¿Sistema de respaldo eléctrico en los calentadores solares?
Por Inocente Costa Pérez*
y Jorge Noaya Aroche**
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Comentarios sobre el sistema de respaldo eléctrico
de las instalaciones de agua caliente sanitaria
con el empleo de la energía solar.
En un hotel cienfueguero, en el 2000 se instalaron trece colectores solares planos, cuyas características son las siguientes (Fig. 1):

Fig. 1. Uno de los trece calentadores
solares instalados en un hotel de Cienfuegos.
Colector solar: Colector de 1,9 m2, con plato captador cobre-cobre, soldadura ultrasónica y vidrio grado solar especialmente para ambiente marino.
Tanque: Tanque termoacumulador de 200 L, con resistencia eléctrica de apoyo de 2,5 kW de potencia, presión de trabajo de 800 kPa y termostato incorporado que permite temperaturas hasta de 70 °C.
A partir de la solicitud del Departamento de Mantenimiento del hotel, se realizó una investigación para determinar el consumo eléctrico producido por la utilización del respaldo eléctrico en los calentadores solares.
Los equipos trabajaban aparentemente sin dificultad y no se reportaban quejas por parte de los usuarios con respecto al agua caliente, lo que constituía una dificultad antes de instalar los sistemas de calentamiento solar. Los mantenimientos se realizaban periódicamente por la empresa comercializadora, cuyos especialistas ajustaban los parámetros sin necesidad de la intervención de los operarios del hotel. Sólo se reportaban daños a dos equipos por la acción de un huracán.

Fig. 2. Instalación de uno de los calentadores solares.
Para determinar el consumo eléctrico de los equipos se realizaron mediciones en condiciones de operación normal, según el procedimiento siguiente:
1. Selección del sistema de calentador solar que más trabajara, de acuerdo con la tasa de ocupación del hotel.
2. Establecimiento de los modelos para el control de los parámetros.
3. Instalación de un metrocontador eléctrico en la entrada de la resistencia eléctrica del sistema de respaldo, y un flujómetro en la entrada de agua al calentador.
4. Instalación de un horámetro en la entrada de la resistencia eléctrica del sistema de respaldo.
5. Medición periódica de temperatura en las habitaciones y en la entrada de agua al calentador.
6. Información diaria del estado del tiempo: nublado, soleado o lluvia.
7. Coordinación diaria para que el módulo habitacional a prueba siempre estuviese ocupado.
8. Coordinación entre el personal de mantenimiento para continuar realizando todos los trabajos como siempre se ha hecho, es decir, sin variar nada en el trabajo del calentador.
9. Capacitación del personal para la lectura de los equipos instalados y la forma de obtener los datos.  
Fig. 3. Contador eléctrico, contador de
agua, horámetro
y termómetro digital utilizados en la investigación.
Parámetros obtenidos
Durante los meses de marzo y abril de 2007 se obtuvieron las lecturas diarias de los parámetros definidos (Tablas 1 y 2).
Tabla 1. Lecturas diarias de los parámetros

Tabla 2. Parámetros obtenidos

Cálculo de la necesidad de calor para calentar el agua
Fue necesario calcular la cantidad de energía que se necesita para calentar el agua suministrada durante la prueba, para elevar su temperatura desde la ambiente hasta 62 °C (el diseño del calentador solar permite elevar la temperatura hasta 50 °C; si necesita más, el respaldo eléctrico debe trabajar).
Energía necesaria = M Cp T
Donde:
M: Masa del agua, en el caso de marzo es de 7 000 kg, aproximadamente.
(1 kg de agua = 1 L de agua).
Cp: Calor específico del agua (1 kCal/kg °C).
T: Diferencia de temperatura del agua (T1: entrada, T2: salida). En marzo
la temperatura promedio de entrada fue de 25,9 °C y la de salida de
62 °C, como promedio en todas las habitaciones.
En marzo y abril hubo un verano normal en la provincia de Cienfuegos, por lo que el trabajo del respaldo eléctrico su usó sólo para mantener las temperaturas durante la noche y cubrir pérdidas por emisión del área de captación.
Como conclusión, se puede afirmar lo siguiente:
1. El respaldo eléctrico de los calentadores es el que estaba calentando el agua.
2. Los índices eléctricos por cama/noche ocupada crecen en 1,7 kWh/consumidor.
3. Después de desconectar el respaldo eléctrico se han ahorrado 3 510 kWh en un mes.
4. Si los calentadores solares funcionaran correctamente durante nueve meses, el país pudiera ahorrar unos 31 500 kWh/año, aproximadamente, lo que representa 95 toneladas equivalentes de petróleo.

Por lo tanto, se recomienda tener en cuenta esta experiencia para adoptar las medidas necesarias en las entidades que tienen calentadores solares de agua: realizar las modificaciones pertinentes para que se ahorre la energía consumida por calentadores eléctricos, es decir, instalar el calentador de agua de respaldo eléctrico a la salida del calentador solar, para que funcione sólo cuando baje la temperatura.
* Máster en Ciencias Técnicas. Especialista de la Dirección Provincial de Economía y Planificación de Cienfuegos. Presidente de CUBASOLAR en Cienfuegos, Cuba.
** Especialista en mantenimiento hotelero, Cienfuegos, Cuba.
Tel.: (53 43) 525944.
e-mail: inocente@enet.cu
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