El calentador solar


Por
Luis Bérriz Pérez*

«Producir en nuestras fábricas calentadores solares, eso es producir petróleo».

Fidel Castro Ruz
4 de septiembre de 1987

 

En los días fríos, y principalmente a la hora del baño, nos acordamos de la importancia del agua caliente. Sin embargo, a pesar de las características de nuestro clima cálido, muchas familias suelen calentar agua durante todo el año para bañarse, fregar y lavar la ropa.

¿Cuánta energía se consume en nuestro país por este concepto? No lo sabemos, pero suponiendo que solamente 10 % de los cubanos se bañen con diez litros (10 L) de agua tibia a cuarenta grados (40 oC), necesitarían un gasto energético de doscientos ochenta megawatt-hora cada día (280 MWh/día).

Si para calentar esta cantidad de agua utilizáramos equipos de muy alta eficiencia térmica (90 %), el consumo energético necesario sería de trescientos mil kilowatt-hora cada día (300 000 kWh/día).

En la actualidad, esta energía es suministrada en parte por la electricidad y el gas, y la otra parte por el keroseno, la leña, el carbón y el petróleo.

Si suponemos que al Estado le cueste solamente diez centavos de pesos convertibles
(0,1 CUC) la producción de cada kilowatt-hora, el gasto estatal para que 10 % de los cubanos se bañen con 10 L de agua tibia a 40 oC sería de 30 000 CUC diarios.

Si, además, suponemos que este 10 % de cubanos calientan agua solamente trescientos veinte días al año, el gasto anual sería de diez millones de pesos convertibles. Si también consideramos que se calienta agua para fregar (y ahorrar detergente) y lavar, y que esto suele hacerlo más de 10 % de la población, entonces el gasto pudiera multiplicarse varias veces.

Y entonces nos preguntamos: ¿Podríamos utilizar la energía solar para calentar agua? Y si es así, ¿cómo?
La radiación solar tiene un valor energético promedio en Cuba de cinco kilowatt-hora por metro cuadrado al día (5 kWh/m2/día). Multiplíquese eso por la cantidad de metros cuadrados que tiene la azotea de cada casa o edificio. Un calentador solar de solamente un metro cuadrado de área expuesta al Sol, puede calentar aproximadamente 100 L/día a 40 oC.

Un poco de historia
En el siglo XIX, científicos europeos y estadounidenses desarrollaron los calentadores solares de caja, actualmente llamados compactos. Demostraron que en estos equipos se podían conseguir temperaturas del agua superiores a 90 oC, pero cuando pretendieron comercializarlos, no pudieron, pues en los meses de invierno estos equipos se congelaban. Desarrollaron entonces equipos complejos, con intercambiadores de calor y sustancias anticongelantes que, aunque más costosos y menos eficientes, pudieran resistir las condiciones del clima prevalecientes en esos países.

La mayoría de los calentadores solares que se comercializan en el mercado internacional están diseñados para países fríos, donde el agua se congela si no se toman medidas especiales. Por eso están formados por una placa captadora de la radiación solar y un tanque termoacumulador independiente. Son equipos caros y poco eficientes.

Calentadores solares en Cuba

Científicos cubanos, formados por nuestra Revolución, estudiaron en la década de los años setenta los distintos tipos de calentadores solares disponibles en el mercado mundial y comprobaron que aunque en Cuba el agua no se congelaba, su dureza provocaba rápidas incrustaciones en la placa captadora expuesta directamente al Sol y en poco tiempo los equipos dejaban de funcionar, por muy buenos y costosos que fueran.

Desde aquel momento empezaron a desarrollar nuevos modelos de calentadores solares compactos con una eficiencia superior a 60 %, y demostraron que estos equipos resultaron muy superiores a los existentes en el mercado para los países tropicales.
Estos logros fueron presentados en eventos internacionales y publicados en revistas científicas. Fue entonces cuando algunos países industrializados empezaron a producir calentadores solares compactos, para seguir controlando su comercio en los países del trópico.

Los calentadores solares compactos son muy sencillos, eficientes y de bajo costo, y han demostrado ser una solución energética eficaz para el calentamiento de agua.

Es bueno destacar que el calentador solar sirve, además, para ahorrar energía durante la cocción de alimentos, debido al uso de agua precalentada. No lleva el mismo tiempo calentar agua de 20 a 100 oC, que de 60 a 100 oC. Toda energía que se entregue al agua por medio de la radiación solar en el proceso de cocción de alimentos, es energía que no es necesario generar con electricidad ni con combustible.

El calentador solar compacto
Un calentador solar compacto está formado, en esencia, por un recipiente cerrado pintado de negro, con una entrada y una salida de agua, convenientemente aislado por el fondo y los lados con cualquier material aislante, y por arriba (por donde le llega la radiación solar) con vidrio u otro material traslúcido.


Fig. 1. Calentadores solares compactos fabricados en Cuba.




Fig. 2. Corte transversal del calentador.


Fig. 3. Taller de la Escuela Especial Aracelio Iglesias, del municipio
Diez de Octubre, donde los estudiantes aprenden a fabricar calentadores solares
compactos y contribuyen a la Batalla de Ideas, y especialmente a la Operación Milagro.

El recipiente puede tener cualquier forma pero preferentemente debe hacerse con un tubo de un diámetro adecuado, pues soporta mayor presión y es más fácil taparlo por los extremos.

El calentador solar mostrado en la figura 1 y su corte transversal en la figura 2, se ha construido con un recipiente cilíndrico de doce pulgadas de diámetro de acero inoxidable, una envoltura de chapa de aluminio, un material aislante de poliespuma o poliuretano y una cubierta transparente de vidrio o de policarbonato. Esta cubierta debe sellarse para evitar que penetre agua de lluvia en el calentador. También pudieran utilizarse otros materiales.

Actualmente se está fabricando en Cuba un calentador solar compacto que calienta 250 L/día a 40 oC, con un costo aproximado de 500 CUC (Fig. 3). Este calentador ahorraría en un año, considerando el costo del kilowatt-hora a diez centavos, 225 CUC aproximadamente, o sea, que su inversión se pagaría en dos años y dos meses.

* Doctor en Ciencias Técnicas. Presidente de CUBASOLAR.
Autor del libro Secadores solares para productos agropecuarios e industriales.
tel.: (537) 405260.
e-mail: berriz@cubaenergia.cu