El restode radiación que sedesaprovecha sedivide
enlossiguientesporcentajes:
23 %al espacio exterior debido a la reflexión
delacapasuperiordelaatmósfera
6
%
se
pierde
aerosoles(pequeñas
por
gotas
difusión
de
de
liquido
que
permanecen suspendidasenelaire.
7 %sereflejaenelsueloterrestre
17%esabsorbidopor lasdistintas capasdela
atmósfera.
Lasumadeestasperdidas esde53%,por lotantoen
los diferentes sistemas solares para captación se puede
aprovechar en promedio 47% de la radiación que llega
fueradelaatmósfera.
16
Imagen1
La Imagen 1 muestra las perdidas que sufre la
radiación durante el recorrido hasta llegar a la
superficieterrestre.
Los movimientos de la tierra de rotación y
traslación hacen que varié la cantidad de radiación que
recibimos, asi que para determinar la radiación por
unidad de tiempo por unidad de superficie que recibeun
lugarestadeterminadoporlossiguientesfactores.
La combinación de tres factores: la distancia dela
Tierra al Sol, el diámetro solar y la temperatura del
Sol, determinan un flujo luminoso, i.e., un flujo de
energía queincidesobrelasuperficiedelaTierra
17
Se llama flujo de "algo" (materia, energía), la
cantidad de ese "algo" que pasa a través de una
superficie, por unidad de área y por unidad de tiempo.
Por tanto, el flujo luminoso, que es un flujo de
energía, tiene unidades de energía por unidad de áreay
porunidaddetiempo.
La radiación recibida en la superficie terrestre ha
sufrido ya una merma en el recorrido, esta debe de
atravesar ± 150 millones de kilómetros, en este
recorrido sequeda aproximadamente el 30%,demanera que
solollegael70%restante
Mucho seha discutido acerca de si el Sol emiteun
flujo de energía constante, o se trata de una estrella
variable. Algunos estudios parecen indicar que la
variación de la emisión de energía, por parte del Sol,
esmenor al 1%alolargodeun ciclosolar,quedura22
años. No se conoce a ciencia cierta la causa de estas
variaciones.Para los finesdeestatesis,laemisiónde
energía del Sol se considera constante. La radiación
solar terrestre está mas ligada, a las condiciones
meteorológicas,quealassolares.
La radiación emitida por el Sol, junto con sus
condiciones geométricas respecto de la Tierra, dan por
resultado que, sobre la atmósfera terrestre, incide una
cantidad deradiación solar casi constante.Estohadado
lugaraladefinicióndelallamada constantesolar.
18
La constante solar, Gsc, es el flujo de energía
proveniente del Sol, que incide sobre una superficie
perpendicular a la dirección de propagación de la
radiación solar, ubicada a la distancia media de la
TierraalSol,fueradetodaatmósfera.
Aclaremos algunospuntos:
Primero :La constante solar se refiere a una
cantidad
de
energía
que
incide,
instantáneamente, sobre una superficie de área
unitaria.
Segundo
: Esta
superficie
supuesta
es
perpendicular o normal a la dirección de
propagación de la luz. Una superficie en
posición inclinada respectode ladirección del
Sol,recibiríamenorflujodeenergía.
Tercero :La superficie supuesta se encuentra
situada a la distancia media de la Tierra al
Sol. Todos sabemos que la intensidad de la
radiación solar esmucho mayor en Mercurio que
enlaTierra,yqueennuestroplaneta esmucho
mayor que en Plutón. Como la órbita que
describe la Tierra alrededor del Sol no es
circular,por lotanto,ladistancia Tierra-Sol
19
no es constante, debe considerarse un valor
promedio,parapoderhablardeunaconstante.
Elvalorcomúnmenteaceptadopara laconstante solar
ha variado en los últimos años, según las técnicas de
medición quesehanempleado,locualnoindica quehaya
variado en si la magnitud de la energía que se recibe
delSol.
Gsc=1.940 cal/cm2min=428Btu/ft2hr
Estos valores fueron aceptados por laNASA (1971)y
por laASTM.
Losvalorespresentados enestecapitulo,sonusados
solo como referencia, ya que no pueden sermodificados,
debido a que están sujetos a condiciones del sistema
solar y están fuera del alcance del hombre para ser
modificados.
Los valores que pueden ser modificados, son los
derivados de los cálculos de sistemas de captación
solar, debido a que están sujetos a la aplicación y
demandadelosusuariosdesistemasdecaptaciónsolar.
20
2.3
MEDICIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR
La
energía solar
es medida en cuanto a la
radiación que incide sobreuna superficie supuesta,esta
superficie puede ser plana, curva, etc. la medida y la
forma de la superficie del sistema varia de acuerdo a
lasnecesidadesdecadasistema.'
Losmétodos paramedir la energía solar que inciden
en una superficie dada, son diversos, complejos, no se
haestandarizado ningúnmétodo,ypara los fines deesta
tesisnoesunodelosobjetivos.
Sin embargo no es necesario que haya un método
oficial para este fin,ya que los diseños y cálculos de
los sistemas de calefacción que utilizan energía solar
como combustible, se utilizan valores constantes, como
seexplicoenlaConstanteSolar.
La energía solar que incide sobre una superficieha
sido medida en base a cálculos complejos, en cada
sistema quesediseña noesnecesario hacerunamedición
exacta de cuanta radiación recibe cada lugar, ya que
como lomuestran las imágenes siguientes la radiaciónse
hatomadoconstante
21
México es el tercer pais en el mundo en recibir
mayor radiación, recibiendo en promedio entre 6 y 7
Kwatts/m2/hr.
La tabla siguiente muestra la cantidad de energia
solar recibida en diferentes áreas con una intensidad
mediaderadiaciónde1cal/cm2/min.
Area
1 cm'
Langleys
1
Kcal/min.
.001
Kcal/dia
.500
BTU/hr
.238
Kw
7 x 10
1 ft2
929
.929
464
221
.065
HP
9.39 x
10 5
.087
1 m¿
10 4
10
5xl03
2380
.7
.938
100m 2
(Techo)
1 acre
106
103
5xlOb
2.38xl06
40
93.8
4.05x10'
4.05xl04
2.02x10'
9.64xl06
2.83xlOJ
3.7 9xlOJ
10'
5xl09
2.38xl09
7.00xlOb
9.38xlOb
2.59xl010
1.3xl0lü
6.15xl09
1.81xl06
2.42xl06
1 Km2
1 0
1 Milla
2.59xl0lü
io
b
Suponiendo un dia soleado de 8horas de radiación,
queeseldiapromedioenMéxico
En la Imagen 2 se observan las horas mensuales de
insolaciónpromedioenlarepúblicamexicana.
22
2**
Imagen2
La Imagen 3 muestra la radiación medida en
cal/cm2/dia
mundial
promedio,
se
puede
apreciar
someramente las diferencias de radiación entre las
diferentes localidadesdelmundo.
20
0
20
40
60
80 100
120 140 160 180 160
140 120 100
80
60
40
20
Radiación en cal/cmVdía
Imagen 3
23
Como podemos ver nuestro pais es uno de los mas
favorecidos en cuanto a la radiación de energía solar se
refiere, los valores en la República mexicana van de 300
a 550, la Imagen 4 muestra con mas detalle estos
valores.
FROMEPfO ANUAL PE RAPIACIÓ/4 TOTAL PIARÍA LAAIGLEY/PÍÁ
»**
»«*
W
IOA"
wo'
«.*
se*
&Z%**>.ACO n
CAt-ott/e^-piA jj¡s*>-g*> []~]*•*>-**>Mlj**>-4so
a*
»-»»
Imagen 4
Las imágenes 1 a 4 sirven solo como referencia y
aunque existen diferencias de radiación entre estas y
los diferentes estados de la República Mexicana, los
valores mostrados se tomarán como promedio para los
cálculos, ya que como se vio en los capítulos anteriores
la constante solar es la que se utiliza para los
cálculos y dimensionamiento de sistemas que utilizan
energía solar.
24
CAPITULOTRES
COLECTORES SOLARES
25
3.1FUNCIONAMIENTO DELCOLECTOR.
El calor se transmite siempre de los cuerpos
calientes a los cuerpos frios. Las tres formas de
transmisión de calor son radiación, convección y
conducción
Un colector solar esun intercambiador de calor que
transforma
la
energía
radiante
en
calor.
La
transferencia de energía se hace desde el sol, hacia
agua o aire generalmente, que circula por los tubos o
ductos del colector. El flujo de energía radiante que
finalmente intercepta el colector, proviene básicamente
del rango visible del espectro solar que es por
naturalezavariableconeltiempo.
Existen 2tipos de colectores solares, planos yde
concentración, los colectores solaresplanos son losmás
comunes. Estos pueden ser diseñados y utilizados en
aplicaciones donde se requiere que la energía liberada
tengabajas temperaturas,debido aque latemperaturade
operación de este tipo de colectores, difícilmente
supera los100GradosCentígrados.
26
Lasventajasquepodemosobtener conestetipode
colectores conrespectoaloscolectoresde
concentración son:
1.-Loscolectoresplanosutilizan laenergíasolar
directamás ladifusa.
2.-Norequierenmovimiento continuoparadar
seguimientoalsol.
3.-Prácticamentenonecesitanmantenimiento.
Las principales aplicaciones de estos dispositivos
son:
• Calefaccióndeaguaaniveldomestico.
• Calefaccióndeaguaparapiscinas.
• Calefaccióndeaireparaedificios.
27
3 . 2 COLECTORES PLANOS
3 . 2 . 1 PARTES DE UN COLECTOR PLANO
Las p a r t e s más i m p o r t a n t e s de un c o l e c t o r s o l a r
p l a n o se p r e s e n t a n en l a Imagen 5.
TUBOS
J U N T A S
Y
SELLADORES VIDRIO D E
ELEVADORES
V
PIIRIPRTA
CAJA DE AGUA
^
^ - * > ^
CUBIERTA
(* (MULTIPLE)
MEDIO DE
TRANSFERENCIA DEL
CALOR
AISLANTE
PLACA DEL ABSORBEDOR Y CAPA DE
RECUBRIMIENTO
CAJA DEL
COLECTOR
Imagen 5
La Imagen 5muestra un corte transversal deunode
estos dispositivos que maneja agua como fluido de
trabajo. Se puede observar que la energía solar que
incide en la superficie, tiene que atravesar una
cubierta de vidrio (en algunos casos son varias
cubiertas)o algún otro material transparente adecuado,
28
antes de alcanzar la placa de absorción negra o de
superficie selectiva que es el elemento más importante
del colector solar, la cual está unida a los tubos o
ductos. En esta placa, es donde la energia radiante es
convertida encalor.
Este calor, es transferido por conducción hacia el
fluidodetrabajo (agua,aire), queeselqueremuevela
energia térmica del colector y la transfiere al tanque
de almacenamiento térmico. El vidrio o su equivalente,
además de permitir la entrada de la radiación solar
hasta la placa de absorción, sirve también para
minimizar las pérdidas de calor por radiación y
convecciónhacia elmedioambientepor laparte superior
delcolector.
El aislante
térmico
(espuma de poliuretano,
poliestireno, lanadefibradevidrio,etc.) es colocado
en laparte inferior (de abajo )y a los costados (a
los lados )del colector, de esta manera se disminuyen
laspérdidas decalorhacia elexterior enestaspartes,
como se explica a continuación : Las perdidas son
producidas debido a que en la noche la temperatura
disminuye y la energia recibida se transmite de el
cuerpo mas caliente al mas frió, entonces, en el
colector las horas que se recibieron de radiación
produjeron que se incrementara la temperatura interior
del colector y cuando llega la noche las temperaturas
disminuyen entonces se transmite el calor del colector
29
al exterior y se enfriara el colector. Todas laspartes
mencionadas seencuentran dentrodeuna "caja"quesirve
como parte estructural del colector y que puede ser
hecha de diversos materiales como lámina metálica,
madera oplástico.
Algunos de los parámetros más importantes que se
tienen quetomar encuentapara sudiseño,rendimientoy
funcionamiento,sonlossiguientes:
1.-Tipodetubooducto.
2.-Diámetronominal.
3.-Materialyacabadodelaplacade
absorción.
4.-Númeroytipodecapasocubiertas
transparentes.
5.-Tipodeaislanteyespesor.
6.- Inclinaciónyorientacióndelcolector.
7.-Laintensidaddelaradiaciónsolar.
A continuación seexplica cadaunodeellos
1.- Tipo de tubo o ducto: Estos pueden ser de
cobre, fierro fundido, PVC, se pueden usar otros
materiales, pero las tuberías de cobre, fofo, PVC,
30
son los comunes y fáciles de comprar en México, el
mas conveniente eseldecobre.
Sea cual sea el material escogido se afectará
la transmisión de calor hacia el agua,el costodel
colector y el procedimiento constructivo de la
tubería.
Imagen6
La Imagen 6muestrauntipodetuboqueesfabricado
de una aleación de aluminio ycobre, el terminado esde
una fina película de color negro de cobalto anodizado,
esta película es considerada como una de las mejores
superficies selectivas, de esta manera se absorbe mayor
radiación quesisepintadecolornegro.
31
Con este tipo de tubo no es necesaria la placa de
absorción, ya que esta integrada con el tubo o ducto,
este material es llamado "tira solar" (sunstrip), y es
fabricada enCanadá,por lacompañía TERMODINAMICSLTD.,
en México no se fabrican estos tubos, aunque se pueden
adquirir através de Internet enla siguientedirección:
http://www.thermo-dynamics.com
2.- Diámetro nominal : Esta directamente
relacionado con la velocidad y el gasto de agua,y
desde luego el diámetro, ya que a menor diámetro
existe mayor velocidad de fluido dentro de la
tuberíaytendremosmayoresperdidasporfricción.
El diámetro yelmaterial óptimo es el tubode
cobrede3/8"poreconomía.
El tiempo
que el sistema necesita para
alcanzar la temperatura de trabajo esta determinada
por diferentes factores como son :La radiación del
lugar en un dia cualquiera, la velocidad del agua
dentro de la tubería, ,el material de la tubería,
el área de contacto de fluido con el diámetro
interiordeltubo,yelgasto.
3.- Placa de Absorción: El propósito de esta
placa de absorción es convertir la energía radiante
enenergíacalorífica.
32
Cuando la luz del sol radia una superficie
pintada de color negro, la mayoría de la luz será
absorbidaenlasuperficieyseconvertirá encalor,
en cambio si la superficie esta pintada de colores
claros la luz que radie esta superficie será
reflejada hacia el exterior, los colores claros o
incluso espejos funcionan cuando se necesita enviar
laradiación aotro cuerpo.Estaplaca puede serde
cobre,
aluminio,
acero
inoxidable,
lámina
galvanizada, esta es la parte del colector que
recoge la energía transmitida a través de la
cubierta del colector, debe de estar unida a los
tubos de manera que la transmisión de calor sea
eficiente,launióndebedeseruniformeyconstante
a lo largo del tubo. Normalmente se cubre con una
capa de pintura negra o con superficies selectivas
como loeselCobalto anodizadopara incrementar la
capacidad de retención y absorción de la energía
recibida.
A continuación se presentan los porcentajes de
absorción si sepinta de diferentes colores,yaque
el colornegro comono siempre es elmejor vistoen
caso de diseños arquitectónicos, pueden cambiar de
colorteniendoencuenta laperdida deabsorciónque
setendríapintándolodeotrocolor.
33
Listageneraldeporcentajes deabsorciónde
diferentescolores:
Negro
90& a 98%
GrisOscuro
90%
OlivaOscuro
90%
AzulOscuro
85% a 90%
Café
80% a 88%
Verdelaca
80%
Grisclaro
75%
Rojoóxido
75% a 78%
Ladrillorojo
70%
Concretonormal
65%
Ciliarclaro
60%
Naranja
58%
Amarillo
57%
Azul
51%
Verde
45% a 60%
Blancobrillante
30%
Como podemos ver el negro es el color mas
absorbente, absorbiendo mas del 90% de la energía
radiada y además es el que menos refleja esta
energía. Aunque
estos
porcentajes
son
solo
aproximaciones ytendrán variaciones dependiendo de
varios factores como lo son el tipo de pintura, el
ángulodeinclinación,etc.
34
Los valores por arriba del 60% son los
recomendados para la captación de "energía solar,
aunque definitivamente el sistema tendrá decremento
enelrendimientodeabsorción.
El tamaño de la placa esta determinado por el
árearequeridadelcolector.Queregularmentevarian
desde 2m2 hasta 4m2, si se utilizan mayores áreas
en colectores se presentan problemas de manejo,
construcción ytransportación.
4.- Número y tipo de capas o cubiertas,
posición e inclinación de la cubierta: La cubierta
debe reflejar la menor cantidad posible de la
energía que incide sobre el área del colector, esto
selogracolocandoelcolectordemaneranormalala
radiación recibida, esta colocación tiene la
inclinación de la latitud del lugar, en el caso de
México la latitud es de 19 grados de inclinación,
entonces laestructuradelcolectordeberá teneresa
inclinación.
Algunos diseñadores recomiendan variar la
inclinación en ±10 grados del colector dependiendo
la temporada del año; por ejemplo en la Cuidad de
México la inclinación recomendable es de 19grados,
en invierno será de la inclinación actual menos 10
grados, de modo que tendrá 9grados en invierno,y
35
enveranosedeberá sumar 10grados alainclinación
normal,quedandoestaen29grados.
Aunque la mayoría de las compañías que
instalan/venden estos sistemas nunca varían su
inclinación en invierno ni en verano, si no que
tiene una inclinación permanente ya que con la
estructura que venden el sistema de presenta la
manera de cambiar la inclinación, y además nunca
mencionan cambiosdeinclinaciónensussistemas.
También conesta cubierta selogra elefectode
"invernadero" se deja entrar a la radiación que
incidesobrelasuperficieynoladejasalir,enla
Imagen7semuestraesteefecto:
RADIACIÓN SOLAR
INCIDENTE
RADIACIÓNREFLEJADA
RADIACIÓNABSORBIDA
CUBIERTA
i « x .> *
RADIACIÓN * T V \
EMITIDA W
/ \
/
/
RADIACIÓN
^REFLEJADA
7
í
C UPLACA
RADIACIÓNABSORBIDAABSORBENTE
Imagen 7
36
Los materiales usados para esta parte del
colector pueden ser vidrio, acrilico, laminados de
fibras de vidrio, placas dobles de policarbonato,
etc.elobjetivoespermitirelpasodelaradiación
directa, asi quedebe de serun cuerpo transparente
o en su defecto translúcido que también funcionarla
satisfactoriamente.
Si se colocan dos cubiertas transparentes
incrementamos lacapacidaddelcolectorpara ignorar
cambios de temperatura del medio ambiente, esto es
masdesfavorable enlamadrigada queeslapartedel
dia
cuando
la temperatura
es mas
baja o
desfavorable, si colocamos una sola cubierta la
temperatura interior del colector se adaptarla con
mayor rapidez a la temperatura ambiente, si
colocamosdoscubiertas,laprimer cubierta servirá
derefractarioyserálaqueexperimente decrementos
en su temperatura y la segunda conservara el calor
obtenido durante las horas de sol que hubo en el
dia, de manera que al dia siguiente la temperatura
deservicio (50a80GradosCentígradospromedio)se
logrará con mayor rapidez que si se colocara una
solacubierta,desdeluegoquecolocardoscubiertas
incrementará el costo del colector, pero en
localidadesdondelatemperatura esmuybajaporlas
noches o inclusive es baja en el dia pero los dias
son soleados, es decir el aire es frió pero tiene
radiación utilizable como en las montañas, en esos
37
casos esmuy conveniente hacer uso de este tipo de
colectordedoblecubierta.
Un ejemplo de doble cubierta se muestra en la
Imagen8.
Imagen8
5.- Tipo de aislante yespesor :Para proveer
una máxima eficiencia del colector, debe de esta
aislado por la parte posterior y los lados, esta
parte del colector puede ser de Fibra de vidrio,
Espuma de poliuretano, unisel, Cartón Corrugado de
Empaque, etc. deberá de ser capaz de soportar las
temperaturas de trabajo del colector, el espesor
esta en función delmaterial que seescoja,peroen
38
general los espesores que se colocan en esta parte
delcolectorvandesde W hasta 1W.
6.- Inclinación yorientación del colector :La
inclinación como semenciono enelpunto 4,debede
ser de ± 19 grados, en el invierno algunos
investigadoreshandecididovariar lainclinaciónen
-10 grados, esta es una opción para los colectores
que tienen partes movibles, o que se puede ajustar
la inclinación, las partes movibles incrementan el
costoyladisminuyendurabilidad delcolector,pero
será suficiente conque secumplan 19grados,enel
casodequeestainclinaciónnosecumpla sedeberán
colocar colectores adicionales, para proveer la
captación requerida al sistema, estos cálculos se
detallan
en
la
sección
4.1
Calculo
y
dimensionamiento del sistema. La orientación deberá
de ser al sur en cualquier caso, si la orientación
no es cumplida se colocaran mas colectores para
proveer al sistema el área requerida de captación,
al sur es la orientación optima para captación de
energiasolar
7.- La intensidad de la radiación solar: Los
sistemas se calculan de acuerdo a la localidad
geográfica, Numero de usuarios y aplicación, la
intensidad de la radiación esta en función de la
localidad, por ejemplo, en Cuernavaca, Morelos la
intensidad es 12%mayor que la radiación en laCd.
39
de México de manera que los sistemas de la Cd. de
México son mas costosos por necesitar 12%mas área
decolección solar,yporelotroladoenMorelosse
requiere 12%menos área de colección yestohaceal
sistemamaseconómico.
La Imagen 9muestra lamanera mas económica de
construir un colector solar plano, usando cajas de
madera, la durabilidad, y la eficiencia se ven
reducidos notablemente. Estos colectores tienen una
vida útil de 5años máximo, debido a que lamadera
es muy susceptible al medio ambiente y se
presentaran fugasdeaireenlacajadelcolector.-
Á n g u l o de a l u m i n i o
W¿-fYS/S¿?MW¿wsá£& C r i s t a l d e 5 m m
A r r e g l o de
tubos
Lámina
Aislante
Triplay de
3 ó 5 mm
Imagen 9
40
3.2.2DISEÑOYCONSTRUCCIÓNDECOLECTORES
PLANOS
Lafuncióndelcolectorsolarplanoes"colectar"la
máxima radiación posible mientras la luz del sol este
disponible, y para que esto se cumpla necesitamos
colectores construidos con alta calidad, para que sean
de alta calidad necesitamos que hayan sido fabricados
conmateriales dealta calidad yasimismo que lamanode
obrahaya sidosupervisada ycalificada.
Es frecuente contar conmateriales debuena calidad
y colectores terminados debajo rendimiento,debido aun
proceso constructivo depobre,ydesde luegoel colector
resulta menos eficiente, no lograra las temperaturas
deseadas, suvida útil severá reducida y será igualde
costoso,queuncolectorconstruidoconaltacalidad.
Losmateriales recomendados para la construcción de
un colector solar, se mencionan en 3.2.1 Partes de un
ColectorPlano.
Todastienendiferentesmateriales enuso,ycomoya
se ha mencionado la durabilidad y rendimiento se ven
afectados, dependiendo de los materiales y la mano de
obra que utilicen, la manera en que se construya
dependerá del presupuesto yde la disponibilidad de los
materiales.
41
PARTES PELAS QUE CONSTA t W COLECTOR SOLAR
ÁMOH.0 VB Z CM- VT ZCM PE ¿ÁMWAOALVAWZAPA PEACERP
O PE AIUMWIO OCWSÜ& 1»KNiUí>5 O PIJAS.——
VIPKB PB « MM. COW VIAIIU5,«t-LAPO CON f ' f i ^ j , ,
P A ^ ¿VITAR « * « f*&P ASUA PE ¿¿OVIAAt WT6gl¿K.
^ItecTiVA pe crowo AIE^RO. erxa»cM..
MA6CO PCMAPERA O ÍÁMW* fiAí-VAMlZARA
O PERRt P6 ALOMI/M0_
AI41AMI6MT0 PE fW.IÜ|£ETA»W OCAS-TW COfXD&fiVO
PE EKpAOUe
_
fOHW Pe tAMWA «AMAIZARA O PE tÁMIAlA PE
AUtMWIO <? PE TffiriAV, «W SD&-pfcNlUtó OPíJAS—
Imagen 10
La Imagen 10 muestra otro tipo de colector solar
plano básicamente es el mismo sistema solo que presenta
diferentes
opciones para los materiales
para la
construcción del colector, este tipo de colector si es
construido cuidando el proceso constructivo, su vida
útil esta estimada en 12añosminimo.
42
Vidrio Templado
Juntapara Soporte delVidrio
yAislamiento delExterior
^mm^xwm'iKmzAs
PerfildeAluminio«"-~~
Perfil deAluminio>
ÜfÉÉ
Aislamiento deFibradeVidrio•
Tubo deCobre
Absorbedor negroconsuperficie
selectivadeCobre-Aluminio
Aislamiento deFibradeVidrio
-ft-J
LaminadeAluminio
Imagen11
La Imagen 11 muestra otro tipo de colector solar
plano utilizando los diferentes materiales mencionados
en lasección 3.2.1.,esmas ligeroquelomostrados con
anterioridad y se observa que la construcción es limpia
ypractica.
En la Imagen 12, lo mas notable es el arreglo de
doble cubierta de cristal o vidrio común, aunque la
lamina de absorción y los tubos no están alineados de
manera horizontal, es posible captar energía solar en
esa manera, no es necesaria la horizontalidad de los
tubos y la placa de absorción, aunque asi se reduce un
pocolacaptacióndeenergía.
43
La Imagen 12nomuestra ningún tipo de junta enlas
uniones del vidrio con el aluminio, estas juntas son
indispensables en el rendimiento del colector, se
deberándecolocar lasjuntasaunquenoesténmostradas.
Sección transversal de un colector plano
iVidrio
común
Lámina con
tubos soldados
(cobre con
pintura negro
mate)
Aislante
térmico
(fibra de vidrioo
poliuretano)
Imagen 12
Cada una de las imágenes 5 a 12muestra diferentes
cosas, que sonadaptables unasaotras,comopor ejemplo
se podria usar doble cubierta en cajas de madera o en
perfilesdealuminio,aunquenohaya sidomostradoasi.
Como ya semenciono anteriormente, la mano de obra
juega un papel importante en la construcción de los
colectores, debido a esto se deberá poner mayor énfasis
en el proceso constructivo y en la supervisión de la
construcción, a fin de no fabricar colectores costosos
44
usando
materiales
de
alta
calidad
para
producir
colectores de baja eficiencia, baja durabilidad y desde
luego una relación costo-beneficio pobre.
Los colectores planos son los mejores en cuanto a
colección de energía por unidad de área cuadrada, ya que
es el único tipo de colector capaz de captar los 2 tipos
de radiación emitida por el sol, que es la radiación
directa y la radiación difusa, que pasa a través de
cuerpos como lo son lasnubes.
Este tipo de colector es capaz de esto debido a que
se produce el efecto invernadero dentro de este, este
efecto invernadero es el funcionamiento principal del
colector, es decir la cubierta de cristal deja pasar los
2 tipos de radiaciones y no las deja salir, de manera
que mientras exista radiación, la temperatura del
colector seguirá subiendo, de manera que ni en el mejor
de los casos excederá los 100 grados centígrados.
Los colectores deberán de ser elementos herméticos
contra cualquier entrada o salida de aire, cuando
existen fugas de aire, el aire caliente sale del
colector y en su lugar entra aire frió.
La manera mas efectiva de• sellar esta parte es
usando
Silicon
Automotriz,
este
Silicon
resiste
temperaturas del orden de -10 y hasta 250 grados
45
centígrados, sin perder su flexibilidad, y propiedades
como la hermeticidad.
Aunque
es
mas
caro
que
el
Silicon
normal
(transparente para ventanas), el gasto se justifica con
la durabilidad a través del paso del tiempo en el
sistema, esta junta se deteriorara menos que si se usa
Silicon
normal,
entonces
esta
junta
con
silicon
automotriz tendrá una vida útil mucho mayor que la del
Silicon normal.
El espacio que se deberá dejar entre la tubería yla
ler cubierta, deberá de ser ± 10cm. Esta distancia esta
determinada por la separación que tenemos de la tubería
a las paredes del colector, deberá de ser la misma
distancia que existe entre la tubería y el cristal, que
la que existe entre la tubería y las paredes mas
próximas al recipiente que hace la función de "caja". Si
no es la misma distancia tendremos problemas de que el
área efectiva de radiación solar no será la misma, ya
que la tubería que estará sombreada por los lados del
colector.
Las dimensiones de la superficie colectora solar
dependerá de la cantidad de energía deseada, normalmente
se han construido desde 1 m2 hasta 2 m2, debido a que
entre mas grande mas complejo es su transportación,
construcción ymanejo, la ventaja de superficies mayores
46
es necesitan menos conexiones y pueden alcanzar
temperaturas altasenmenortiempo.
Las dimensiones óptimas dependerán de su concepción
constructiva,
del
lugar
de
fabricación,
y
transportación; por ejemplo, si el colector se va a
construir dentro de la ciudad y en el mismo sitio será
servicio, entonces nohabráproblemas detransportación,
pero sipor ejemplo es un lugar rural, y las casas de
materiales no están cerca, entonces el transporte de
materiales será el problema, debido al tamaño, en ese
caso serecomienda diseñar colectoresmaspequeños,para
que el transporte del material no necesite medios
especiales detransportación.
Eldiseñodelcolector solardeberádeserfabricado
con mano de obra calificada y experimentada, es
frecuente contar con materiales de buena calidad y
colectores terminados de baja calidad, debido a un
proceso constructivo de mala calidad, y desde luego el
colector resultamenoseficiente.
47
Existen
colectores prefabricados
de excelente
.dad,presentación y rendimiento como el que muestra
Imagen13:
Imagen13
Este colector quesecomercializa por compañías
en Canadá y Estados Unidos, las medidas que los
fabrican son: 1.2m x 2.5m y 1.2m x 3.1m., estos
colectores usan los materiales recomendados en la
sección 3.2.1. Partes de un Colector Plano, y la
mayoría utilizan las tiras solares mencionadas en
3.2.1 PartesdeunColector,PuntoNo.1.
Dependiendo de la localización geográfica,
estos colectores sepueden comprar vía Internet,en
el caso de que no se desee construir el colector
"casero"
es
altamente
conveniente
adquirir
48
colectores prefabricados ya que están listos para
conectarse al sistema, garantizan hermeticidad,
durabilidad y calidad en los materiales que se
usaron para construirlo asi como también elproceso
constructivo.
También cuando esta en juego la calidad del
sistema cuando se ha adquirido un compromiso,
cuandonosetieneexperiencia enlaconstrucciónde
colectores es también recomendable adquirir los
colectoresprefabricados.
Los cuidados que se deben observar en la
construcción del colector son variados pero a
continuación se presenta una lista con los mas
importantes:
1.-Utilizarmanodeobracalificada.
2.- Que no exista ningún tipo de fuga
de aire entre la cubierta y la caja del
colector, este tipo de fallas reduce
considerablemente
el
rendimiento
del
colector.
3.- Que lo que se use como caja del
colector este sellada perfectamente entre
susuniones,siesquenoesmonolítica.
49
Que sus uniones cuenten con el mismo
sistema de sellado que el de la cubierta
queesconSiliconautomotriz.
4.- Que la tubería y la placa de
absorción estén uniformemente unidas,para
una transmisión de calor efectiva y
continua.
5.- Respetar las dimensiones que
establecen loscálculos.
En el caso de que las medidas del
colector o el numero de colectores que
establecen los cálculos sean menores que
los recomendados causaran que el sistema
nunca cumpla su objetivo y de cualquier
maneraelgastoeconómico sehabráhechoen
balde.
En el caso contrario de que las
medidas del sistema sean excedidas, sin
importar el porcentaje excedido, este
porcentaje "de mas" será en balde, ya que
nunca se necesitara esa energía extra que
se esta captando y almacenando pero el
gasto económico de un sistema mayor se
habrá hecho también en balde, y nunca esa
energía de balde se verá reflejada en
50
beneficio de los usuarios porque ellos ya
están cubiertos con las medidas nominales
queloscálculosestablecen.
Bajoninguna circunstancia lasmedidas
que establece el sistema deben de ser
alteradas.
6.- La omisión de cualquiera de los
puntos mencionadas en 3.2.1 Partes de un
Colector causarlaunareducciónmuynotable
enelrendimientodelcolector.
Aunque hay partes indispensables como
la tubería, ya que sin estas no habría
manera de hacer circular el agua y
calentarla, pero hay partes que son
necesarias mas no indispensables como lo
son la cubierta, el aislante de la parte
posterior ycostados,aun sin estas partes
se lograrla un colector con demasiadas
deficiencias,
funcionarla
solo
con
radiación directa por carecer de cubierta,
yenlasnocheslatemperatura delcolector
seria igualada aladelmedioambiente,2o
3 grados Centígrados en la madrugada este
eselpromedioenlaCd.deMéxico.
51
3.3 COLECTORESDE CONCENTRACIÓN
3.3.1 PARTESDEUNCOLECTORDE CONCENTRACIÓN
Los colectores de concentración son llamados asi
porque concentran la energía captada en un punto o en
una línea, generalmente son parabólicos, cóncavos, etc.
dependiendo suaplicacióneslaformaquesediseña.
Los colectores de concentración dependiendo de su
forma yaplicaciónpueden alcanzar temperaturas dehasta
2000GradosCentígrados
Las partes de las que consta un colector de
concentración
básicamente
son
dos
solamente, el
absorbedor oreceptor yel reflector. En lo sucesivo se
entenderá absorbedor comoreceptoryviceversa.
1.- El absorbedor :Las funciones del absorbedor o
receptor son las de recibir y transmitir la energía
concentrada que la recibe del reflector, en el
absorbedor se hace circular generalmente agua, aire, o
elelementodetrabajoqueseesteutilizando.
Los materiales con los que se construye el
absorbedor son de PVC, fierro fundido, cobre, cristal
52
templado y generalmente cualquier material capaz de
soportar altastemperaturas yaltaspresiones.
El PVCdependiendo deldiámetro de latubería noes
muy recomendable en aplicaciones donde se requiera
temperaturas muy altas ( arriba de los 200 Grados
Centígrados
), ya que es susceptible a sufrir
deformaciones, este material se recomienda cuando la
longitud delreflector noesmuy larga,hasta 2m,yaque
si se usa en mayores longitudes la temperatura no se
incrementara
geométricamente
se
incrementara
exponencialmente y el siguiente colector que reciba el
liquido de trabajo del colector anterior no resistirá
tal
temperatura
y tal presión
que
sufriría
deformaciones.
Generalmente los absorbedores son tuberías o cajas
fabricadas de los materiales arriba mencionados, estas
en algunas ocasiones están pintadas de negro y otras
ocasiones no,por ejemplo en el caso de que la tubería
sea de cristal no se pinta de negro porque el
rendimiento se reduce considerablemente, cuando la
tubería seusade cristal escuandomayores temperaturas
se pueden alcanzar porque la radiación recibida en
ciertas partes del área del absorbedor es reflejada
hacia el reflector yel reflector la refleja de regreso
al absorbedor y así se incrementa el factor de
concentración, ya que no es solo la energía captada del
53
sollaqueelreflector refleja sinoquetambién laque
regresadelabsorbedor.
Cuando latubería esdePVC,Fierro Fundido,oalgún
otro material que no absorbe o que
pudiera absorber
mayor radiación entonces sepintara decolor negro,oen
el mejor de los casos se aplicara alguna superficie
selectiva
2.- Las funciones principales del reflector son las
de enviar lamayor cantidad posible de energía recibida
al absorbedor, este absorbedor solo trabaja con
radiación directa.Aunque algunos investigadores afirman
que dependiendo de la perfección del material con que
este hecho en algunas ocasiones puede llegar autilizar
laradiacióndifusa
Los materiales con que se construye esta parte del
colector son espejos, laminas de acero inoxidable
(comercialmente las llaman estilo espejo), y cualquier
material capaz de tener la capacidad de reflejar la
mayor cantidaddeluz.
En el caso de los espejos es muy caro comprar
espejos consuperficies cilindricas,parabólicos,etc.
Para abatir los costos algunos diseñadores usan
segmentos de espejos
para esta solución, como lo
muestra la siguiente figura, la aplicación de este
54
colector de concentración es fotovoltaica, es decir en
el absorbedor se han colocado fotoceldas,pero para los
fines de esta tesis, colocaríamos tubería de cristal o
dealgúnotromaterial.
Imagen14
En la Imagen 14, se puede apreciar el tamaño que
tieneelhombrejuntoaestecolectordeconcentración.
55
Existen muy variados diseños y formas de concentrar
la energía en un punto o en una linea, las imágenes
siguientes presentan los colectores de concentraciónmas
comunes:
CONCENTRACIÓN TÍPICADEMEDIOCIRCULO
Imagen15
Imagen 15,Concentración típica de medio circulo :
Este tipo de colector es elmas común y conveniente por
sufácilfabricación,orientación yrendimiento.
Además este tipo de colector puede ser estático es
decir no contar con seguimiento del sol, pero deberá
tener la inclinación para recibir la radiación normal o
perpendicular a suplano. Esta característica la pueden
tener la mayoría de los colectores dependiendo de su
diseño.
56
Imagen 16
Imagen17
CONCENTRACIÓN DEDOBLEPARABOLA CONCENTRACIÓN CON LENTES
FRESNEL
Imagen 17: Concentración con Lentes Fresnel :Los
lentes fresnel son tipos de cristales que concentran la
radiación enun solopunto, esto lopueden hacer debido
alacomodoquetienensuscortes
Los colectores queusan lentes fresnel son costosos
por el tipo de cristal que utilizan, este cristal es
cortado en la parte del espesor y es ahi donde se hace
ladesviacióndelaradiaciónhaciaunsolopunto,
La Imagen 18muestra lamanera en que concentran la
radiación los Lentes Fresnel. Se puede observar que
estos concentran laenergia debidoalamanera enqueha
57
sido cortado el cristal desviando la energía recibida a
unsolopunto,elabsorbedor.
Existenasociacionesdedicadas exclusivamente aeste
tipo de concentrador, porque en teoría son capaces de
concentrar la energía mas efectivamente que cualquier
otro, el problema son los cortes que se le deben de
aplicaralcristalenelcantodeeste.
Imagen18
Lasimágenes siguientesmuestrandiferentestiposde
colectores de concentración sin partes movibles o con
partes movibles, algunos de estos siguen la trayectoria
del solpor medio delmovimiento del absorbedor yotros
la siguen por medio de la disposición de los
reflectores, aunque elprincipio es elmismo, seguir la
trayectoria del sol y/o concentrar la energía en un
punto oenun a linea, el factor de concentración varia
58
por diversos factores como seria :el área destinada a
la colección de la energía en el reflector oespejo,la
formadel colector, la inclinación del colector, elárea
destinada alabsorbedor.
El mejor hasta ahora según investigadores del tema
es el Cilindro Parabólico que es un reflector de medio
circuloenambosladosdelreceptor (Imagen24).
Imagen 19
Imagen21
Imagen20
Imagen23
59
Rayos
solares
Absorbedor
os
Espejo
Cilindrico parabólico
Parabólico
Absorbedor
Compuesto
asimétrico
I m a g e n 25
I m a g e n 24
Rayos solares
Rayos
solares
Absorbedor
Cilindrico parabólico
Espejo en V
I m a g e n 26
I m a g e n 27
Rayos
Espejo
Paraboloide derevolución
I m a g e n 28
60
La Imagen 29 muestra el único tipo de concentrador
en estas imágenes que el absorbedor es movible, no es
muy practico ya que al tener piezas movibles cualquier
sistema será menos durable, y definitivamente no es la
mejor opción, aunque se tiene la ventaja de que el
concentrador esplano, ypodrán ser espejos típicos sin
ninguna curvatura especialydehechuracomercial.
Rayos
v \
^ ^
#
Movimiento
del absorbedor
Yv /"—
Absorbedor móvil
Imagen 29
La construcción en ninguno de los colectores de
concentración presentados en las imágenes anteriores
requiere de alto conocimiento en alguna materia
especializada, lamano de obra enMéxico es abundantey
porlotantorelativamenteeconómica.
Las Imágenes 14 a la 29 son referencia suficiente
para realizar la construcción de los colectores de
concentración.
61
Cualquiera queseasuaplicación cuandosetratade
colectores de concentración, la limpieza del reflector
resulta
indispensable,
ya
que
reducirá
significativamente le recepción de la energia, por lo
tanto dependiendo de la localización geográfica dondese
sitúe, se deberá de llevar un programa de mantenimiento
continuo,esdecir semanal,quincenal,oenmejor delos
casosmensual.
La periodicidad del mantenimiento del reflector
dependerá de la calidad del aire de la región, por
ejemplo, en laCd.deMéxico.Lalimpieza deberla deser
quincenal, para remover el polvo acumulado en la
superficiedelreflector.
Otro ejemplo seria en lugares donde existen caminos
de tercerías, en estos lugares generalmente hay
partículas suspendidas enelaire,nodeplomo conesel
caso de la Cd. de México, pero muy frecuentemente de
tierra, ysihay establos,granjas,existirán partículas
deexcrementosuspendidas.
Esa es la razón por la cual se deben de mantener
libresdepolvoycualquierotrasuciedad.
Algunos diseñadores ven esto como una desventaja y
han diseñado sistemas de montaje que giran los
colectores de concentración cuando no están en uso, los
62
giran para colocarlos dentro de su cubierta, de esta
manera selograreducirelmantenimiento delabsorbedor.
Estadesventaja escompensada concrecesporlaalta
concentración que sepuede recibir en elpunto oenuna
lineadelsistema.
63
3.3.2 DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE COLECTORES DE
CONCENTRACIÓN
La función del colector solar de concentración es
"concentrar" la energía recibida en un punto o en una
linea, en este tipo de colectores losmateriales no son
tanvariados yabundantes comoen los colectoresplanos,
en los colectores de concentración no se pueden variar
tanto losmateriales yaquenoexistenmuchosmateriales
capaces de llevar a cabo el objetivo de reflejar la
mayor cantidad de energía recibida en un punto o en un
linea, es difícil tener materiales de baja calidad en
estetipodecolectores.
El problema consiste en proveer al colector la
curvatura exacta necesaria para recibir la cantidad de
energía requerida, una curva mal construida, desviarla
la energía recibida muy probablemente a otro punto que
noseaelabsorbedor.
Elprocesodeconstrucciónesenesenciaeldoblezo
rolado de la lamina de acero inoxidable o el uso de
espejos curvos quesondifíciles deencontrar, laopción
mas viable son las laminas de acero inoxidable estilo
espejo, estas proveen una superficie casi perfecta como
ladeunespejo.
64
Para darle la curvatura a la lamina de acero, se
deberá de hacer en un taller de doblaje de lamina, con
la maquinaria especializada se alcanzan las curvaturas
requeridas p.or el sistema, que en algunos casos son
parábolas en otros medios círculos, ydependiendo de la
aplicación del sistema será la curvatura que se le
apliquealalamina.
Las siguientes imágenes muestran diferentes maneras
deconstruir colectores deconcentración:
Imagen30
En la Imagen
30 se muestran los elementos
necesarios para el colector de concentración incluyendo
aspectos que no son de este capitulo como son los
soportes y el aislamiento de la tubería, estos severán
en sus capítulos correspondientes, 3.4 Montaje de
65
Colectores Planos y de Concentración y Capitulo 5.Sistemasdecalefaccióndeagua,respectivamente.
En la Imagen 31 se muestra un sistema que esta
actualmente funcionando, el sistema esta basado en la
concentración en un solo punto, en esta torre se genera
electricidad, pero definitivamente, se podría usar para
nuestropropósito calentar aguautilizando Energía Solar
desde luego que seria para fines industriales debida a
laaltatemperatura quesepodriaalcanzar.
Imagen31
66
Como sepuede ver en la Imagen 31,la concentración
se lleva a cabo en la torre donde esta colocado el
absorbedor, y los reflectores están colocados alrededor
de la torre, para que con el recorrido del sol durante
el dia se lleve acabo la concentración todas las horas
desolqueexistenencadadia.
La Imagen 32muestra un colectores de concentración
en una linea, estos ocupan como absorbedor un finotubo
de cristal templado, que es capaz de soportar
temperaturasmuyaltas,sepuede apreciar enesta imagen
que el reflector no es de cristal o de un tipo de
plástico que refleja una gran cantidad de imagen
recibida.
Imagen32
67
3.4 MONTAJE DE COLECTORES PLANOS Y DE
CONCENTRACIÓN.
El montaje de colectores planos y de concentración
se provee por medio de una estructura generalmente de
ángulo de fierro, de 1" x 1" o similar, la función es
dar al colector apoyo uniforme contra carga muerta que
en si es el propio colector normalmente el peso del
colector ya en servicio es decir cargado con el liquido
detrabajo,esdel ordende20a40kilos,estanamplio
el rango, por ejemplo si se construye con aluminio en
vez de madera, si y el colector es de concentración o
plano.
Los elementos de sujeción podrán ser tornillos,
pijas, taquetes y remaches, dependiendo del material en
uso y de la ubicación definitiva del colector, en
algunas ocasiones no requiere mas que un lugar firma
donde apoyarse, si es que nova aestar sujeto acargas
accidentales comovientoónieve
La Imagen 33muestrauntipodeelementodesujeción
para un colector plano, este tipo de elemento de
sujeción puede variar dependiendo de la manera en que
este construido el colector, es decir los materiales y
laformadelcolector.
68
Imagen33
En la Imagen 33 podemos ver que los elementos de
sujeción sontornillos,yqueelelementoque soportaal
colector esuna barra de ciertoperfil alo largo dela
partesuperioroinferiordelcolector.
También tiene tuercas integradas en el perfil para
recibirlostornillosdelcolector.
Y de esta manera es como se ha sujetado este
colector, no es la única manera, existen otro tipo de
soportes que solo hacen descansar al colector sobre una
estructura, esta estructura deberá tener las medidas
exteriores del colector, para que pueda embonar cuando
seamontado.
69
La Imagen 34muestra otrométodo ylos elementos de
sujeción entrecolectoresplanos:
Imagen34
Como podemos ver, básicamente los elementos de
sujeción siguensiendotornillos yplacasdesoporte.
También semuestra comoseria lainterconexión entre
doscolectores.
Los tornillos como elementos de sujeción son muy
aceptables debido a que se encuentran fácilmente en
todas sus medidas y se pueden adherir con soldadura en
algunos casos,oconalgúnotrotipodematerial.
70
El soporte que presenta
la Imagen
34 son
sencillamente laminas a lo largo de laparte superior e
inferior deloscolectores
La Imagen 35 muestra los elementos de sujeción,
estructura de apoyo de un colector de concentración que
brinda soporteparalosreflectores yelabsorbedor:
Los elementos de apoyo son cuatro, dos en cada
costado, no fue necesario proveer al colector conmayor
apoyo ya que no es pesado y no esta sujeto a otras
cargasmasquealasdesupropiopeso.
71
CAPITULO
CUATRO
SISTEMASDECALEFACCIÓNDE
AGUA
72
4 . 1 SISTEMAS DE AUTOCONTENIDO
Los sistemas de construcción de autocontenido se
revisaron en el Capitulo de Colectores Solares, estos
colectores almacenan el liquido de trabajo en su
interior.
Enningúncasoeltamañodelostubosdeberáexceder
15 cm.como diámetro máximo a utilizar, enel casode
que se excedan estos valores no se podrá basar el
calculoenlastablas descritas anteriormente,yaqueel
área decontactoylacantidaddeaguamanejadanoesta
dentro de las proporciones en las cuales se puede
calentarefectivamentelacantidaddeaguaalmacenada.
COIECT0K S O A f c APTBCCWTÉVUIPP
«JpiERTA WPtE VíTOO
•tAMW)AfiAlVAAMZAW# 1 6
( W W * PE rtBSW
yAlMACBAIAMI^pr^R
05A>MTüW eWEKIORAlEátt/MATE
f-fALlM km CAUEAJTE
Al*tAMIEAW> T E R M »
mr** A&Á rRtA~-»
INTBRWP PIAÍTÜPAA16SKA -VWTE
Imagen37
La Imagen37muestra comodeberádeserlaconexión
de los tubos, para nuestro ejemplo los tubos de
almacenamientotendránundiámetromáximode15cm.
73
De manera que el calculo para que el sistema sea
suficiente, de acuerdo a las personas o numero de
usuarios sedeberánconsiderar lossiguientespuntos:
1.- Numerodepersonasousuarios
2.- Capacidad
de
almacenamiento
de
los
colectores.
Con esta base podemos diseñar un sistema de
autocontenido.
Ejemplo:
Senecesitaproveer de agua caliente auna
familia de 4 personas, en el mueble de la
regadera a una temperatura promedio de 55
Grados Centígradps utilizando colectores de
autocontenido:
Datos
Personasousuariosasatisfacer=4
Muebles :Regadera
Temperatura :55GradosCentígrados
Tipodecolector :Autocontenido
74
Solución:
Utilizando la Tabla 6propuesta de valores
moderados la capacidad en litros del colector
loobtendremosdelasiguientemanera:
Cantidad de agua caliente requerida para 8
personas=Cl
Cl=300litros
Cantidad de agua caliente requerida para 4
personas=C2
C2=300/2=150litros.
Entonces requerimos que nuestros colectores
sean capaces de almacenar 150 litros, para esta
solución tendremos que calcular el área de los
colectores y el volumen de los tubos que se le
colocaran a los colectores, entonces lo hariamos
asi:
Area requerida para 4 (150 Its) personas a 55
Grados Centígrados promedio según Tabla 2 de
capacidad de calentamiento de agua por metro
cuadrado=4m2
75
Con esta área calentamos
142 litros y
necesitamos 150,aunque faltan 8litros para cubrir
la demanda
de
4 personas, se
consideraran
despreciables por ser mínima la diferencia, lo que
sigue entonces es encontrar el diámetro de tubo que
alcance los 150 litros en longitudes de 2 metros
máximo, esto es para no crear problemas con la
transportación,fabricaciónymontaje.
Entonces suponiendo que nuestros colectores
serán de 2metros máximo de longitud, y de 1metro
de ancho (El diámetro es propuesto), debemos de
proponer diámetros hasta encontrar el volumen
requeridopornuestrosistema.
La tubería no deberá exceder de 15 centímetros
de diámetro, debido a que si se excede esta
dimensión el sistema tardará mas tiempo en alcanzar
sutemperatura detrabajo.
Los tubos deberán de estar separados mínimo ±
15centímetros unode otro así como de los costados
del colector, para independizar la colección de
energíadecadatubo.
Entonces la primer proposición son tubos de 15
cmdePVC.
76
Elvolumen queobtenemos enlitrosde estetipo
de tubos por cada tubo esta determinada por la
siguienteexpresión:
V=3.1569 x .0752mx2m=0.035m3,35.34 litros
Sinecesitamos 150litros (.15 m3), entonces:
150/35.34=4.36 Tubos
Quepor cuestionespracticas seharían 6tubos,
paracolocar 3tubosencadacolector.
Este calculo fue para encontrar la cantidad de
tubos requeridos para satisfacer la demanda de
volumen de agua, pero aun no se ha determinado la
cantidad de área requerida para alcanzar la
temperatura requeridade55GradosCentígrados.
Hasta ahora seha calculado elárea endondese
colocaran los tubos para cubrir la demanda de
volumen de agua,ypara encontrar el área requerida
de colección de energía solar usaremos la tabla que
muestra la temperatura que alcanzan los litros en
función del área de colección de colectores de
autocontenido. Que especifica que para 55 Grados
Centígrados y 150 litros se necesitan 4 m2, para
calentar 142 litros, aunque no son exactamente los
150 que necesitamos, esta diferencia solo afecta el
77
5% que para este caso practico lo consideraremos
despreciable.
Entonces necesitamos 4m2 de área de colección
de energía solar que deberá de ser provista por 2
colectores de 2m x lm, asi obtenemos los 4m2
requeridos, y satisfacemos la cantidad de litros
requeridos.
Como estamos excediendo la cantidad de agua
debido al numero de tubos colocados en cada
colector,seharáunajustedeacuerdoalvolumende
agua.
Elvolumendeaguamanejadopor cadatuboesde
35.34 litros,pero como colocaremos 6tubos (3en
cada colector ),nuestro volumen de agua acalentar
esde:
6tubosx35.34litros=212.04litros,
Este sistema estará excedido por 62.04 litros,
entonces de acuerdo a la tabla de temperatura y
capacidad de almacenamiento, cadametro cuadrado es
capaz de calentar a 55 Grados Centígrados, 35.5
litros, entonces si estamos excedidos por 62.04
litros, necesitaremos 2 m2 mas
(un colector
adicional),yaque35.5x2=71litros.
78
Y de esta manera queda determinado la cantidad
de colectores y las medidas en área que deberán
tener para cubrir lademanda de calefacción de agua
para 4personasousuarios.
El arreglo de este sistema podria ser como lo
muestra laImagen 38:
Imagen38
Se puede apreciar que el arreglo se debe de hacer
para laconexióndelosdoscolectoresdeautocontenido.
El montaje de este tipo de colector debe de ser
mucho mas fuerte que el montaje de un colector plano o
de concentración ya que el colector de autocontenido
tiene integrado el tanque de almacenamiento, ydebidoa
estopesamuchomas.
79
Para nuestro ejemplo descrito anteriormente, la
estructura que se deberá diseñar para elmontaje de los
colectores de concentración, tiene que soportar la suma
delassiguientes cargas:
Cargadelliquidodetrabajo
Cargadelpesopropio
Carga accidentales
212kilos
50kilos
75kilos
La carga del peso propio dependerá de que material
sehaga laestructura demontaje,peroenpromedio eslo
quepesa.
Las cargas accidentales se consideran como las
cargas extras a las que esta expuesto el sistema, como
viento ynieve, yentremas pesado sea nuestro sistema,
mas robusta tendrá que ser nuestra estructura de
soporte, yaqueelmomento (Mx),que seproduce cuandose
estaexpuestoalvientoesmayor.
80
El recorrido del agua desde el tinaco a través del
sistema sepuedeapreciar enlafigura39:
Imagen39
Como sepuede observar en la Imagen 39este sistema
funciona con gravedad, del "tinaco" sale el agua fria
haciaelcolectordondesecalienta.
Como se muestra en la Imagen 40 este sistema no
cuenta contanquedealmacenamiento, locual lohacemas
fácil de construir, pero con ese beneficio se tiene la
desventaja de que tiene un rendimiento menor que los
sistemasdetermosifón.
81
LaImagen40muestraunsistemadeautocontenidoque
ha sido construido en laboratorios de prueba y el
sistema estaenservicioactualmente:
Imagen40
Este sistema de autocontenido, contiene 7 tubos de
almacenamiento pintados de color negro, con sistema de
sujeciónalpiso, aisladoenloscostados yen laparte
posterior yconcubiertadevidrioalfrente.
La Imagen 41 muestra la manera mas económica de
construir un colector de autocontenido, tiene un
rendimiento bajo debido a losmateriales utilizados ya
la manera en la que trabaja, aunque puede ser la
82
solución para personas de bajos recursos económicos,no
es
recomendable
porque
alcanza
temperaturas
relativamente bajas, es decir se tendría que utilizar
solamenteelaguaquesaledelsistemaparausopersonal
sinmezclarla conaguafria.
TAPA A Í 6 ¿AA>TE COM
MATEJZJAL.
HACIA ec
\ \
eoiAz.
<
CÉÉfcAPA
O
EN £AAtfCHE< v ^
^
Sr
^-^/L
VWBO P£ ZOO LT&A1E&P3 AÍAT6
FPfA'J
iíAVE A<kUA
CAtlEAJTE
<GAJA METÁLICA
O PE MAPERA
CO^ AISLAMIENTO
TEI^VMCD fAJTE^'OR
Imagen 41
Como se puede ver se utilizan materiales de bajo
costo ypor las noches se cierra la tapa para encerrar
la energía acumulada, es decir, para no tener
decrementosdetemperatura.
La Imagen 42 muestra uno de los sistemas de
autocontenido
con
ligeras
variaciones
en
su
83
construcción, como por ejemplo la cubierta esta sellada
todoeltiempoquedurelavidaútildeestesistema.
Imagen42
En este tipo de sistemas se registran temperaturas
bajas, debido a que el volumen de agua es demasiado en
relación con la cantidad de área de colección, aunque
sigue siendo más económico que otros sistemas de
Calefacción deAguapormediodeEnergíaSolar.
84
Imagen 43
La Imagen 43 muestra una adaptación al sistema
mostrado en la Imagen 42, se instalaron aletas
reflejantes alos costadospara incrementar la captación
de Energía Solar en lamisma área, en otras palabras se
intento un híbrido de un colector de concentración con
uncolectordeautocontenido.
Aunque estas adaptaciones si incrementaron la
temperatura final, sigue siendo no satisfactoria para
ser mezclada con agua fria, de manera que se deberá de
usar el agua calentada dentro de este sistema para el
servicio sinsermezclada.
85
4 . 2 SISTEMAS TERMOSIFÓN.
Funcionamiento :Lossistemas determosifón trabajan
por diferencia de densidades, usando la diferencia de
temperatura paragenerar elmovimiento del agua através
delsistema.
Elsistemabásicamente esunradiador comoelquese
encuentra en los automóviles, el agua con mayor
temperatura sube y el agua con menor temperatura baja,
esta esladiferencia dedensidadespormediodelacual
elsistematrabaja.
El recorrido del agua en este sistema es el
siguiente:
1.- Sale el agua fria del tinaco hacia la parte de
mas baja del tanque de almacenamiento del sistema de
calefacción.
2.- Del Tanque deAlmacenamiento sale el agua fria
hacia lapartemasbajadelcolectorsolar.
3.-Dentro del colector solar el agua entra fria,y
amedida queelaguaeleva sutemperatura,va subiendoa
través del colector hasta alcanzar la salida del
colector.
86
4.- Salida del agua caliente del colector hacia la
partemasaltadeltanquedealmacenamiento.
5.- Salida del agua caliente hacia el boiler
existente odirecto a la tubería caliente para servicio
delosusuarios.
Todas las salidas de agua caliente deberán estar
perfectamente aisladas contra el medio ambiente ya que
en esta parte si no se aisla se presenta perdidas de
temperatura en esa parte y repercute en el rendimiento
generaldelsistema.
Como aislante en esta parte sepuede usar fibra de
vidrio, poliuretano en espuma, etc. lo mas recomendado
es usar poliuretano en espuma ya que se ofrece en
diámetros comunes de tubería, ypara su colocación solo
se cubre la tubería y se fija con una cinta que esta
incluidaensuventa.
En la Imagen 43 se indican las partes de las que
constaestetipodesistemas:
87
Agua,
fría
r
Agua
caliente
Tanque de
almacenamiento
de 60 o 70 litros
(ltn más alto
que el colector
aprox).
Agua
'fría
Imagen 43
Partesdeunsistematermosifón:
1.-Colector Solar (Planoode
Concentración).
2.-Tanquedealmacenamiento.
3.-EstructuradeSoportedel
tanque.
4.-TuberíadeAguaCaliente
5.-TuberiadeAguaFria
88
1.- Colector Solar (Plano o de Concentración) :En
esta parte del sistema se alimenta al colector con agua
fría, una vez que se calentó, por diferencia de
temperatura regresa al tanque de almacenamiento. Este
tipo de colectores se especifico en los capítulos
anteriores.
2.-Tanquedealmacenamiento :Losmateriales usados
para
este fin podrán
ser
"tinacos" de
lamina
galvanizada, recipientes de concreto odetabique,nose
deberá usar los "tinacos" comerciales fabricados de
plástico, ya que se deformaran con los cambios de
temperatura, dichos "tinacos" están diseñados para
soportar temperaturas de hasta 50 Grados Centígrados,y
generalmente los sistemas de colección de energía solar
para calentar agua caliente sutemperatura mínima esdel
orden de 45 Grados Centígrados de manera que en
cualquiermomento sesuperaran los 50Grados Centígrados
y en consecuencia el tanque sufrirá cambios de forma y
muyposiblemente fugasensusconexiones yjuntas.
Los tanques de lamina galvanizada son elementos
idealespara este finyaque soportan altas temperaturas
y selespuedeperforar endondesedesee.
Este tanque deberá de ser térmico, es decir deberá
deestar aislado contra cambios detemperatura delmedio
ambiente, esto sepuede lograr, con diferentes tipos de
89
materiales como son : Fibra de vidrio, Espuma de
poliuretano,Unisel,etc.
Este aislamiento es con el fin de que el agua
caliente conserve sutemperatura.
3.-
Estructura
de
Soporte
del
Tanque
de
almacenamiento : La estructura de soporte puede ser
alguna base de concreto o puede ser hecha exprofesa de
ángulo de acero para este fin, debe de ser capaz de
soportar el peso del tanque mas un factor de seguridad
por temblor,por queestetipode sistemas debedeestar
colocado en la parte mas alta para que pueda bajar por
gravedad elagua.
Además la estructura de soporte del tanque de
almacenamiento deberá de estar colocada muy cerca del
"tinaco" actual, para que las longitudes en tubería no
seanmas largos yel costo se incremente debido amayor
cantidaddetuberíautilizada.
La
estructura
de
soporte
del
tanque
de
almacenamiento es practico que también sea para el
colectorsolar.
90
4.-TuberíadeAguaCaliente :Llevadostuberíasde
agua caliente, una va del colector al tanque de
almacenamiento, la otra va del tanque de almacenamiento
alatuberíadeserviciodeagua calienteoalboiler
5.- Tubería de Agua Fría :Lleva dos tuberías de
agua fría, una es para alimentar el tanque de
almacenamiento,laotraesparaalimentaralcolector.
Ladiferenciadealturaqueexisteentreelcolector
y el tanque puede variar de diseñador en diseñador,
algunos deellosproponen 60centímetrosmínimo,algunos
otros recomiendanmínimo 1metro,enlasempresas quese
dedican a vender este tipo de colectores usan hasta 50
centímetros de diferencia de alturas, si el colector se
va a construir en algún taller de plomería y/o
carpintería se recomienda que se use 1 metro de
diferencia de altura entre el colector y el tanque de
almacenamientoparaasegurarelrecorridodelagua
Ya el sistema completo trabajando en una casa
habitación ydandoservicioaalgunosmuebles debañoes
mostrado en la Imagen 45,donde seindica con flechasel
recorridodelaguaenesesistema.
91
1.-Tinacotípicodeagua.
2.-Tanquedealmacenamientodeagua caliente
3.-Colector Solarplano.
4.-Muebledeservicio,regadera
5.-Muebledeservicio,fregadero
Calentador solar
Tanque de
almacenamiento
de agua calentada
solarmenle.
Tanque de agua
de servicio
Agua de
la redde
distribución
Azotea
Imagen 46
Comosealimenta elaguaatodoelsistema:
a.- Se alimenta agua fria a la parte mas baja del
tanquedealmacenamiento,
b.- Sealimentaelaguamasfriaalcolectorsolar,
c - Una vez que el agua incremento su temperatura
regresa a la parte mas alta del tanque de
almacenamiento.
d.- Distribución de agua caliente a la tubería de
servicio.
Para el dimensionamiento del sistema nos basaremos
en las tablas del 1al 6,mostradas en este Capituloen
lasección4.1CalculoyDimensionamientodelSistema.
-EjemploPracticoDeldimensionamientodeunSistemadeCalefacciónde
aguautilizandoEnergía SolaryColectoresPlanos.
Se necesita proveer de agua caliente a una familia
de 8 personas, en el mueble de la regadera a una
temperatura promediode 60GradosCentígrados utilizando
ColectoresdePlanos:
93
Datos:
Usuariosdelsistema :8personas.
Tipodecolector :
Plano.
Temperatura requerida:60GradosCentígrados.
Mueblesaservir :
Regadera
Solución:
Utilizando
la
Tabla
6,
determinamos
la
capacidad que deberá tener el tanque de almacenamiento
deacuerdoalnumerodeusuarios.
En este problema se requiere abastecer a 8
personas enelmuebledelaregadera,entonces usandola
Tabla
6, encontramos que necesitamos 300 litros para
abastecer a 8 personas, entonces el tamaño del tanque
deberá de ser de 300 litros, de esta capacidad son
comunes en lamina galvanizada, demanera que no hay que
hacer ningún ajuste en cuanto a la variación en el
tamañodeltanque.
Ahora encontraremos la cantidad necesaria para
satisfacer a los usuarios, y para alcanzar la
temperaturarequerida.
Utilizando la Tabla 1, encontramos el área
requeridaporelsistema.
94
Usamos la columna de 60 Grados Centígrados y
como necesitamos 300 litros,buscamos 300 litros en esa
tabla.
No hay ninguna coincidencia, entonces encontraremos el
árearequerida conunaregladetres,comosigue:
A 495 litros le corresponden 8m2, cuantos le
correspondena300?
Entonceshacemoslasiguienteoperación:
Areaenm2=300*8/495=4.84m2
Pero no es practico construir colectores de esa
medida,entoncesredondearemos estaáreaa5m2.
Podríamos construir 5 colectores de 1m2 cada uno,
pero tampoco es practico, lo mas recomendable seria
construir 2 colectores, de medidas iguales, entonces
tendríamos colectores de 2.5 m2 de área para cada uno,
para cubrir esta área por cada colector deberemos de
hacer cada colector de 1mx 2.5 m, yasi tendremos los
5 metros cuadrados cubiertos por los colectores solares
planos.
Como
lo mencionamos
anteriormente
todos
los
colectores deberán de estar orientados al sur para
recibirlamayorcantidadderadiación.
95
No es recomendable orientar los colectores hacia
algún otro lugar que no sea el sur, aunque se puede
hacer por cuestiones de estética se deberán de agregar
mas colectores para lograr el mismo efecto que si
estuvieranorientados alsur.
La Imagen 47 muestra un sistema de termosifón
construido en laboratorio y que esta actualmente en
servicio.
Imagen47
Este sistema es representativo de cómo quedarla la
instalación deun sistema queutiliza Energía Solarpara
calentar agua,nosepuede apreciar enesta imagen siel
tanque de almacenamiento esta aislado para que no sufra
decrementos de temperatura durante la noche, lo que si
96
sepuedeapreciar esquelatuberíaderegresoaltanque
dealmacenamiento noesta aislada,yesta tubería deberá
dé estar aislada para que una vez que alcance la
temperatura
requerida
no
sufra
decrementos
de
temperatura en su regreso al tanque de almacenamiento,
asimismo la tubería que va hacia el servicio del agua
caliente, esta deberá de estar aislada en su camino
haciaelboileradicionalexistente.
De otra manera el rendimiento del sistema se vería
reducido hasta en un 15%, ya que durante la noche las
temperaturas sonmuybajas,yestasafectan alatubería
que no este aislada de los cambios de temperatura del
medioambiente.
Solo deberán estar aisladas las tuberías que
conduzcan agua caliente, como la que va del tanque del
almacenamiento al colector solar y la que va del tanque
de almacenamiento al sistema de agua caliente, las
tuberías quenoconducen agua calientenotiene casoque
sean aisladas ya que no se lograra incrementar la
temperatura deningunamanera aislándolas,ysinembargo
si tendrán costo adicional que no repercutirá en ningún
beneficioalsistema.
97
4.3 CALCULO Y DIMENSIONAMIENTO
DELSISTEMA
Existen distintas formas de calentar el agua
mediante el uso de la energía solar, la más simple de
todas esextender unamanguera de jardin suficientemente
larga expuesta a la radiación solar, conectada al grifo
en uno de sus extremos, de tal manera que ésta se
mantenga siempre llena de agua para ser calentada y
luego recibirla donde se vaya a utilizar. Desde luego
esta esuna formapocousualypráctica deaprovecharla
EnergíaSolar.
Las
medidas
que
tomara
el
colector
están
determinadas prácticamente solo por la demanda del
sistema basada en el numero de usuarios y la radiación
dellugar.
La Tabla 1muestra la capacidad de calentamiento de
agua por metro cuadrado auna incidencia promedio enla
Cd.deMéxico,paracolectoresplanos.
98
Tabla1
2
Mde
Colector
Plano
2
4
8
12
16
20
24
Litrosideaguacalientepordia
40°
60°
70°
45°
65°
50°
55°
142
124
110
100
248
198
165
495
283
248
200
396
330
220
495
556
400
991
793
661
440
850
594
743
1486 1189
991
660
1982 1586 1322 1133
991
793
881
991
2478 1982 1652 1416 1239 1101
2974 2379 1982 1699 1486 1322 1189
La Tabla 2muestra la capacidad de calentamiento de
agua por metro cuadrado auna incidencia promedio enla
Cd. de México, para colectores de autocontenido, estos
h
valores son el 50% de los valores que son para
colectores planos,porque estetipodecolectores tienen
unrendimientomenor,porelvolumendeaguaquemanejan
E
en su interior, además que no cuentan con tanque de
almacenamiento, los tubos deben de sermas amplios para
almacenar elaguadeservicio.
Tabla2
Autocontenido
2—:—
-4-
12
20
40 °
45°
—gg
2TS
WE
743
33T
T7239
T7W7
T9H
397
5V5
793
mi
I7T9Ü
50 °
"~B3"
TÜ5
331
¥96
6FT
B25
391
55
7T
T¥2
27H
¥25
5F7
7Ü8"
H50
60
F2
T24~
2¥8
372
TO
62Ü
733
c
65
-55
TTÜ
22Ü
33Ü
¥¥T
551
55T
70
5ü
Iüü
2Ü01
297
337
¥95
99
Explicacióndelastablasdecalentamientodelitros
deaguacalientepordia:
En la columna de m2 semuestra el área que deberán
cubrir los colectores para satisfacer la demanda del
sistema.
Las columnas de litros de agua caliente por dia
muestra cuantos litrossecalentaran alatemperatura de
cadacolumna.
Porejemplo,siqueremos calentar 400litrosdeagua
a una temperatura de 60 Grados Centigrados, utilizando
colectores planos, usaremos la columna de 60 Grados
Centigrados, de la Tabla 1 correspondiente y nuestro
valor mas aproximado son 495 litros, estos valores ya
incluyen un factor de seguridad, de manera que no se
deberánincrementarenningúnporcentaje.
Con este valor de 8m2 calentaremos 495 litros de
agua en un dia,pero se necesitan solo 400, este valor
lo encontramos interpolando los valores obtenidos, la
interpolacióndehacedelasiguientemanera:
Regladetressencilla.
Si a 8 m2 le corresponden 495 cuantos le
corresponderán a400?
Laoperaciónseria 400x8/495=6.46m2
100
Pero como seria poco practico y muy problemático
diseñar una superficie de exactamente esa área, nuestro
valor lo redondearemos a 7m2 de área requerida para
cubrirlanecesidadde400litrosdeaguadiario.
Esta área podría ser cubierta con 2 colectores de
3.5m xlm
Las medidas de los colectores para su fácil
transportación, colocación, reparación y mantenimiento
se deberán de diseñar de medidas en las que sean
manejables debido a que los colectores de dimensiones
que superen los3mx2m,empiezan apresentar problemas
comoson :difícilmanejo,colocación,transporte.
De manera que para satisfacer la demanda de
captación de energía por el sistema se han de colocar
los
colectores
necesarios
para
cubrir
el
área
necesitada, estos se conectaran en serie, con una sola
entrada del liquido de trabajo y una sola salida del
mismoliquidocomolomuestra laImagen36:
Imagen36
101
De esta manera el sistema sin importar por donde
ingresa el agua al sistema de colección tendrá elmismo
recorrido el agua por tener una sola entrada yuna sola
salida,
ya
sea
el
sistema
termosifón, bombeo,
autocontenido, o de concentración, este sistema siempre
asegurara el calentamiento uniforme del liquido de
trabajo, y lo mas importante, en la salida del sistema
de colección será el liquido quemayor temperatura haya
alcanzado.
El numero de usuarios determinara al área de
colección siendo 1 m2 x persona, es decir, en una
familia de 4 personas, el área de colección deberá de
ser de 4m2, dividiendo los colectores en 2 colectores
de1x2m.
Aunque no siempre todos los diseñadores opinan lo
mismo, es una manera altamente segura de cubrir las
necesidades siseusa esetipode regla (lm2xpersona),
definitivamente el costo serámas alto que si sediseña
de acuerdo a las tablas mostradas en las siguientes
hojasdeestecapitulo.
La Tabla 3 muestra el área que deberá cubrir el
sistemadependiendodelnumerodepersonasyaplicación.
102
Tabla3
Capacidadennumerodepersonasa
las
Areaque
deberá
cubrirel
sistema
enM2
6
9
12
15
18
Bañode
regadera
yfregadero
(#
personas) (#personas)
4
6
9
6
12
8
10
15
12
18
Bañode
regadera
Bañode
regadera
fregaderoy
lavadora
(#personas)
3
4
6
7
9
Explicación:
El área que deberá cubrir el sistema en m2, es la
superficie que se deberá proporcionar a los colectores,
es decir, de esta área se deberán de construir los
colectores en el caso de que se compren prefabricados,
sedeberácubrirestaárea.
Baño de regadera (#de personas):Es el numero de
personas a las que dará servicio el sistema en regadera
aplicandoeláreaespecificadadecoleccióndeenergia.
Bañoderegaderayfregadero (#depersonas) :Esel
numerodepersonas alasquedará servicioelsistemaen
103
regadera y fregadero aplicando el área especificada de
coleccióndeenergía.
Bañoderegadera,fregaderoylavadora (#personas):
Es el numero de personas a las que dará servicio el
sistema en regadera, fregadero y lavadora aplicando el
áreaespecificadadecoleccióndeenergía.
Comopodemos ver elnumero de usuarios se disminuye
notablemente cuando se incrementan los servicios, la
Tabla 3 esta basada en consumos promedio y los valores
mostradospuedenvariasdependiendodelas costumbresde
cadafamilia.
El tanque puede tener cierta tolerancia a cuanto a
la capacidad de almacenamiento, pero no deberá tener
tolerancias en cuanto a la capacidad de almacenar
líquidos con altas temperaturas, este no deberá de
sufrir deformaciones a causa de altas temperaturas,
normalmente los tanques de almacenamiento o tinacos que
se venden en casas de materiales en México no son
capacesdesoportaraltastemperaturas.
La Tabla 4muestra la capacidad con la que deberá
contar eltanquedealmacenamientoparaproveer servicio
y capacidad suficiente dependiendo de la demanda de
usuariosymueblesenservicio.
104
Tabla4
Capacidad
del
tanque
enlitros
300
450
600
750
900
Bañode
Bañode
regadera
(#personas)
6
9
12
15
18
regaderay
fregadero
(#
personas)
4
6
8
10
12
Bañoderegadera,
fregaderoy
lavadora
(#personas)
3
4
6
7
9
Se especifica que el requerimiento por persona, se
puede
obtener
fácilmente
haciendo
la
siguiente
operación:
Si para 6 personas se requieren 300 litros para
obtener elrequerimientoporpersona sehace ladivisión
siguiente:
6personas /300litros=50litrosporpersona
Aunquealgunascompañíasdiseñansussistemas conel
valor de 30 litros de agua caliente por persona,
suponiendo que este es su consumo, los sistemas que
fabrican generalmente son de mas alta calidad que los
construidos en casa o en algún taller de plomería o
carpintería.
105
Estos sonvariados porque las compañías conocen sus
colectores y las temperaturas reales que pueden estos
alcanzarbajociertascondicionesclimáticas.
Perosiloscolectores ylossistemas seconstruirán
porprimera vez,entonces serecomienda usarlosvalores
arribamencionados.
Siloscolectores sonconstruidos enalgúntallerde
plomería o de carpintería y se quiere usar los valores
que usan las compañías que se dedican a fabricar
colectores, entonces los valores que deberán tomar son
lossiguientes:
Tabla5
Capacidad
Bafboe
deltanqpe
regadera
enlitros (#personas
300
450
600
750
900
10
15
20
25
30
Bañoderegadera
yfregadero
(#personas)
Bañoderegadera,
fregaderoy
lavadora
(#personas)
6
9
12
15
18
5
7
9
11
14
Los datospresentados en la Tabla 5sonoptimistas,
ya que el numero de personas a las que da servicio el
mismo sistema casi se duplica con lo valores que usan
las compañíasprofesionales ensistemas deenergía solar
106
si las precauciones y observaciones mencionadas en los
Capítulos de Diseño yConstrucción son llevados acabo,
se podria mejorar el numero de usuarios a los que da
servicioelsistemaenun20%mas.
Sepodrían tomar valores unpocomas conservadores,
queestén entre losrecomendados ylosquelas compañías
utilizan, la Tabla 6muestra valores interpolados entre
lasTablas4y5.'
Tabla6
Capacidad
del
Bañode
tanque
regadera
enlitros (#personas)
300
450
600
750
900
8
11
15
19
23
Bañode
regadera
yfregadero
(#personas)
5
7
9
11
14
Bañoderegadera
fregaderoy
lavadora
(#personas)
3
5
7
8
10
107
Tomaremos el primer valor para hacer comparaciones
entrelastresTablas,seriacomosigue:
EnlaTabla 1:Capacidaddeltanque=300litros
Personaspararegadera=6personas
En la Tabla 2 :Capacidad del tanque = 300 litros
Personaspararegadera=10personas
EnlaTabla3 :Capacidaddeltanque=300litros
Personaspararegadera=8personas
Loquepodemos ver es que con lamisma capacidad de
los tanques de almacenamiento, tenemos diferentes
capacidades en el servicio del sistema, en algunas
ocasiones son 6otras 8 otras 10,lo que se recomienda
es usar los valores intermedios para cuestiones de
diseño, aunque también dependerá de los materiales que
se hayan usado para la construcción del colector, por
ejemplo si se uso madera para la construcción del
colector, se tendrá una baja considerable en la
capacidad para sellar y existirán problemas frecuentes
defugasdeairecalientehaciaelexterior.
Pero si se construyo de lamina galvanizada o algún
otromaterial queesfácildesellar,elrendimientodel
colector será mas alto, y definitivamente alcanzar los
valores conlosquesediseñoserámasfácil.
108
Sielsistemaesubicadoenalgúnlugardentrodela
República Mexicana que no sea la Cuidad de México, los
valores de las Tablas 1 y 2, deberán de ser
multiplicados por los siguientes factores según sea la
Cuidad de la República, estos valores están en función
de la radiación promedio diaria recibida por Cuidad,
para algunos Ciudades que no estén dentro de la
siguiente lista sepuedeutilizar elmas cercano adicha
Cuidad.
Cuidad
F£actor
CuidadJuárez.
1.30
Mexicali,B.C.
1.23
LaPaz,B.C.
1.21
Hermosillo,Son.
1.22
Zacatecas,Zac.
1.20
Culiacán,Sin.
1 18
Torreón,Coah.
1 18
Chihuahua,Chih.
1 17
Guadalajara,Jal.
1 15
Durango,Dgo.
'1
18
Guanajuato,Gto.
1 .15,
Aguascalientes,Ags.
1 .14
Cuernavaca,Mor.
1 .12
Oaxaca,Oax.
1 .08
Acapulco,Gro.
1 .07
Tlaxcala,Tlax.
1 .05
109
Puebla, Pue.
1 07
Matamoros,Tamps.
1 07
Culiacán,Sin.
0 98
Mérida,Yuc.
0 95
Tuxtla, Gutz.
0 95
Saltillo,Coah.
0 95
Veracruz,Ver.
0 93
Monterrey, N.L.
0 89
Porejemplo:
El sistema se instalara en Cuidad
Juárez, entonces el factor a usar
seria:
F= 1.30
Esdecir seincrementaun 30porciento
el sistema, y la Tabla 1 quedarla de
lasiguientemanera:
Tabla 1ModificadaparaCuidadJuárez
M2de
Colector
Plano
2
4
8
12
16
20
24
Litrosdeaguacalientepordia
40°
55°
60°
65°
45°
50°
322
257
143
185
161
215
644
322
286
515
368
429
644
572
1288 1031
859
723
858
1932 1546 1288 1105
966
2577 2062 1719 1473 1288 1145
3221 2577 2148 1841 1611 1431
3866 3093 2577 2209 1932 1719
70°
130
260
520
772
1031
1288
1546
110
Si el
sistema
se
instalara
Cuernavaca, Morelos,
en
entonces el
factorausarseria:
F= 1.12
Esdecir seincrementa un 12porciento
el sistema, y la Tabla 1 quedarla de
lasiguientemanera:
Tabla 1ModificadaparaCuernavaca,Mor.
M2de
Colector
Plano
2
4
8
12
16
20
24
Litrosdeaguacalientepordia
55°
60°
40°
45°
50°
159
278
222
185
139
317
554
444
370
278
623
554
1110
740
888
952
832
1664 1332 1110
2220 1776 1481 1269 1110
2775 2220 1850 1586 ! 1388
3331 2664 2220 1903 1664
65°
123
246
493
739
987
1233
1481
70°
112
224
448
665
888
1110
1332
111
CAPITULO
CINCO
COSTO-BENEFICIODEL
SISTEMA
112
1
Costo - B e n e f i c i o d e l
Sistema Convencional y d e l
Sistema de Energia Solar
ElconsumopromediodeGasL.P. enunafamilia,
conunboiler automático,para calentar el agua,en
su aseo personal diario, es de aproximadamente el
±80 % del consumo total de dicho energético de la
capacidad de su tanque estacionario y el ±20 %
restanteseconsumeenlaelaboracióndealimentos.
Entonces silogramos reducir ese±80%hasta lo
masminimoposible,nosahorraríamosel±80%deeste
energético,queredituarla enunahorro significable
ya que el gasto de este energético es constante
debido al tipo de vida que estamos acostumbrados a
llevar,hoy endia, lamayoría de losmexicanos usa
esteenergéticoparasuslaborescotidianas deaseo,
y además este energético sufre constantemente
incrementos en costo debido a la permanente crisis
petrolera.
Sabiendo lo anterior y que este energético es
no renovable, que está en vias de extinción y que
puede ser sustituido por un energético que es
"gratis" yrenovable, esnecesario hacer un estudio
deloquecuestaimplantarunnuevosistema quenos
beneficiarla,parasabersirealmenteesconveniente
113
modificar el tipo de energético ( Gas L.P.), y
emigraraunsistemadeconsumodeenergíausandoun
energético diferente al que actualmente usamos,las
ventajas que obtenemos sonnotables,no tiene costo
y nunca lo tendrá, no esta sujeto a ninguna crisis
económica, es accesible a todos los habitantes del
planeta,no contamina,noespeligroso de usar como
elGasL.P.,esdecirnopuedecausarningúntipode
explosión.
Los calentadores solares de agua domésticos
varian en volumen y tamaño recomendándose según el
número demiembros que integran la familia. Existen
módulos desde 200 Its. de capacidad hasta los muy
grandes de 1500 Its aprox., como se vio en el
Capitulo4SistemasdeCalefaccióndeAgua.
Parapoder llevar a cabo un estudio de CostoBeneficio se deberá suponer la demanda es decir el
numero de usuarios al que va a esta sujeto el
sistema, para que de esta manera poder aplicar
costos de diferentes energéticos para producir el
mismoservicio (CalefaccióndeAgua).
114
Para hacer nuestra comparación la demanda
supuestaseráde:
NumerodeUsuarios=5
TipodeServicio
=Regadera
Existen2opciones:
LaPrimerOpción :
Será si el lugar donde
se instalara el sistema no cuenta con ningún tipo
sistema de calefacción de agua existente, en este
caso se hará una comparativa de los costos de una
instalación de Gas L.P. y los costos de una
instalación de Energia Solar para Calefacción de
Agua.
La Segunda Opción :Será si el lugar donde se
va a instalar el sistema de Energia Solar ya cuenta
conunsistemadecalefaccióndeagua,GasL.P.,que
eslamayoríadeloscasos.
Para ambos casos el costo de la instalación de
un sistema solar es elmismo, no importa si cuenta
con un sistema de calefacción de agua o no cuenta
con ningún sistema, de manera que como primer paso
115
se obtendrán los costos de un sistema de Energia
solarpara calefaccióndeagua.
El primer parámetro que se puede tomar es el
costo comercial de un sistema de.calefacción de
Energia Solar, aunque se puede autoconstruir el
sistema de calefacción para utilizar Energia Solar
no se hará con costos de sistemas autoconstruidos
porque pocas personas tienen los elementos para
construir
un
sistema
de
Energia
Solar,
posteriormente se analizaran los costos de un
sistema autoconstruido, si el estudio se hace con
costos de autoconstrucción el sistema convencional
deGasL.P.estarlaendesventaja,porquenoexisten
sistemas de autoconstrucción de este tipo de
sistemas porque requiere el sistema convencional de
GasL.P.demaquinariamuyespecializada.
El costo de un sistema de Energia Solar son
variados porque aunque se limita a una cierta
demanda
de
usuarios,
existen
diferentes
comercializaciones de estos sistemas,por ejemplo:
Existen "kits", queesel equipo completo yqueuno
lo tiene que instalar, pero este tipo de
comercialización no entrará en nuestro estudio ya
que no es completo el costo porque faltarían los
costosdeinstalacióndelsistema.
116
Quedan lossistemas que son comercializados por
compañías que ofrecen el servicio completo, la
instalacióndelsistemaylaventadelequipo,estas
compañías son realmente pocas, en la Cd. de México
existen3compañíasqueofrecenesetipodeproducto
aunque se dedican al desarrollo de Energía Solar
algunas no tienen la solución para este tipo de
sistema osimplemente están dedicadas aotras áreas
delaEnergíaSolar.
El costo promedio estas compañías es de
14,000.00 Pesos , diseñado para un sistema con la
demanda especificada de 5 usuarios, este precio
incluye el flete del equipo hasta la ubicación
dentro del área metropolitana en el caso de las
compañías ubicadas en la Cd. de México y para el
caso de las compañías ubicadas en el Estado de
Morelos,generalmenteaceptanqueelfleteseahasta
laCd.deMéxicosincostosadicionales.
El sistema aunque en diferentes compañías se
cotizó, todas recomendaron el mismo numero de
colectores,
a
diferencia
del
tanque
de
almacenamiento yaqueestetuvopequeñas diferencias
encuantoalacapacidadperonoinfluyómuchoenel
costo final del sistema, asi que consta el sistema
cotizadode:
117
1Tanquedealmacenamientode300Litros
2Colectores Solares 4m2deárea
1BaseparaelTanqueyColectores
La Mano de Obra necesaria para la instalación
delsistemaymateriales adicionales necesariospara
la instalación u puesta en servicio del sistema
(soldadura,tuberíaextra,etc.)
El costo incluye la instalación, puesta en
servicio ylautilidad porparte del contratista en
el sistema, asi que no se requiere costos
adicionales.
El insumo no tiene ningún costo ya que es la
radiación que todos los días recibe la
superficie
terrestre.
De manera que no habrá gastos adicionales o
incrementos debido a crisis económicas en los años
siguientes de la vida útil del sistema de Energía
Solar.
Elcostodeunsistema convencional esdecirde
Gas L.P. incluyendo mano de obra, instalación yla
tubería necesaria para llevar a cabo la instalación
del sistema esde : 4570.00 Pesos aproximadamente,
mas adelante sedetallan los costos de este tipode
sistema.
118
Ademásdequeelinsumoesta sujetoacualquier
cambiopolitico,económicoysocial.
Esdecir,enningúnlugardonde seha instalado
un sistema de calefacción convencional de Gas L.P.
se ha pagado el mismo precio por el insumo en dos
ocasiones diferentes, ósea, se carga el tanque
estacionario de Gas L.P., se acaba, y la siguiente
vez ya no cuesta lo mismo este insumo, ósea que
tiene incrementos constantes, debido a las causas
mencionadas enelpárrafoanterior.
Cada vez que el petróleo sube, el Gas L.P.
también sube proporcionalmente al incremento que
tuvoelpetróleoyaqueesunderivadodeeste.
Los precios del gas y otros insumos derivados
del petróleo son dictados por PEMEX y son
verificados por la PROFECO en cada compañía que
suministra Gas L.P. para que este precio no sea
alterado.
Ahora veremos cuanto cuesta en promedio un
sistema de calefacción usando Gas L.P., este costo
definitivamente puede variar ya que depende del
lugar donde se compren losmateriales y la compañía
queloinstale.
119
Para llevar a cabo dicha instalación del
sistemasenecesitan:
1Tanqueestacionario 5001ts
1CalentadordeGasL.P.
2728.00
1516.00
ManodeObra
1500.00
1
Materiales adicionales (tubería llaves de
paso,etc.)
326.00
Entotalsuma :
4570.00
Ahora que ya tenemos los costos de ambas
instalacionespodemoshacerunacomparación através
deltiempodeambossistemas.
Datos:
SistemaConvencional:
4,570.00
Sistema conEnergía Solar: 14,000.00
El sistema convencional necesitara alimentarse
con insumos que están sujetos a incrementos en
precio,encualquiermes,dehechocadamesvariael
precio del Gas, este precio es dictado por la
PROFECO mes con mes y tiene incrementos o
decrementos variados, para estos datos se tomaron
CostosdelGasL.P.delaRevistadePEMEXde 8años
atrásalafecha.
120
Esta manera demedir la variación del costo del
Gas L.P. fue tomada porque no es objeto de esta
tesis
presentar
comportamiento
un
análisis
del Gas L.P.
económico
en
los
del
8 años
siguientes.
Ahora revisaremos la Primera Opción, que es
donde no se tiene ninguna instalación y se va a
añadir un sistema de energía solar o un sistema
convencional.
Consideraciones de esta opción :
ra el Sistema de Energía Solar
Vida útil del sistema de Energía Solar
Costo del sistema
:
8años
14,000 Pesos
=1Bimestre
Bimestres apagar el sistema
ra el Sistema de Calefacción Convencional
=4750 Pesos
Costo Inicial del Sistema
=500Litros
Capacidad del Tanque Estacionario
=80%
Uso del Tanque para calentar agua en%
Uso del Tanque para calentar agua
=400Litros
en Its
=8años
Vida Útil
121
La carga del tanque de Gas L.P. se hará
Bimestralmente considerando 400litrosdestinadosal
boiler, que es el 80% de la capacidad del tanque
estacionario, y que es el promedio usado por
familia.
Las siguientes tablas muestran los cálculos y
datos que se obtuvieron para poder hacer las
comparaciones.
Comoseobtuvieronlosdatos:
PreciodelGas 1.84 enFebrerode1999
Porcentaje de incremento anual : Dividiendo los
preciosentresusrespectivosaños.
Ejemplo :Preciode1990=$0.212
Preciode1991=$0.235
Divisiónde :(0.235/0.212)=1.1085
Restade :1.1085-1=0.1085
Multiplicación de=0.1085x100=10.85%
Porcentaje de incremento bimestral : Una vez
obtenido el porcentaje de incremento anual, este
valorlodividimosentre6.
122
Ejemplo:
PorcentajedeIncrementoanual=10.85%
Porcentajedeincrementobimestral=10.85%
6
Porcentajedeincrementobimestral=1.81%
PreciodelGasconincrementos:
(1.81%x1.84)+1.84 =$1.873/Litro
Entonces $1.873/litro seria el precio del
siguientemes.
Esta operación se repite hasta llegar al final
delavidaútildelsistema.
Cuanto costaran los 400 litros de Gas para ser
usadosenelboilerlasiguientevezquesecompre:
$1.84/litrox400litros=$736
Para el siguiente mes se hace con el nuevo
precio,queseria:
$1.873/litrox400litros=$749.3
123
Proyección ados años de los costos acumulados
de un sistema de Gas L.P. (mas costo de inversión
dondeaplique)
ParaelPrimerMes=$736
ParaelSegundoMes=$736+$749.3=1,485.2
Yasiescomosevanacumulando losmeseshasta
terminarenlavidaútildelsistema.
El mantenimiento del sistema de Energía Solar
tiene costo minimo, ya que este se lleva a cabo
limpiandolacubiertadecristalconjabónusandoun
cepillodecerdassuavesounaescoba,estecostose
considerará comosigue:
Jabón
4Pesos
Escoba
10Pesos
ManodeObra 36Pesos
Total
50Pesos
Lafrecuencia deestetipode mantenimientoes
bimestral,entoncesbimestralmente seacumularanlos
50 Pesos que corresponden al mantenimiento del
sistema deEnergia Solar.En el sistema deGasL.P.
elmantenimientosellevaacabodespuésdelos 10o
12 años dependiendo de la calidad del equipo
adquiridoydelainstalacióndelequipo,asiqueno
seacumularámasqueelcostodelenergético.
124
C A L E F A C C I Ó N DE A G U A U T I L I Z A N D O E N E R G Í A
SOLAR
Tablas de DatosAños 1y2delaSegunda Opción
Inversion InicialEnergíaSolar
Inversion InicialGas L.P.
$14,000
$0
Año Número
1
2
3
4
5
6
7
8
Añosdesdequesetomo referencia
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
Preciosanualeshistoríeos$/Litros
0.2120
0.2350
0.3550
0.5500
0.5720
0.9480
1.5810
1.3260
1.8400
10.8%
51.1%
54.9%
4.0%
65.7%
66.8%
-16.1%
38.8%
Porcentajedeincremento anual
Año1
Bimestres
Porcentajedeincremento bimestral
PreciodelGascon incrementos
Porcentajedeusodeltanque
Litrosparaser usadosenboiler
ProyecciónadosAñosdecostos
acumuladosdeunsistemadeGas L.P.
Cuantocostaranlos400Its de Gas
para
ser usadoenelboiler lasiguientevez
quesecompre
1999
Año2
1
1.81%
$1.84
80%
400
2
1.81%
$1.87
80%
400
3
1.81%j
$1.91
80%
400
4
1.81%
$1.94
80%
400
5
1.81%
$1.98
80%
400
6
1.81%
$2.01
80%
400
7
8.51%
$2.05
80%
400
8
8.51%
$2.09
80%
400
9
8.51%
$2.12
80%
400
10
8.51%
$2.16
80%
400
11
8.51%
$2.20
80%
400
12
8.51%
$2.24
80%
400
$736
$1,485
$2,248
$3,025
$3,816
$4,621
$5,440
$6,274
$7,124
$7,989
$8,869
$9,765
$736.0
$749.3
$762.9
$776.7
$790.7
$805.0
$819.5
$834.4
$849.5
$864.8
$880.4
$896.4
INSTITUTOTECNOLÓGICO DELA CONSTRUCCIÓN
MEXICO
C A L E F A C C I Ó N DE A G U A U T I L I Z A N D O E N E R G Í A
SOLAR
Tablas de DatosdelosAños 1al4 dela Primer Opción
Año1
Bimestres
Cuantocostara el80%deGaspara
ser usadoenelboiler lasiguientevez
queserecarge
CostosAcumulados deGas L.P.
Maslainversion
Litrosquesecompraranpara
cubrir lademanda
Porcentajedeusodeltanque
PreciodelGascon incrementos
Porcentaje deincremento bimestral
Año 2
4
3
6
5
8
1
2
7
9
$736.00
$749.31
$762.86
$776.65
$790.69
$804.99
$819.55
$834.37
$5,486
$6,235
$6,998
$7,775
$8,566
$9,371
$10,190
$11,024
10
11
12
$849.45
$864.81
$880.45
$896.37
$11,874
$12,739
$13,619
$14,515
400
400
400
400
400
400
400
400
400
400
400
400
80%
$1.84
1.81%
80%
$1.87
1.81%
80%
$1.91
1.81%
80%
$1.94
1.81%
80%
$1.98
1.81%
80%
$2.01
1.81%
80%
$2.05
8.51%
80%
$2.09
8.51%
80%
$2.12
8.51%
80%
$2.16
8.51%
80%
$2.20
8.51%
80%
$2.24
8.51%
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
$912.58
$929.08
$945.88
$962.98
$980.39
$998.12 $1,016.17 $1,034.54 $1,053.25 $1,072.29 $1,091.68 $1,111.42
$15,428
$16,357
$17,303
$18,266
$19,246
$20,245
400
400
400
400
400
400
400
400
400
400
400
400
80%
$2.28
9.15%
80%
$2.32
9.15%
80%
$2.36
9.15%
80%
$2.41
9.15%
80%
$2.45
9.15%
80%
$2.50
9.15%
80%
$2.54
0.67%
80%
$2.59
0.67%
80%
$2.63
0.67%
80%
$2.68
0.67%
80%
$2.73
0.67%
80%
$2.78
0.67%
Año 3
Bimestres
Cuantocostarael80%deGaspara
ser usadoenelboiler lasiguientevez
quese recarge
CostosAcumulados deGas L.P.
Maslainversion
Litrosquesecompraran para
cubrir lademanda
Porcentajedeusodeltanque
PreciodelGascon incrementos
Porcentajedeincremento bimestral
19 99
Año4
$21,261
$22.295
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LACONSTRUCCIÓN
$23,348
$24,421
$25,512
$26,624
MEXICO
C A L E F A C C I Ó N DE A G U A U T I L I Z A N D O E N E R G Í A
SOLAR
Tablas de DatosdelosAños5al8delaSegunda Opción
Año 5
Bimestres
26
25
27
Año 6
28
29
30
31
32
33
34
35
36
Cuantocostarael80%deGaspara
$1,131.52 $1,151.98 $1,172.81 $1,194.01 $1,215.60 $1,237.58 $1,259.96 $1,282.74 $1,305.94 $1,329.55 $1,353.59 $1,378.07
ser usadoenelboilerlasiguientevez
quese recarge
CostosAcumuladosdeGas LP.
Maslainversion
Litrosquesecompraran para
cubrir lademanda
Porcentajedeusodeltanque
PreciodelGascon incrementos
Porcentaje deincremento bimestral
$23,005
$24,157
$25,330
$26,524
$27,740
$28,977
$30,237
$31,520
$32,826
$34,156
$35,509
$36,887
400
80%
$2.83
11.0%
400
80%
$2.88
11.0%
400
80%
$2.93
11.0%
400
80%
$2.99
11.0%
400
80%
$3.04
11.0%
400
80%
$3.09
11.0%
400
80%
$3.15
11.1%
400
80%
$3.21
11.1%
400
80%
$3.26
11.1%
400
80%
$3.32
11.1%
400
80%
$3.38
11.1%
400
80%
$3.45
11.1%
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
Año7
Bimestres
Año8
Cuantocostarael80%deGaspara
$1,402.99 $1,428.35 $1,454.18 $1,480.48 $1,507.25 $1,534.50 $1,562.25 $1,590.49 $1,619.25 $1,648.53 $1,678.34 $1,708.69
ser usadoenelboiler lasiguientevez
quese recarge
CostosAcumuladosdeGas L.P.
Maslainversion
Litrosquesecompraran para
cubrir lademanda
Porcentajedeusodeltanque
PreciodelGascon incrementos
Porcentaje deincremento bimestral
1 999
$38,290
$39,719
$41,173
$42,653
$44,160
$45,695
$47,257
$48,848
$50,467
$52,116
$53,794
$55,503
400
80%
$3.51
-2.69%
400
80%
$3.57
-2.69%
400
80%
$3.64
-2.69%
400
80%
$3.70
-2.69%
400
80%
$3.77
-2.69%
400
80%
$3.84
-2.69%
400
80%
$3.91
6.46%
400
80%
$3.98
6.46%
400
80%
$4.05
6.46%
400
80%
$4.12
6.46%
400
80%
$4.20
6.46%
400
80%
$4.27
6.46%
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LACONSTRUCCIÓN
MEXICO
La primer gráfica muestra el comportamiento de
losdosprimeros años de ambos sistemas,porque dos
años?, porque en dos años los costos de ambos
sistemas se igualan y en ese momento empieza el
beneficio.
Esta gráfica esta basada en bimestres, para
todas las gráficas se tomaron costos históricos de
Gas L.P desde 1991 hasta 1998, este periodo
comprende los8añosdevidaútildeambossistemas.
125
C A L E F A C C I Ó N DE A G U A U T I L I Z A N D O E N E R G Í A
SOLAR
PrimeraOpción:GráficaComparativa BimestraldeCostosenambosSistemas
Cuándo EmpiezaelBeneficio?
$14,000
IB
B
B
a
'
H
1
B
B
B
$12,000
$10,000
Monto
$8,000
$6,000
$4,000
$2,000
Inversion
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
—•—CostosAcumulados $0
delSistemadeGasLP.
$4,750
$5,486
$6,235
$6,998
$7.775
$8,566
$9.371
$10,190
$11,024
$11.874
$12.739
$13.619
$14.515
—B—CostosAcumuladosdel
SistemadeEnergiaSolar
$14,000
$14.050
$14,100
$14,150
$14,200
$14.250
$14.300
$14,350
$14,400
$14,450
$14,500
$14,550
$14,600
Bimestres
1999
INSTITUTOTECNOLÓGICO DE LACONSTRUCCIÓN
MEXICO
Como se aprecia en la gráfica anterior los
costosseevitanapartirdelfinaldelsegundoaño,
estoesporqueelgastoquesetienequehacerenel
sistema deEnergía Solar es enuna sola exhibición,
con el sistema convencional también es una sola
exhibición pero existen costos adicionales alosde
la instalación, como losdel Gas L.P., al contrario
en el sistema de Energía Solar no se tienen gastos
adicionales a excepción del mantenimiento que es
mínimo.
La siguiente gráfica muestra el comportamiento
económico de ambos sistemas durante suvida útil,8
años.
127
C A L E F A C C I Ó N DE A G U A U T I L I Z A N D O E N E R G Í A
SOLAR
PrimeraOpción:GráficaComparativaAnualdeCostoen
ambosSistemas DurantesuVida Útil
$70,000
$60,000
$50,000
$40,000
Monto
$30,000
$20,000
$10,000
$0
GasL.P.
EnergíaSolar
Inversion
1
$4,750
$14,000
$9,371
$14,300
8
$14,515
$14,600
$20,245
$14,900
$26,624
$15,200
$33,727
$15,500
$41,637
$15,800
$50,445
$16,100
$60,253
$16,400
GastosdeCombustibleenAños
1 999
INSTITUTO TECNOLÓGICO DELA CONSTRUCCIÓN
MEXICO
En la gráfica anterior observamos que en el
segundo año de uso los dos sistemas se igualan en
costo, pero el sistema de Gas L.P. sigue
incrementando sus costos debido al combustible que
se tiene que proporcionar para que este sistema
sigafuncionando.
Al final de los ocho años que son suvida útil
de ambos sistemas, los costos que se han generado
por concepto de combustible son exageradamente
altos, llegando a ser 379%mas de lo que costo el
sistemadeEnergíaSolar,esdecir casicuatroveces
(3.79veces)elvalordelsistemadeEnergíaSolar.
129
C A L E F A C C I Ó N DE A G U A U T I L I Z A N D O E N E R G Í A
SOLAR
Primera Opción :Gráfica de Costo alfinaldesuVida
Útilenambos Sistemas
$60,253
$60,000
m\mw*--m
*
++ m h+ ú++ *
f+ * : * ± m ¡
B B. B +
•
•
•
r
^
a
a
-I* H • h 4 - » 4 * " - » " - " " - » " . . . . . . B - . B - - . B - B 4 i B
F • 4• • - . • • - * • • •
•
a
r
•
a h • + • + + •
•
••r •
h 4- b 4i 4- -J L a. a
h + •
•
B 4 ¡ T B 4 4 I - L | '
v
h • h r h B- *
F+
T
TB• -
r
a
F 4 i
T
•
•
•
F
^
+
•
B B - B - B B - B
+ T++ H
B
l +r
B F B J . B - B B Í B Í B B Í B 4 | B
B- B- B B- B T B
b 4 - F * 4 - 1 4 b F 4 - » "
<r a- B 4• F 4-+ri
a- 4• 4-
F-
4
4
4 - + + d b+ F h+ B
+
B.
B
h
-
i
B
-
i
a
-
h
-
r
B|
+
4- F h + - 4 h
B h
Ih - B
B-ri
- B 4 - B 4 - 4 - B
1 * 4 -
F * " 4 4 - " " 4 " 4 4 - " " - - » J . B i . .
•• • - • - l b b 4 4 - - 4 i 4 - | - b h - - 4 - | 4 - + . .
F+
4 h h 4- 4
4- •. • +
-
r
-
B 4- B F 4 * J
F 4- * F h
i
-
*
-• + • + • "
4- • 4
B- ri BI B- 4 ri
B- P + +
- 4 - 1
.L
J
+
,
B
B
B
B ^
+
4 + - - " - - » 4 " - » "
J
B
^
f
^
B
^
B
I
B
-
•
B
.
•
•
•
•
B T
•
r
4
B-
4- 4 h
4 1
*
-i b
fa
• fa
- ri
4 H
r + *
4 - b h - 4 - b 4
a
B. B- B B- B Bi B •
P
4- •.
•
b r b4 rF
h a - H + + l ri
+ F F+ *
- i -* • 4- H • •• +
h x
+ . B J .+ B . B J . B 4 I B
r +r
L B . B . B B I B B I B ^ B I B B I
•
+ >+ ^
+
ú* ú *
4 +b 4 -+ " 4 - 1 4
F - •• • J . B. B r B m m w r m \ ú * w k
•• +
h
• h
•
•
•
• J B1 B B T B T B b + h
B
•
F T B 4 - 4 - B 4 4 "
•
B
•
•
B Bi B- B
•
B
i
-
Í
T
B
T
r
B
i
-
|
r
4
-
i
B
*
4
l
-
*
+h
B
-
P
4
-
P
"++•
T
•
L
+
t
-
"
-
4
+h
^ +• -
H
+
B
vi-»»;-:-
F¥
h •
"
L
4
-
h 4+ F
h B 4- • p - . • - . 4P - i * * P 4 • • -• 1 " 4
•
4
I
B
•
X
••
|
B
b
B
B
B
b
B
B
$50,000
P '
F T
'+ " ' * ' '
+"
B
b
v
T
B-
P
P
b
*
•
b
¡
'
4
*
•
"
*
¡
•
•
B
i
'
4
•
•
b
B
-
'
•
4
- "
'
l
B
' ' " ' ' " " '
• • ' • • ' • •
-
r
i
4
B
-
4
#
B
-
|
4
4
B
i
•
b
•
B
.
B
4
J
B
r
BTB."B
B
•
B
4 | B+r T
r
r
B
B
*
|
T
4
B
F
+ + - p '+
•*• I * 4 - *
r
4 • • • ^• • • • •
r'-V • "
b
¡
J
I
b
-
.
l
4
J
I
a
l
+
J
i
AV * * * -F***-***^-*-* - '• * - '•F
B
.
I
B
I
B
.
B k•
B
1
"-_4 •
*
•
•
*
•
_
*
"
_
"
"
Í
B
*
B
I
B
-
4
I
B
1
B-
_
'b
- B 4
V
B B- B | - +
b
B
«
F
|
.
|
.
.
*
.
F4
ri + 4 4 + 4 ^ 4- • H 4 - + 4 L _
* + > " ,+, H d . . . . . ú + r . r
.
Bi ri Bi ri ri B- 4
B - ' B Í
4- B- F
h
-
-
'
-
4
I
-
+
b
4 -a-4#BI - F# Ib F F. • - • • • P 4 P - » " " P 4 " F
B . B # | - 4 B l rB i 4¡
4 al B
b l 4 b * 4 P 4 4 b 4 P 4 4 4 4 ¥" • F
F• •
• • • •
riBlb4PP""rl4''44'4-''"
• • • - É " « - 4 - « -
_
_
_
_
-
-
. b _ É_
_
,
4 BP ' 4 4 +
B 4, 44 4* _ 4 " 4_ 44
B
* , • 4• *_ "• _ •
h Bi B- 4¡ B •
•
h 4
riH#b4
+ ri*
4 + b 4 bI
I
'
l
l
b*
'
ri 4
-
-
"
"
"
*
*
"
*
' _ + •
J * I J f l Í Í É t t f h É t B Í t 1 É t l l l 1 f l f l 1 I
v b b b r i b * r i B i * b b b 4 * b 4 V 4 - 4 # 4 ' 4 P ^ V P 4 V * V
É
l . l . f . 4 . 1 Ff f 1 . ' ' • _ • ' _ • _ * _ ' _ •
. _I JI *É Vl Pl *I 4r *l PI -t -t +f *l PI *I
• ri b
* 4 W4 4
Í V T \
P
v:'>:'_-»x-::%'_->x-:":-»X':>:-:
* * + 4" 4 4
• » : •
V."*
- »- -- - - . - • . • -
$40,000
* . - . *
- * .
'.'».».-
b
r l r i 4i
b
*
l ' j '
4 b+ 4
f l
B. J ¡
.'.•-'.'.".•.'.•-•.'.•.-.•.•.'-•.•.'I-.->
+
*
- , - - , . - % - » . » * • . _ »
' _ - BL
- •*
-| b
-V-'.'
- - .
*
.--
4
_ i mm mm * m m • .
* *
» * v
fr*b*d
* _ •
•
•
•
•
«
•
•
•
m* . • i • ^ j . .
h * v w* m i M
A• •»•• > • > _ > ' & < • > J» /
-
*
"
*
•
*
*
*
,
*
m
v
r
.
.-. * . - . - - . * - .
. - ~ * ^ "^ " ^ - ^ - . - _ - . • ^ - J -.-
• - » . - . - . - «.-- .
•
A
* - ' . - - ' . - '
fr*_Pfr4_fr_-V«P*VPP4VVV*+'+T
•-"-•.:-.•>
.'.•.•_•_•.'•,•_•.',•_•.•_
_ . . . - .
-_.'_.•."_.-_.*_.•_"_.'_.•_•_•_.*_•.'_.•_•_.•_•
1
b r i á l b l B l r 4 b 4 B l b b 4 b 4 b B B i B |
* b P F B l P 4 b 4 4 4 J P 4 É * P P B | b 4
P
* b * M M* i
-i .1 b 4 • b *
—
%,
. . . . . . .<.','.*.\->M
' . • . • . • . ' . ' . '
- " "
m . m m• i »v i . • . » •
*
T
" . • ^ • . ' , ' . ' . • , " . • . • . " , • - • - ' ri
, •4i a-
' 'F 4
"
4
h
W F 4
ú 4 4
p
B
- "1 •B •I •B •P • I -B • 1 • B • - - 4 • B • - • 4 4 4 4 P B I
4i
F *1
4
• fa
d
• ri • r • - i ri
b 4-
B
-*-**•
4 WI 4 4 44- F
P + • - •• P
F
B . ^ B I B - B I B I B B I B B I B - B r B I B - B 4 B - B +
- B T - Bb - 4B h- 4
V V
b 4 b b
+ l 4 l 4 4 + 4 4 b P " . p . 4 b |
F 14 BP - " 4 > - B a i B . d b B - b a i l b r i b B - a r b b l 4 B - B - l
B
b + 4 b 4 P " I P I 4 4 4 , 4 P " 4 B . J B i B i j B i * d B i B - riBIB-4lB-B-4B-BIBIB-4#B-4-44B-4P>444F>
4 i B - B - 4 B - * * B - 4 B ' B +
4 4 B - 4 P " 4 4 4 F " - " r F
F 4 t V •
B
•
B
-
B
p
B/B." B •
J
T
* • •" • • * ' + • *
B
V**-
b b J a . b b - i b H 4 i b 4 i b . 1 4 . F 4
<ri
« +B b
I B. - l B b B - I -^ 4
I B- - bB b- 44 B4 1 - B 1
- B B
4 1 B
'
a . B J . B - - i B i B - B + - + - i b B - - j B i B - B B i B 4 •" •
ribh4l4
+ P 4 l 4 4 - - J 44- 4-J -4>4P-> P
" •4
- - - h
• "-]
- i h 4¡ 4- B
4 i . " B "+J # " | " B '+' B . ' J
4+l
B
•*r-*"lO.*I+! ' * ' - •X ' - ' V " I " - ''
-••-.•->:•:•:•>.:-x-.'.•
+
T ' B
+ H " . A 1 . B J B B- B B Bi B B B • • •- - 1 m. * Ú B B - B V + B - r r i 4 + + 4 + B - b ' " P • *
. b . 4 4 4- 4h 4 I 4 - | 4 . F 4 +
4 -P -4 4" 4> "4 -' 44 4 4- r- - »+- +- , b+- * * " H * b * * * b B - B l B * " , 4 " , B l B b B B l * p B 4 * b
ri 4¡ B T • B - 4 , h + l + I - P 4 '
r 4 á l B - B - B I B I B - ^ B I B - B — -• -- aT - I
b B - B b b 4 B - B 4 - b 4
b4 +b 4
- i 4 • 4ribB-a-BB-b4i
V
B
' * !B
T
• *• r
1 • 4-
b
'
r
'
d 4¡ + - +
h 4¡
I
->:-:->"-'-'* . * . * * _ • _ * **
Mo
la, ooo
^
$16,400
$20,000
$10,000
!
•. J b b
B
X
^ * • ! * • * > ' • ! ál
• * > - " " h » * > • _ * » _ ^ » •_ * _ > • ' « • ' b b b á l l b l
l b J 4 b 4
• T b ál • B T H B T ^ H 4 c [ b • • B T H ^ • b
4 4 P b b b - - 4 P 4 - l - >
h b á l b b b b b b b b
b 3 • b 4 ¥ >• | .
i B
• • J • • 4 1 P 4 ^ 4 4 T H 4 F 1 < B BI
i
r
-
'
-
*
-
-
• • - « " • - • * '
•
i
i
^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ • ^
i
i
1
^ v . ^ ^ \ ^ \ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ \ ^ ^ ^ v / / ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ v / / i ' . v . • . v . ' . • . • . ^ v . ^ ^ • . v
1
i
,
.
,
,
i
.-.vvv-:-
k
• j • r i • r • r < • • •
i ^ ^ ^ k i i k f e k i i i k k i
l
•
•
•
P
.
-
*
,
*
,
,
V
l
P
i
I
L
-
l
P
b
P
b
-
t
Í
* . - . . . V
t
b
-
-
.
f
-
t
I
i
-
É
-
I
-
I
»
É
F
I
-
. fe
. . . , fe
. i. i i
I
É
i
I
I
É
I
J
P
-
-
*
-
. 1 1 »i
I
I
«
.i
I
I
I
l
I
b
l
- * • • • * P• '
i
i
i
i
i
i
i
l
l
I
m , -
i
i
F
m m,
,
I
m
I
I
. - ,
I
a
I
• •
I
L
I
m mw
I
m
b
b
, " . '
i , , i , a i a a i a i
l
l
,
l
I
f
r
J
« ' ,i j ,
v L ^
h L
. - _
J
. . . . . - b i • i i b b i i , . . . i . , i i . . i i . , F. F , i ^ . . » . . , . . fe
.
mi . i . i i .
1
1
. i
b
. i
. i i a i a i i a i i a i i i i i i i i f e i i
• i ai a i
•
fell«XH^,Hl,aH,,l|iife.i>.F-V^F.bjtV^^.'fe.....fe..b..llLllb.Hl.ll%l.llHfeH.HH.HlHH«.H.llHl«.ife..
b
i
.
a
i
i
i
,
i
,
i
i
,
a
i
,
,
. , , , , , * . .
bi • . .
•i i
.i i i a i i a .
i
.
i
i
. i
,
i
i
. l i l i l í ,
1 1 i. a i a r l , , , ,
l
i
ai " » a •i i V k
. , . |
i i , , i i , , b . , i ' . - r
, fe
. . , , * , . b. . i i i b. . i
fe.i.i.,ii.ii.aiiaa,aiaiiaiiai,a
i , •• h
fe
fe
- , - • \_m » _ • , , h i a » 1 i 1 1
1
,
1
j .
b i f e ,
- h i ' " - . - - .
•• •• a b. 1 1 • 1 m m . . b 1 m a
i •
,
a
,
,
i
i
a
r
i
i
B
i
r
i
,
1É • • • - « • • f e t
fc
• a l . • a a . a a 1 a. a i 1 a.
fea • a a
fe• " fe'a
•
•
- - .
B F . . . f c . B f c b . a L i a a L H a _ . t x H a f r a i H a f r H a . H * H H f r . * f r f e * - F i i a . * . ^ F > * < 4 * < a F - H F - . * < * H H * H i H * H l B * * i H L a a H H i f l i a a H t
* •fe
• ^ . . f l l t . F . . ^ ^ ^
K_. ^ f e . . k f e a f e .
1 1 1 ^ 1 1 . 1 4 .
1
1
. l f r f e H f r f e H 1 4 1 . F I ^ . H l | . % . . fe" p b l f e a k ^ f e l f e ^ ^ l L f e f e b j
* i fe 6. m
fe
11
• k b . F / ' A l b ^ . f r A l f r T f r i i * * '
a 7 * j . a P I H r l P F > r F V V r ' ' P P V V F - . V P F ^ b . a a . . . . b . r l . r b l l l l b l r . . J H l l H r i a |
• ••
. fe
,
a
i .
a
i
. a i a a i .
• i a a • a a i • • a a • • , i , i , - • - - h - - - - - - b . . a i fe
.
.
a a . • . a a . a . a i a i B B a a a i a a a i a i B i
a\
. _ .
b i i , • • ' . • • - • F- • • • , . , , , .
.
.
.y .
. b. .
.
.
. b- . a a • .
a ba a a . • a • • a a • • • • ' • • • - F » i - i . - - i - i - i i f e - i . i a. . a i
F .
a a a . a a * a a va i f e _ a a _ . h a . . . a a ¡ É a * . 4 4 ^ . ^ f e . a ' . , a a - i a a
a a a . a . a . a a x a
•
*
•a a x . a a
%a a m4 a « j a
a X . x _ a a . . FÉ a x x _ a
a v a v i t a
•
%
$0
19 9 9
.
aa
i a a• a
^ a
^
%. • • • a
V • • • a.
. * . . , • .
. ^ ^ ^ ^ ^ * . ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ v . ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ • . ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ v . ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ~ . ^ * a " . ^ ^ • . ^ ^ ^ ^ , . ^ ^ ^ ^ ^ ^
. ^ ^ ^ " . ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ • . ^ ^ ^ ^ ^ * ^ . ^ ^ < ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ % ^ • . ^ ^ ^ ^ ^ • h ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ~ - ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ * . ^ - .
-\ 1' - - » »
r i i i i i V i i i i i i i l i i F i \ h i . F . \ V . V t
•fe
»»»-fc
. -. a _ a a a , a i a i a a i i a a a a , a a f e a a a a
i , , , , V i .
CostoFinal
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN
MEXICO
En esta ultima gráfica de la Primer Opción
vemos solo dos barras que corresponden al costo
finaldecadasistemadurantesuvidaútil.
En el Capitulo 6 se muestran las conclusiones
de estas gráficas, pero anticipadamente podemos
inferir que con el paso del tiempo es conveniente
adquirirunsistemadeEnergíaSolar
131
Ahora llevaremos acabo la Segunda Opción, que
esdondeya setiene instalación deGasL.P yseva
aañadirunsistemadeenergíasolar.
En este caso el sistema de Energía Solar
utilizara tuberías yalgunas otras instalaciones ya
existentesdelsistemadeGasL.P.decalefacciónde
agua,
entonces
deberíamos
de
agregar
algún
porcentaje de esta instalación existente al costo
delsistemadeEnergíaSolar,peronoseleagregara
ya que en la mayoría de las casas o departamentos
quetienenun sistema instalado deGas L.P. esteya
hasidojustificado,lamayoríadeestossistemasya
instalados tienen enpromedio 9añosdeuso,ypara
este tiempo el uso del sistema ya ha sido
justificado.
Aunque setendrá lamisma demanda deusuariosy
en general las mismas condiciones que la opción
anterior,seharámencióndeestas consideraciones
Consideraciones deestaopción:
ParaelSistemadeEnergíaSolar
Vidaútildelsistemade
Energía Solar
Costodelsistema
Bimestresapagarelsistema
=8años
=14,000Pesos=1Bimestre
132
ParaelSistemadeCalefacciónConvencional
CostoInicialdelSistema
=0Pesos
CapacidaddelTanqueEstacionario
=500Litros
UsodelTanqueparacalentaraguaen% =80%
UsodelTanqueparacalentaraguaenIts=400Litros
VidaÚtil
=8años
La carga del tanque se hará Bimestralmente
considerando 400litrosdestinados alboiler,quees
el 80% de la capacidad del tanque estacionario, y
queeselpromediousadoporfamilia.
La primer gráfica muestra el comportamiento de
los tres primeros años de ambos sistema, esta
gráfica esta basada en bimestres, para todas las
gráficas se tomaron costos históricos de Gas L.P
desde 1991hasta 1998,esteperiodo comprende los8
añosdevidaútildeambossistemas.
Las siguientes tablas muestran los cálculos y
datos que se obtuvieron para poder hacer las
comparaciones,lasoperacionesqueseutilizaronson
lasmismas queen la Primer Opción adiferencia que
lainversiónesde$0pesos.
133
C A L E F A C C I Ó N DE A G U A U T I L I Z A N D O E N E R G Í A
SOLAR
Tablas de DatosAños 1y2de la Primer Opción
Inversion InicialEnergíaSolar
Inversion InicialGas L.P.
$14,000
$4,750
Año Número
Añosdesdequesetomo referencia
Preciosanualeshistóricos $/Litros
1990
$0.21
Porcentajedeincremento anual
1
2
3
4
5
6
7
8
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
$0.24
$0.36
$0.55
10.8%
51.1%
54.9%
$0.57
4.0%
$0.95
$1.58
$1.33
$1.84
65.7%
66.8%
-16.1%
38.8%
Año1
Bimestres
Porcentaje deincremento bimestral
PreciodelGascon incrementos
Porcentajedeusodeltanque
Litrosparaser usadosenboiler
ProyecciónadosAñosdecostos
acumulados deunsistemadeGas
LP.
Cuantocostaran los400Its deGas
para
serusadoenelboiler lasiguientevez
quesecompre
1999
Año 2
1
1.81%
$1.84
80%
400
2
1.81%
$1.87
80%
400
3
1.81%
$1.91
80%
400
4
1.81%
$1.94
80%
400
5
1.81%
$1.98
80%
400
6
1.81%
$2.01
80%
400
7
8.51%
$2.05
80%
400
8
8.51%
$2.09
80%
400
9
8.51%
$2.12
80%
400
10
8.51%
$2.16
80%
400
11
8.51%
$2.20
80%
400
12
8.51%
$2.24
80%
400
$5,486
$6,235
$6,998
$7,775
$8,566
$9,371
$10,190
$11,024
$11,874
$12,739
$13,619
$14,515
$736.0
$749.3
$762.9
$776.7
$790.7
$805.0
$819.5
$834.4
$849.5
$864.8
$880.4
$896.4
INSTITUTO TECNOLÓGICO DELA CONSTRUCCIÓN
MEXICO
C A L E F A C C I Ó N DE A G U A U T I L I Z A N D O E N E R G Í A
SOLAR
Tablasde DatosdelosAños 1al4delaSegunda Opción
Año1
Bimestres
Cuantocostarael80%deGaspara
ser usadoenelboiler lasiguientevez
queserecarge
CostosAcumulados deGas L.P.
Maslainversion
Litrosquesecompraran para
cubrir lademanda
Porcentajedeusodeltanque
PreciodelGascon incrementos
Porcentajedeincremento bimestral
3
Afto2
4
5
6
7
8
10
11
12
$849.45
$864.81
$880.45
$896.37
$6,274
$7,124
$7,989
$8,869
$9,765
400
80%
$2.09
8.51%
400
80%
$2.12
8.51%
400
80%
$2.16
8.51%
400
80%
$2.20
8.51%
400
80%
$2.24
8.51%
20
21
22
23
24
1
2
9
$736.00
$749.31
$762.86
$776.65
$790.69
$804.99
$819.55
$834.37
. $736
$1,485
$2,248
$3,025
$3,816
$4,621
$5,440
400
80%
$1.84
1.81%
400
80%
$1.87
1.81%
400
80%
$1.91
1.81%
400
80%
$1.94
1.81%
400
80%
$1.98
1.81%
400
80%
$2.01
1.81%
400
80%
$2.05
8.51%
13
14
15
16
17
18
$912.58
$929.08
$945.88
$962.98
$980.39
$998.12 $1,016.17 $1,034.54 $1,053.25 $1,072.29 $1,091.68 $1,111.42
$10,678
$11,607
$12,553
$13,516
$14,496
$15,495
$16,511
$17,545
$18,598
$19,671
$20,762
$21,874
400
80%
$2.28
9.15%
400
80%
$2.32
9.15%
400
80%
$2.36
9.15%
400
80%
$2.41
9.15%
400
80%
$2.45
9.15%
400
80%
$2.50
9.15%
400
80%
$2.54
0.67%
400
80%
$2.59
0.67%
400
80%
$2.63
0.67%
400
80%
$2.68
0.67%
400
80%
$2.73
0.67%
400
80%
$2.78
0.67%
Aflo3
Bimestres
Cuantocostara el80%deGaspara
ser usadoenelboiler lasiguientevez
queserecarge
CostosAcumuladosdeGas L.P.
Maslainversion
Litrosquesecompraran para
cubrir lademanda
Porcentaje deusodeltanque
PreciodelGascon incrementos
Porcentajedeincremento bimestral
19 99
Año 4
19
INSTITUTO TECNOLÓGICO DELACONSTRUCCIÓN
MEXICO
C A L E F A C C I Ó N DE A G U A U T I L I Z A N D O E N E R G Í A S O L A R
TablasdeDatosdelosAños5al8delaPrimerOpción
Año5
Año6
26
27
31
32
33
Bimestres
25
28
29
30
34
35
36
Cuantocostarael80%deGaspara
serusadoenelboilerlasiguientevez
$1,131.52 $1,151.98 $1.172.81 $1,194.01 $1,215.60 $1,237.58 $1,259.96 $1,282.74 $1,305.94 $1,329.55 $1,353.59 $1,378.07
queserecarge
CostosAcumuladosdeGas LP.
$27,755 $28,907 $30,080 $31,274 $32,490 $33.727 $34,987 $36,270 $37,576 $38,906 $40,259 $41,637
Maslainversion
Litrosquesecompraranpara
400
400
400
400
400
400
400
400
400
400
400
400
cubrirlademanda
80%
Porcentajedeusodeltanque
80%
80%
80%
80%
80%
80%
80%
80%
80%
80%
80%
$2.88
PreciodelGasconincrementos
$2.83
$2.93
$2.99
$3.04
$3.09
$3.15
$3.21
$3.26
$3.38
$3.32
$3.45
Porcentajedeincrementobimestral
10.96% 10.96% 10.96% 10.96% 10.96% 10.96% 11.13% 11.13% 11.13% 11.13% 11.13% 11.13%
Año7
Año8
37
38
40
41
43
44
Bimestres
39
42
45
46
48
47
Cuantocostarael80%deGaspara
$1,402.99 $1,428.35 $1,454.18 $1.480.48 $1,507.25 $1,534.50 $1,562.25 $1,590.49 $1,619.25 $1,648.53 $1,678.34 $1,708.69
serusadoenelboilerlasiguientevez
queserecarge
CostosAcumuladosdeGas LP.
$43,040 $44,469 $45,923 $47,403 $48,910 $50,445 $52,007 $53,598 $55,217 $56,866 $58,544 $60,253
Maslainversion
Litrosquesecompraranpara
400
400
400
400
400
400
400
400
400
400
400
400
cubrirlademanda
Porcentajedeusodeltanque
80%
80%
80%
80%
80%
80%
80%
80%
80%
80%
80%
80%
PreciodelGasconincrementos
$3.51
$3.57
$3.64
$3.70
$3.84
$3.91
$3.77
$3.98
$4.05
$4.20
$4.12
$4.27
Porcentajedeincrementobimestral
-2.69%
-2.69%
-2.69%
-2.69%
-2.69%
6.46%
-2.69%
6.46%
6.46%
6.46%
6.46%
6.46%
19 99
INSTITUTOTECNOLÓGICODELACONSTRUCCIÓN
MEXICO
La gráfica siguiente muestra el comportamiento
económico de ambos sistemas durante los tres
primerosañosdeuso.
Porque tres años? Porque es cuando se igualan
los costos de ambos sistemas, a diferencia del
sistema anterior que se igualan los costos en el
segundo año, en este sistema sucede así porque la
inversióndelSistemadeGasL.P.es$0Pesos.
Contra lo que compite el sistema de Energía
Solar es exclusivamente contra los costos de Gas
L.P. que se tienen que hacer para mantener al
sistemadeGasL.P.funcionando.
Esteeselcasoquemas frecuencia tiene yaque
la necesidad de calentar agua la mayoría de las
personasyalatienecubierta.
135
C A L E F A C C I Ó N DE A G U A U T I L I Z A N D O E N E R G Í A
SOLAR
SegundaOpción:GráficaComparativaBimestraldeCostosenambosSistemas
CuándoEmpiezaelBeneficio?
$16,000
$14,000
B
IB
—El
—B
—B— —B—
—a— — B — — B
—a— — B — — B —
$12,000
Monto
$10,000
$8,000
$6,000
$4,000
$2,000
$0
•
CostosAcumulados
delSistemadeGasL.P.
—El—Costo Total del
SistemadeEnergíaSolar
Inversion
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
$0
$736
$1,485
$2,248
$3,025
$3,816
$4,621
$5,440
$6,274
$7,124
$7,989
$8,869
$9,765
13
14
15
$10,678 $11,607 $12,553
$14,000 $14,050 $14,100 $14,150 $14,200 $14,250 $14,300 $14,350 $14,400 $14,450 $14.500 $14,550 $14,600 $14,650
$14,700 $14,750
16
17
18
$13,516
$14.496
$15,495
$14,800 $14.850 $14,900
Bimestres
1999
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE LA CONSTRUCCIÓN
MEXICO
La gráfica anterior muestra los costos que se
deberán de hacer durante el transcurso de\este tiempo
paramantener ambossistemastrabajando.
A partir del final del tercer año comienza el
beneficio del sistema de Energia Solar, porque como ya
se mencionamos no tiene costos de combustible a
diferencia del-sistemadeGasL.P.
137
C A L E F A C C I Ó N DE A G U A U T I L I Z A N D O E N E R G Í A
SOLAR
SegundaOpción:GráficaComparativaAnualdeCostoen
ambosSistemas DurantesuVida Útil
$50,000
$40,000
$30,000
Monto
„,
$20,000
$10,000
- • - G a s LP.
"-^—EnergíaSolar
Inversion
1
2
3
4
5
6
7
8
$0
$4,621
$9,765
$15,495
$21,874
$28,977
$36,887
$45,695
$55,503
$14,000
$14,300
$14,600
$14,900
$15,200
$15,500
$15,800
$16,100
$16,400
Gastos deCombustible enAños
1999
INSTITUTO TECNOLÓGICO DELA CONSTRUCCIÓN
MEXICO
En la gráfica anterior semuestra el comportamiento
de ambos sistemas durante su vida útil, se puede
apreciar que el beneficio no empieza sino a partir del
tercer año, dejando solo cinco años como beneficio,
ambos sistemas tienen vida útil mayor a la que se
considero en esta opción, los sistemas de Energía Solar
enpromedio enlapractica tienendesde 12hasta 25años
dependiendo de la calidad del equipo, igualmente los
sistemas deGasL.P.tienenmayor,vidaútil quelausada
enestaTesis.
Por ultimo la siguiente gráfica muestra el resumen
decosto causadopor ambos sistemas,alfinaldesuvida
útilquesonochoaños.
En esta opción no se tiene un beneficio tan alto
como en la opción anterior, debido aque en el anterior
existían costos en la instalación de Gas L.P. en esta
opción no existen estos costos porque la instalación de
GasL.P.yaexistia.
139
C A L E F A C C I Ó N D E AGUA UTILIZANDO ENERGÍA SOLAR
Segunda Opción :GráficadeCostoalfinaldesuVida
Útilenambos Sistemas
$60,000 -i
y $55,503
|
$50,000 $40,000 -
Monto
$30,ooo
$16,400
$20,000 $10,000 $0
-•
HGasL.P.
BEnergiaSolarl
19 99
Costo Final
$55,503
$16,400~
INSTITUTOTECNOLÓGICO DELACONSTRUCCIÓN
MEXICO
CAPITULOSEIS
CONCLUSIONES
141
1
CONCLUSIONES
En resumen existen básicamente tres tipos de
sistemas de calefacción de agua utilizando Energía
Solar para el uso doméstico, el de convección
natural otermosifón, elde convección forzada, que
funciona con la ayuda de una bomba ypor ultimo el
conocidoconelnombredeautocontenido quealmacena
ensusductosotuboselaguaquehasidocalentada.
Todos ellos tienen entre si ventajas y
desventajas pero ninguna desventaja si se compara
con cualquier sistema de calentamiento de agua
tradicionaloconvencional comoloeselGasL.P.
Es factibleusarse enunidades habitacionales o
zonasruralesyaquénonecesitaotroinsumomasque
elSol.
Aun no existe marco legal para este tipo de
energia ya que es relativamente nueva, y sigue en
desarrollo,peroexisteelCentrode Investigaciones
de Energia Solar ubicado en el Estado deMorelos,
ahi se llevan a cabo investigaciones, observaciones
enrelaciónaestetipodeenergia,ytambiénexiste
laAsociación Nacional deEnergia Solar que llevaa
cabo eventos a nivel nacional y ademas mantiene
142
relaciones conotrospaisesinteresados enestetipo
deenergía.
No importa si ya se tiene una instalación de
GasL.P.ono,decualquiermanera serecupera enel
peor de los casos en el tercer año, los cinco
restantes son de beneficio económico, ya que no se
tienen quehacer gastos de combustible yque sise
hacenconelsistemadeGasL.P.
Los sistemas de Energía Solar instalados en
Estados Unidos se benefician además del ahorro del
combustible se benefician con remuneraciones de
tasas mas bajas de impuestos que las normales,por
ejemplolaspersonasquehaninstalado sistemaspara
calentar agua ya sea para calentar piscinas opara
el uso diario de aseo son beneficiadas con
remuneraciones fiscaleseinclusive algunasnopagan
impuestosbajociertascondiciones.
En México no existen este tipo de ayudas por
parte del Gobierno Mexicano pero estos sistemas
estánempezandoasermascomercialesycadadíamas
gente mexicana adquiere sistemas de Energía Solar
para calentar el agua de su casa, sin importar si
serán onobeneficiados con remuneraciones fiscales
porpartedelgobierno.
143
Una de las desventajas de este sistema es que
no esun sistema accesible a cualquier clase social
debido a su alto costo en un principio, pero bajo
cualquierópticaesmasbaratoquecualquier sistema
de calefacción de agua existente si se estudia a
largoplazo.
Las
instalaciones
de
Energía
Solar
son
instalaciones en las que los usuarios no corren
ningún peligro por operación del equipo, a
diferencia del Gas L.P., laspersonas queusan este
tipodesistemasestánenconstanteriesgodesufrir
explosionesacualquiermomento.
La vida útil de los sistemas de Energía Solar
definitivamente sonmasde8años,pero lasempresas
que comercializan este tipo de sistemas se cubren
dandovidaútilde8años,deesamaneradedeshacen
delcompromisoqueadquierenconelcliente.
Las gráficas presentadas en el Capitulo 5, son
claras, nohay ninguna razónpor la cualpensarque
un sistema de Gas L.P. es mejor que un Sistema de
Energía Solar, no es mi intención defender los
sistemas que usan Energía Solar a toda costa, pero
definitivamente deben ser considerados como una
solucióncompetenteyatractivaparalosusuarios.
144
A medida de que estos sistemas comiencen aser
populares,estossistemasremplazaran alossistemas
deGasL.P.deunamanerapaulatina ydefinitiva.
145
B I B L I O G R A F Í A :
Energía Solar :Seleccióndelequipo,Instalacióny
Aprovechamiento
RichardH.Montgomery
Limusa
ElOroSolaryotrasFuentesdeEnergía
JuanTonda
FondodeCulturaEconómica
PrácticadelaEnergía Solar
PierreRobertSabady
BibliotecadeConstrucciónCEAC
LaCasaEcológicaAutosuficiente
ArmandoDeffisCaso
ÁrbolEditorial.
SitioInternetdelCentrodeEnergíaSolaren
Florida
http://www.flasolar.com
SitioInternetdelSistemadeInformacióndelos
EstadosUnidosdeAmérica.
http://www.eren.doe.gov/erec/factsheets
PEMEXGasyPetroquímicaBásica
AnuarioEstadístico
IndicadoresOcasionales