Manual para el cálculo y diseño de calentadores solares

169 Pages·2007·9.377 MB·Spanish

by  Luis Bérriz Pérez

LUIS BÉRRIZ PÉREZ
MANUEL ÁLVAREZ GONZÁLEZ
Manual
para el cálculo
y diseño
de calentadores
solares

Manual
para el cálculo
y diseño
de calentadores
solares

Luis Bérriz Pérez
ManueL ÁLvarez GonzÁLez
Manual
para el cálculo
y diseño
de calentadores
solares
edición: Alejandro Montesinos Larrosa
Lourdes Tagle Rodríguez

corrección: Jorge Santamarina Guerra

diseño
y realización: Alexis Manuel Rodríguez Diezcabezas de Armada
reproducción
de las ilustraciones
originales: Alexis Manuel Rodríguez Diezcabezas de Armada
© Luis Bérriz Pérez y Manuel Álvarez González, 2008
© Sobre la presente edición:
Editorial CUBASOLAR, 2008
isbn 978-959-7113-36-2
editorial
cubasolar calle 20 no. 4113, esq. a 47, miramar, playa,
ciudad de la habana, cuba.
tel.: [phone].
e-mail: [email protected]
http://www.cubasolar.cu
Índice
Introducción 9
La revolución energética en Cuba 11

capítulo 1. La situación en Cuba. Antecedentes 14
1.1.¿Por qué la energía solar? 23
1.2.A manera de conclusión 29
capítulo 2. Conceptos básicos 31
2.1. Características energéticas de la radiación solar 31
2.2. Propiedades ópticas de los materiales solares 32
2.3. Factores externos de la instalación solar 39
2.4.Influencia del ángulo de inclinación de una superficie
captadora solar sobre la radiación incidente 43
2.5. Conclusiones 52

capítulo 3. Descripción general de una instalación solar
para el calentamiento de agua 54
capítulo 4. Descripción del colector solar 59
4.1.Colector solar de plato plano 59
4.2.Colector solar de tubos al vacío 63
4.3.Colector solar acumulador o calentador compacto 67
capítulo 5. Fundamentos para el cálculo de la instalación solar 76
5.1. Cálculo de la eficiencia del colector solar plano 76
5.2.Cálculo del número de colectores
que debe tener la instalación solar 84
5.3.Cálculo de la eficiencia del colector solar compacto 86
5.4.Cálculo del número de colectores compactos
que debe tener la instalación solar 90
capítulo 6. Nomenclatura, definiciones y datos principales 92

capítulo 7. Formulario 97
capítulo 8. Método de cálculo 109
Ejemplo A.Cálculo de la eficiencia del colector solar plano 109
1
Tabla de cálculo A 121
1
Ejemplo A. Cálculo de la eficiencia de un colector solar
2
compacto 121
Tabla de cálculo A 125
2
Ejemplo B. Cálculo del número de colectores planos
1
de una instalación solar con tanque acumulador
independiente 125
Tabla de cálculo B 131
1
Ejemplo B. Cálculo del número de colectores compactos
2
de una instalación solar 131
Tabla de cálculo B 137
2
capítulo 9. Tablas 138

Bibliografía 162
introducción
Es imposible pensar en el desarrollo contemporá-
neo, y mucho menos en el desarrollo sostenible, sin tener en cuenta
el factor «energía».
El consumo de energía eléctrica es uno de los principales índices
que se mide en el capitalismo para caracterizar el desarrollo. Mien-
tras más electricidad se consuma, más desarrollado se dice que está
el país. No importa que se despilfarre. No importa cuánto se conta-
mina el mundo. Por otro lado, como nuestros lejanos antepasados
hicieron uso de las fuentes renovables de energía, muchos confunden
su uso con el subdesarrollo. No cabe duda, un país con menos de
50% de electrificación y donde su portador energético principal es la
leña, es obligatoriamente un país altamente subdesarrollado.
Mientras que más de 40% de la población mundial está im-
pedida del uso de la electricidad, y para más de dos mil millones
de personas la leña es la principal fuente de energía, los gobiernos
hegemónicos presionan cada vez más a los países subdesarrollados
para que establezcan reformas económicas y reduzcan sus gastos
sociales.
Como es sabido, la contaminación ambiental producida por el
uso de los combustibles fósiles amenaza la estabilidad del clima y
la vida en el planeta. Las consecuencias del cambio climático y del
calentamiento global ya se observan.
Japón y Canadá incrementaron sus emisiones de gases por la
combustión de petróleo y el carbón durante la pasada década en
10,7 y 12,8%, respectivamente. Estados Unidos y Australia expan-
dieron sus emisiones en 18,1 y 28,8%.
Estados Unidos, país que consume más de la cuarta parte de
la energía eléctrica que se genera en el mundo y cuyas emisiones
10 Manual para el cálculo y diseño de calentadores solares
llegan a 30% del inventario global, entorpece sistemáticamente
los debates sobre las medidas encaminadas a sustituir los com-
bustibles fósiles y aumentar el empleo de las fuentes renovables
de energía, que permitirían revertir la adversa situación ambiental
actual.
En la Cumbre de la Tierra, celebrada en Río en 1992, no
se llegó a ningún acuerdo a favor de incluir el uso sostenible
de la energía; la Cumbre de Johannesburgo no aportó los re-
sultados esperados alrededor del tema energético, debido a la
oposición de algunos países industrializados encabezados por
los Estados Unidos y al desinterés de los países exportadores
de petróleo.
Estados Unidos no sólo rechaza la firma del Protocolo de
Kyoto, el cual traza, a los más desarrollados, metas concretas so-
bre la reducción de sus emisiones de gases de efecto invernadero
(GEI), sino que anuncia también sus planes de explotación de las
reservas petroleras ubicadas en zonas protegidas de Alaska, y
continúa su política de rapiña, con el pretexto de la lucha contra
el terrorismo, lanzando guerras para dominar a los países con
reservas petroleras.
La Iniciativa Latinoamericana y Caribeña para el Desarrollo
Sostenible, documento acordado durante la Primera Reunión Ex-
traordinaria de Ministros de Medio Ambiente de América Latina y
el Caribe, en la Cumbre de Johannesburgo, reconoce la ampliación
de la participación de las fuentes renovables como una de las prio-
ridades de nuestros países.
En el mundo es común oír el planteamiento de que el poco uso
de la energía solar o de las energías renovables se debe, principal-
mente, a la carencia de tecnologías económicamente ventajosas
con respecto a las fuentes energéticas convencionales. Aunque ya
muchos admiten que la energía solar es la garantía del futuro, se
resignan diciendo: «todavía es muy cara».
Nada más falso que eso. Las fuentes renovables de energía
no se han desarrollado más porque el petróleo, el carbón y los
reactivos nucleares, o sea, los portadores de energía concentrada,
son instrumentos de poder. Quien domine la energía, dominará
el mundo. Mientras se gastan miles de millones de dólares en