Capítulo 6: Calentamiento solar del agua - Kyoto in the Home

Capítulo 6 Calentamiento solar del agua
La radiación solar no comprende solamente la luz visible, sino también una radiación de mayor
longitud de onda la energía de la cual puede ser absorbida por gases, líquidos o sólidos y se
puede transformar en energía calorífica. Ejemplos son: la atmósfera terrestre (que absorbe el
calor a medida que la luz pasa a través suyo) y la superficie terrestre. El equilibrio entre la
absorción y la reflexión permite que pueda haber vida en nuestro planeta. Los captadores
solares están hechos de materiales absorbentes selectivos para absorber los rayos infrarrojos y
calentar el agua que pase a través de su conjunto de tubos.
Los ecosistemas se han adaptado al limitado rango de temperatura del planeta. Si el calor y la
luz del sol variaran de manera significativa, la vida al planeta estaría en peligro; la Tierra se
calentaría o se enfriaría demasiado.
6.1 Sistema Solar
Figura 6.1: El sistema solar
El sistema solar contiene ocho planetas y otros objetos más pequeños como planetas enanos,
cometas, meteoritos y polvo cósmico. Los cuatro primeros planetas se denominan interiores
(Mercurio, Venus, la Tierra y Marte) son relativamente pequeños y tienen una composición
parecida a la de la Tierra (rocosa). Los cuatro planetas siguientes, los exteriores, (Júpiter,
Saturno, Urano y Neptuno) son mucho más grandes y de naturaleza gaseosa.
Todos los objetos del sistema solar giran alrededor del Sol. La energía solar disminuye a medida
del cuadrado de la distancia del sol. La Tierra, aunque esta alejada del Sol, recibe demasiada
radiación y no sería posible la vida tal y como la conocemos nosotros si no fuera por la
atmósfera. La gran preocupación sobre la emisión de gases de efecto invernadero es que
pueden alterar el equilibrio de la atmósfera de tal manera que los ecosistemas de la Tierra no
puedan ser capaces de adaptarse.
La energía solar es la radiación solar que llega a la Tierra y se puede convertir directamente o
indirectamente en otras formas de energía, como ahora calor y electricidad. Prácticamente todas
las formas de vida de la Tierra –incluyendo las plantas y los animales- dependen del sol para el
calor y la luz.
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6.2 El sol
El sol es una estrella de medida mediana, de 1,4 millones de quilómetros de diámetro,
compuesta de gas, básicamente hidrógeno. El núcleo del sol esta muy caliente (a unos 15
millones de grados centígrados), de manera que la presión del gas es enorme (unos cien billones
de veces la presión del aire a la Tierra). Como consecuencia, los átomos de hidrógeno están tan
juntos que se fusionan para formar helio y generan luz y calor (Figura 6.2).
Figura 6.2: Generación de helio y luz
Una gran parte de la radiación solar se pierde en el espacio. La que llega a la Tierra es pequeña,
pero suficiente para garantizar la vida.
6.3 La Tierra
La Tierra (Figura 6.3) es el mayor de los cuatro planetas rocosos y se encuentra a 150 millones
de quilómetros del Sol. Da la vuelta al Sol cada 365 días. El eje de la Tierra esta inclinado
respecto a su plano de rotación, cuando la Tierra esta inclinada de cara al Sol es verano y
cuando no lo esta es invierno. La propia rotación de la Tierra sobre su eje da lugar al día y a la
noche.
aplicación.
.
Figura 6.3: La Tierra
Las diferentes estaciones y las horas de día y de
noche provocan variaciones del calor y luz
disponibles y presentan un reto de cara a su uso
directo para proporcionar energía. De todas
maneras, esta energía se puede almacenar de
diversas maneras: directamente como calor en la
tierra, lagos y ríos proporcionando la fuente de calor
a través de sistemas de bombas de calor o
indirectamente por la conversión de la luz en
biomasa como sucede con las plantas y la
fotosíntesis; esta biomasa, a su vez, se quema para
producir calor o vapor para hacer funcionar
generadores eléctricos. En las próximas secciones
de este capítulo, se habla del calentamiento directo
del agua utilizando un captador solar térmico y se
describen los principios básicos y métodos de
6.4 La radiación solar
El Sol emite una radiación electromagnética de la cual la luz visible es un componente
importante. Las longitudes de onda que forman la porción infrarroja del espectro provocan el
calor cuando se absorbe, por ejemplo, por la atmósfera terrestre. La cantidad de radiación
depende de la posición del Sol en el cielo. Cuanto más baja es la posición, más energía absorbe
la atmósfera terrestre. Ello da lugar a las variaciones de temperatura que se observan durante el
día entre el verano y el invierno y entre la parte norte y sur de cualquier país. La media anual de
la radiación solar en Cataluña es aproximadamente de 14000 KJ/m 2 .
Mientras que en un día soleado, la radiación solar se puede recibir directamente, en un día
nublado la radiación recibida es menor porque se dispersa debido a las gotas de agua de las
nubes.
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Figura 6.4: Valores típicos de radiación solar
Durante el verano, normalmente hay radiación suficiente para satisfacer a casi toda la demanda
de agua caliente, pero durante el invierno la proporción producida por la radiación es mucho
menor. ‘El Código Técnico’ determina para cada región la fracción de la demanda domestica de
agua caliente sanitaria que ha de ser cubierta con energía solar.
Una casa estándar con cuatro personas usa unos 3,000 kWh de energía para proveerse de agua
caliente. Ello asciende a un 20% del uso doméstico anual. Debido a la variación diurna y
estacional de la luz del sol, los colectores solares térmicos generalmente pueden suministrar
alrededor de dos tercios de la demanda doméstica de agua sanitaria a países como el nuestro; la
mitad de la demanda doméstica de agua caliente al centro de Europa; y bastante menos en el
norte.
6.5 Colectores solares térmicos
La base de todos los captadores solares es la habilidad para absorber la porción infrarroja de la
luz del sol y transferir el calor al agua que fluirá por un tubo. El captador de lámina plana es el
sistema más habitual y consiste en una caja rectangular de un o dos metros de largo y unos 800
o 1000 milímetros de ancho. A lo largo de la caja hay unos pequeños tubos pegados a una
lámina negra absorbente. El agua se mueve por estos tubos y se calienta con la absorción de los
rayos infrarrojos de la luz del sol.
tub
làmina absorbent
llum del sol
làmina de vidre
capa reflectora
El esquema de los rayos se ilustra en la
Figura 6.5. La luz del sol pasa a través de la
lámina de cristal y sobre una lámina
absorbente. La mayor parte de la luz solar se
absorbe; la que es reflejada de nuevo hacia
el cristal se refleja a su vez por una capa r
reflectora de calor situada en la parte interna
de la lámina de cristal.
Hay muchos tipos de captadores de lámina
plana, pero la mayoría están formados por un
absorbedor de lámina plana, que intercepta y
absorbe la energía solar; una tapa
transparente que permite que la energía solar
pase a través y reduzca las pérdidas de calor
del absorbedor; un líquido que transporta la
calor que fluye por los tubos para eliminar la
calor del absorbedor; y una tapa posterior
que aísla térmicamente.
Figura 6.5: Esquema de los rayos
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Instalación
Idealmente, el captador se habría de instalar hacia el sur. De todas formas, para los sistemas
que se utilizan todo el año, como los que producen agua caliente, los colectores se inclinan
(respecto del plano horizontal) un ángulo igual a los 15º de latitud y se orientan a unos 20º de
latitud S o 20º de latitud N (Figura 6.6). Ello se consigue fácilmente en un tejado plano. Para un
tejado a dos aguas, el captador se suele instalar paralelo al tejado y en una de nueva incluso
puede formar parte del tejado.
ángulo de
instalación
captador
captador
ángulo de
instalación
tejado
plano
tejado a dos
aguas
Figura 6.6: Captadores y ángulos de instalación
Un tipo menos habitual de captador es basa en el uso
de dos tubos concéntricos, tal y como se muestra en
la Figura 6.7. El tubo más exterior esta al vacío y se
usa un espejo de plata semicircular para concentrar la
luz del sol que cae a la superficie. Esta orientado
hacia el tubo absorbedor que contiene el líquido solar.
Figura 6.7: Tubo al vacío
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La eficiencia del captador depende del aumento de temperatura y de la radiación solar anual.
Cuanto mayor sea la diferencia entre las temperaturas de entrada y de salida o cuanto menor
sea la radiación, menor será la eficiencia (Figura 6.8).
Figura 6.8: Variaciones en la eficiencia debidas a las diferencias de temperatura
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Actividad 6.1: Calentamiento solar de agua
Actividad 6.1: Calentamiento solar de agua
La absorción de calor depende del color del absorbedor. El ideal es el negro, los demás
solamente absorben y reflejan parcialmente. Esta actividad ilustra la habilidad de calentar
del Sol.
Tareas
En pequeños grupos, desarrollar las siguiente tareas
1. conectar un tubo negro a un grifo llénalo de agua. Ponlo a la luz durante un minuto, dos
y cinco. Después de cada intervalo de tiempo, vierte el agua a un vaso de precipitados y
mide la temperatura
2. repite el proceso con un tubo verde con los mismos intervalos de tiempo
3. si tu fuente de luz es una bombilla, descubre cual es el efecto de colocar la bombilla a
la mitad de distancia
4. haz un gráfico con tus observaciones con un eje de temperatura y otro de tiempo
Apuntes para el profesor
Esta actividad ilustra los principios fundamentales de calentar agua a partir de la porción infrarroja de
la luz del sol, y la importancia del color a la hora de absorber estos rayos. Si no hace sol, se habrá de
utilizar una bombilla de filamentos convencional o una de infrarroja.
Objetivo: estudiar el efecto de la luz sobre el calentamiento del agua
Materiales: 2 tubos de color verde y negro de 2 metros de largo; adaptadores para encajar los tubos
al grifo; vaso de precipitados; termómetro; bombilla de 100 watios o bombilla infrarroja si no fa sol.
Palabras clave: temperatura, luz, infrarroja, efectos del color
Habilidades: observación, elaboración de un gráfico, análisis y deducción
Asignaturas del currículum educativo: geografía, naturales
Rango de edad: 10-12, 2º y 3º ciclo
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Actividad 6.2: Potencial del calentamiento solar de agua
Actividad 6.2: Potencial del calentamiento solar de agua
El potencial de usar la energía solar para el suministro de agua caliente dependerá mucho del
tipo de vivienda, de su orientación, y de la pendiente y la construcción del tejado. Si vives en
un bloque de pisos, entonces tendrás de compartir el agua caliente con otras familias. Aquí,
‘El Código Técnico de la Edificación’ regula y obliga a todos los edificios nuevos a instalar
placas solares.
Tareas
Completa la hoja de ejercicios 6.2 respondiendo las siguientes preguntas
1. respecto a tu casa, identifica el tipo de vivienda
2. ¿el tejado es plano o esta inclinado?
3. si esta inclinado, identifica su orientación respecto al Sol
4. ¿el tejado recibe la luz del sol todo el día o sombra de árboles o otros edificios?
5. mira las casas de alrededor para ver si alguna tiene placas solares. En caso
afirmativo, ¿sabes por qué fueron instaladas?
6. en la escuela, debate con otros compañeros del grupo
7. di qué proporción de la clase se podría beneficiar de la instalación de placas solares
Apuntes para el profesor
Esta es una actividad interesante en la cual se pide al alumno que piense como una fuente de energía
renovable, en este caso la solar termina, puede ser adecuada para su casa. Estas preguntas se podrían
responder primero para uno o más edificios de la escuela para practicar la metodología. Puede ser útil
hacer una breve nota para los padres explicando qué intentamos conseguir con estas preguntas.
Objetivo: Identificar los alumnos la idoneidad de las placas solares en sus casas.
Materiales: hoja de ejercicios 6.2; brújula (opcional)
Palabras clave: posición, orientación, luz del sol directa
Habilidades: análisis, observación
Asignaturas del currículum educativo: geografía, sociales
Rango de edad: 10-16, 2º-4º ciclo
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6.6 Suministrar agua caliente
El principio fundamental del calentamiento solar del agua, como el solar pasivo, es el uso de
superficies selectivas. Esto es una superficie (o capa) con habilidad para absorber, transmitir,
reflejar o radiar dependiendo de la longitud de onda de la radiación que cae. Si el captador solar
esta bien diseñado, entonces la porción infrarroja de la luz del sol se podrá convertir en calor de
manera muy eficiente.
En la figura 6.9 se muestra un sistema común de calentamiento de agua. Se puede ver el
captador solar, el tanque de almacenamiento de agua caliente y las tuberías. El líquido que se
mueve a través del captador solar se calienta y pasa al tanque de almacenamiento a través de
una espiral que intercambia calor al agua fría entrante. El agua que se ha enfriado retorna al
captador solar para ser recalentada. Este es un sistema indirecto que permite que el líquido
contenga anticongelante para evitar que se congele si hace mucho frío. En lugares como aquí,
donde normalmente el líquido no se congela, el agua calentada se puede usar directamente.
agua calentada
Luz del sol
sistema de calentamiento
secundario
agua caliente
captador solar
agua fría
bomba de circulación
agua fría
tanque
almacenamiento
de
Figura 6.9: Sistema común de calentamiento de agua
Para proporcionar un suministro continuado de agua caliente conviene un sistema de
calentamiento secundario o auxiliar en los casos de insuficiencia de luz solar durante los meses
de invierno.
Generalmente, las tuberías de un captador solar están conectadas al calentador de agua
existente, que se encuentra inactivo mientras el agua que llega esta caliente o más caliente que
la temperatura establecida al calentador de agua interior. Cuando esta por debajo de esta
temperatura, el calentador de agua auxiliar puede calentar el agua. Los calentadores solares de
agua de alta temperatura pueden suministrar agua caliente energéticamente eficiente y
calefacción de agua caliente para grandes instalaciones comerciales y industriales.
Existen otros tipos de captadores como son los de forma parabólica, los cuales pueden
concentrar la luz del sol producir agua caliente para aplicaciones comerciales e industriales.
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Actividad 6.3: Investigador de agua caliente
Actividad 6.3: Investigador de agua caliente
En esta actividad estimarás cuanta agua caliente usa tu familia en casa. Pronto descubrirás
quien usa el agua más caliente y por qué. Es mejor usar un cubo de los que se conozca la
capacidad.
Tareas
1. busca un cubo y mide su capacidad utilizando un vaso de precipitados
2. identifica todas las aplicaciones para las que se usa el agua caliente y haz una lista en
la hoja de ejercicios
3. pregunta a cada miembro de la familia como utiliza el agua caliente
4. mide cuanta agua se necesita para cada uso con la ayuda de un cubo. Para los
electrodomésticos, como lavadoras o lavavajillas, tendrás que mirar el libro de
instrucciones o la etiqueta energética y, para ducharse, primero habrás de llenar el
cubo y después utilizar el agua.
5. suma los diferentes usos de agua de cada miembro de la familia
6. para saber si es un número alto o bajo lleva los resultados a la escuela y debátelo con
los compañeros del grupo
7. debate con los otros grupos como reducirías tu consumo de agua caliente
Apuntes para el profesor
Esta es una actividad inusual en la que no es posible estimar o medir el uso de agua caliente de otra
forma más sencilla. La variación en el uso entre las familias probablemente será grande, incluso
después de realizar los ajustes en función de la medida de la familia. Puede ser una reflexión
interesante sobre los hábitos sociales y poder conducir a un debate importante con los grupos de todas
las edades.
Esta actividad se podría probar inicialmente en la escuela empezando por identificar donde se usa el
agua caliente y después estimando cuanta es empleada. Implicaría que los alumnos hicieran una
encuesta o una serie de preguntas sobre el uso del agua caliente y hablasen con miembros del personal.
Objetivo: estimar el volumen de agua caliente que se utiliza en una casa
Materiales: hoja de ejercicios 6.3, cubo, vaso de precipitados
Palabras clave: uso de agua, medida, volumen
Habilidades: medir, analizar, hacer preguntas
Asignaturas del currículum educativo: geografía, sociales, naturales
Rango de edad: 10-14, 2º-4º ciclo
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Hoja de ejercicios
Hoja de ejercicios 6.1: Calentamiento solar de agua
temperatura
tarea
tiempo (minutos)
(ºC)
comentarios
Si hace sol...
Calentar tubo negro
Calentar tubo verde
Después, o en el caso que no haya sol...
1. Calentar un tubo negro
con la bombilla de cerca
2. Calentar un tubo verde
con la bombilla de cerca
3. Calentar un tubo negro
con la bombilla a una cierta
distancia
4. Calentar un tubo verde
con la bombilla a una cierta
distancia
1
2
5
1
2
5
1
2
5
1
2
5
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Hoja de ejercicios 6.2: Potencial del calentamiento solar
P1 tipo de vivienda
Casa sin otras alrededor
Casa protegida por otras casas
P2 tipo de tejado
l
Bloque de pisos
cresta del
tejado
P3 orientación de la
cresta del tejado
Tejado plano
NO
norte
NE
Tejado inclinado
oeste
este
SO
sur
SE
P4 cantidad de sol
P5 observación de la luz
del sol en el tejado
Luz del sol en el tejado:
Intensidad de luz:
nada / poca / mucha
Comentarios:
Día claro/día nublado
Inclinación del Sol
Sin sombras
Con sombras
Data Hora del día Intensidad de luz comentarios
6h
nada
Sol bajo
8h
10h
12h
14h
16h
18h
20h
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Hoja de ejercicios 6.3: Investigador de agua caliente
Para estimar el consumo de agua caliente en tu casa
tarea veces al día volumen del
cubo
Mide la capacidad del
cubo (por ejemplo 1
litro)
Volumen en
litros
comentarios
1 Mide la capacidad del
cubo
Mide el agua que gastáis
en vuestra casa:
Ex. Lavando platos
Lavando los platos
Lavando ropa
hermanos/hermanas
padres
Duchas y bañeras
otros
hermanos/hermanas
padres
volumen total
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Actividad 6.4: Pedir consejo
Actividad 6.4: Pedir consejo
Es difícil poder informarse sobre la aplicación del calentamiento solar de agua en casa y sobre
otros temas en materia de energía. A pesar de ello existen diversas fuentes de información con
las que no habremos pensado.
Tareas
1 Piensa donde irías a pedir consejo sobre el calentamiento solar de agua para tu casa
2 Completa la hoja de ejercicios 6.4 sobre las fuentes de información a les que recorrerías
(Sí/No) y las que prefieres (Pr.).
Apuntes para el profesor
Antecedentes: Un buen consejo sobre la aplicación del calentamiento solar de agua en casa puede tener
grandes repercusiones económicas si se aplica. Esta actividad ofrece la oportunidad de identificar las
preferencias de los alumnos a la hora de buscar información y pedir consejo.
Objetivo: Esta sencilla actividad tiene dos objetivos:
1) ilustrar el potencial de fuentes de información a los alumnos, y
2) informar a los profesores sobre las fuentes preferidas por sus estudiantes
Material: internet, guía telefónica.
Palabras clave: consejo energético, suministradores de información.
Habilidades: buscar información, hacer preguntas pertinentes
Asignaturas del currículum educativo: sociales, naturales
Rango de edad: 9-16, 2º, 3º y 4º ciclo
Hoja de ejercicios 6.4
asociación de consumidores
agencias de energía
día/semana de la energía
feria municipal de la energía
seminario/curso sobre la
energía
amigos
instaladores
internet
revistas
fabricantes
vecinos
ONG’s
Pr. Sí No Pr. Sí No
padres
centros de atención telefónica
lampista
biblioteca pública
parientes
biblioteca de la escuela
grupo de amigos de la escuela
profesores de la escuela
museo de la ciencia/técnica
comercios
programes de TV
compañías de servicios
Otras fuentes de información para informarte que te gustaría usar:
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6.7 Cocina solar
En muchos lugares del mundo, las cocinas utilizan
electricidad, madera, petróleo y otros combustibles
escasos. Los países del Sahel (en África)
prácticamente no disponen de combustibles, pero
pueden utilizar el sol como fuente energética. Para la
gente que vive en esta zona, usar la energía solar
para cocinar resulta una manera efectiva y
económica para cubrir una necesidad humana
básica. Con una cocina solar adecuada, un litro de
agua puede llegar a la temperatura de ebullición en
media hora, dependiendo del aislamiento que tenga
la cocina.
Cazuela y tapa negras
no reflectoras
Cocina solar con una cazuela negra en el interior
Figura 6.10: Sistema típico de calentar el agua
Actividad 6.5: Construir una cocina solar
Actividad 6.5: Construir una cocina solar
En esta actividad tendrás la satisfacción de conseguir resultados prácticos en poco tiempo.
Además, podrás tomar algunas medidas por tal de elaborar un diagrama sobre el
funcionamiento de tu primera cocina solar.
En los países en desarrollo, los combustibles están muy limitados y para satisfacer la
demanda energética es talan árboles, incluso los recién plantados, dejando desprotegidos los
elementos y provocando una erosión del suelo y de la vegetación.
Un horno solar, que no requiere de costes de mantenimiento, se puede hacer a partir de
materiales senillos y, por tanto, resulta una alternativa excelente.
Tareas
1. busca una caja de cartón de unos 30 x 30 x 30 cm (usa una caja de embalaje)
2. cubre el interior de la caja con papel de aluminio
3. pon un espejo o papel de aluminio en la tapa
4. ata una cuerda con una llave o cinta adhesiva la tapa de manera que pueda se
inclinada en diferentes posiciones
5. pon una caja de cristal o policarbonato sobre la caja de cartón abierta y coloca el
horno al sol. Inclina la tapa para permitir que la máxime luz solar posible refleje el
horno.
6. coloca un termómetro en el horno y observa el aumento de temperatura
7. ¿a cuánto puede llegar la temperatura?
8. intenta preparar al horno una taza de te, un huevo frito o alguna otra cosa
comestible
9. debate con los otros grupos como se podría reducir el tiempos de ebullición del agua
10. ¿cuánto cuesta hacer un horno solar? ¿Cuánto costaría cocinar un apat para una
familia si se hubiera de utilizar madera? ¿Cuánta madera sería necesaria para
cocinar para toda una familia a lo largo de un año?
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11. Pon papel de aluminio en el resto de paredes de la caja de cartón de manera que
puedan reflejar el sol el máximo posible y contribuir al efecto de calentamiento.
¿Ayuda mucho esto?
Apuntes para el profesor
Un buen aislamiento incrementará la deficiencia de la cocina solar. Pon otra caja de cartón más grande
y la cocina dentro centrada y envuelta con papeles de periódico arrugados.
Objetivo: entender como las tecnologías alternativas pueden mejorar el estilo de vida de las personas
sin poner en peligro el medio ambiente; incrementar la compasión por las personas de otros continentes
donde hay escasez de combustibles y que no se pueden permitir equipamientos de alta tecnología;
trabajar con las manos para construir una herramienta útil
Materiales: una caja de cartón, papel de aluminio, lámina de cristal o policarbonato, cuerda, cinta
adhesiva, termómetro
Palabras clave: efecto invernadero, aislante, medida, uso de agua, volumen
Habilidades: trabajar con el cartón, medir, analizar, preguntar
Asignaturas del currículum educativo: geografia, sociales, naturales
Rango de edad: 10-13, 2º y 3º ciclo
6.8 Secador solar de fruta
Una de las primeras formas de conservación de
la comida era la deshidratación o secado. Como
los hornos para el secado de alimentos se
inventaron más tarde, la gente usaba el calor
solar. Hoy en día, muchas persones utilizan el
secado solar para conseguir fruta de alta
calidad preservada de manera natural.
El diseño básico de un secador solar es muy
similar al de la cocina solar. El principio esencial
consiste en calentar una corriente de aire que
pasa a través de uno estantes de tela sobre los
que se coloca la fruta.
Funciona recogiendo los rayos del Sol que
pasan a través de la tapa de policarbonato
colectora y calientan el absorbedor. Esto crea
una corriente de aire caliente que se utiliza para
secar la comida. Para esta finalidad, se necesita
un captador solar plano para calentar el aire
que pasa a través del cual sale después de la
caja, llevándose la humedad resultante de la
deshidratación de la fruta.
La radiación solar térmica caliente el aire que
entra por la parte de abajo del captador solar. El
aire caliente tiende a subir y la construcción del
secador permite que este aire pase a través de
la fruta y de las pantallas de tela.
CAJA A ABSORBENTE
Figura 6.11: Un secador solar de fruta senillo y barato
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Actividad 6.6: Construir un secador solar de fruta
Actividad 6.6: Construir un secador solar de fruta
En esta actividad tendrás la satisfacción de ver otra aplicación práctica de la energía solar
en casa.
Un secador solar de fruta, que no tiene costes de mantenimiento, se puede hacer con
materiales sencillos y resulta, por tanto, una alternativa excelente a los secadores caros y
contaminantes que utilizan combustibles fósiles.
Tareas
1. Encuentra una caja de cartón de unos 1000 x 40 x 10 cm (usa una caja de embalaje),
y otra de 40 x 40 x 40 cm. Retira las tapas.
2. Pinta con pintura negra (pintura acrílica) la base y los laterales de la caja.
3. Pon una lámina de plástico o policarbonato sobre la caja, a modo de tapa.
4. Pega las puntas de la lámina de plástico o policarbonato a la caja con cinta adhesiva
fuerte (de embalar)
5. Haz agujeros en el fondo de la caja para permitir la circulación de aire. Pega una red
fina a los agujeros para evitar que entren insectos.
6. Conecta las dos cajas siguiendo el dibujo de la página anterior.
7. Haz una base de cuatro potas.
8. Pega los soportes de madera de los tres estantes del secador.
9. Pon un termómetro en el horno y observa el aumento de temperatura.
10. ¿Cómo puede subir la temperatura?
11. Corta una manzana en lonchas finas y ponlas en los estantes (pantallas)
12. Debate con los otro grupos como podríais reducir el tiempo necesario para secar la
fruta.
13. ¿Cuánto cuesta hacer un secador solar?
14. Pon una caja de cobre pintada de negro en la base interior del absorbedor del
secador. ¿Sirve esto de mucho?
Apuntes para el profesor
Usar cajas de cartón de ’embalaje rebaja el coste y reduce el material a reciclar. De todas formas,
también se puede construir el secador de fruta con madera y contraplacado. De esta forma se verá
más profesional y durará más. Insertando una lámina metálica (de cobre o de aluminio) en la caja se
incrementara la transmisión de calor y mejorará la eficiencia del secador.
Objetivos: entender como las tecnologías alternativas pueden mejorar el estilo de vida de las personas
sin poner en peligro el medio ambiente; trabajar manualmente para construir una herramienta útil
Materiales: 2 cajas de cartón, una lámina de cristal o policarbonato, cinta adhesiva, cola, termómetro
Palabras clave: conservación de alimentos, efecto invernadero, aislante, medida, uso del agua, volumen,
reciclaje
Habilidades: diseño, construcción con cartón o contraplacado, medir, analizar, preguntar.
Asignaturas del currículum educativo: geografía, sociales, naturales
Rango de edad: 10-13, 2º y 3º ciclo
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6.9 Calentador solar de agua
El calentamiento solar de agua es
un sistema para calentar el agua
que utiliza la energía del sol. La
energía solar es recogida por una
placa, la cual esta conectada por
tuberías a un dispositivo de
almacenamiento de agua caliente
como puede ser un cilindro de
agua caliente. Los sistemas se
pueden instalar para suministrar
agua caliente sanitaria, o para
piscinas, caravanas y aplicaciones
del estilo.
Figura 6.12: Diseño básico de
un sistema
de calentamiento solar de agua
Figura 6.13: Un captador solar muy simple para experimentos escolares
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Actividad 6.7: Construir un calentador solar de agua
Actividad 6.7: Construir un calentador solar de agua
Los sistemas de calentamiento solar de agua son cada vez de tecnología más elevada. Muchas
personas no se pueden permitir estos equipamientos tan caros. De todas formas, pueden
utilizar sus habilidades y conocimientos adquiridos durante cursos de formación ofrecidos
por miembros de ONG’s con mucha experiencia. Ello les permite ser capaces de construirse
equipamientos bastante eficientes y, con un poco mas de aprendizaje, poder instalarlos en
sus casas. Cuando esta formación se inicie en las escuelas, los resultados serán excelentes.
Tareas
1. Leer y comprender un dibujo
2. Leer y comprender una lista de herramientas y material
3. Preparar el lugar de trabajo
4. Establecer grupos de trabajo con tareas claras
5. Seguir protocolos de seguridad con los materiales, herramientas y operaciones
necesarias a la hora de hacer el captador solar
6. Construir el marco de madera
7. Construir la red de tuberías de cobre
8. Testar la presión de agua de la red
9. Preparar la capa de aislamiento
10. Doblar las aletas de las agujas
11. Montar el captador plano
12. Pintar con una capa de pintura negra selectiva
13. Adjuntar la cobertura de policarbonato
14. Identificar que proporción de la clase se podría beneficiar de la instalación de
calentadores solares de agua
Apuntes para el profesor
Esta es una actividad práctica que une toda la información y habilidades acumuladas por los alumnos a
lo largo de las clases y las actividades extracurriculares sobre la energía renovable. Conviene una
actividad previa muy detallada para conseguir los mejores resultados y para evitar accidentes o
errores de comprensión de este tipo de actividad.
Objetivo: Dar a los estudiantes la posibilidad de construir un captador solar funcional; reforzar la
confianza en ellos mismos; hacerles entender el valor del trabajo físico.
Materiales: ídem 6.6
Palabras clave: materiales, herramientas, doblar láminas de aluminio, aislamiento, medidas, fuerza,
capa, pintura selectiva, reflexión
Habilidades: entender las características de los materiales; usar herramientas básicas; comprender la
precisión de trabajar con equipamiento solar; trabajar en equipo; especialización de equipos;
observación; análisis; calcular costos
Asignaturas del currículum educativo: geografía, sociales
Rango de edad: 10-14, 2º y 3º ciclo
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Lista de materiales y herramientas para hacer un captador solar de dos metros cuadrados
Piezas de madera
Lámina de aluminio
Perfil escuadra de aluminio
Lámina de policarbonato
Lana de roca cubierta con papel de aluminio
Tuberías de cobre
Accesorios de cobre
Tornillos
Pintura negra selectiva
Herramientas necesarias
Materiales
2000 x 100 x 20 mm = 2 piezas
1000 x 100 x 20 mm = 3 piezas
100 x 40 x 20 mm = 4 piezas
2000 x 1000 x 0,3 mm = 3 piezas
2000 x 25 x 25 x 2 mm = 2 piezas
1000 x 25 x 35 x 2 mm = 2 piezas
100 x 25 x 25 x 2 mm = 4 piezas
2000 x 30 x 20 x 2 mm = 2 piezas
1000 x 30 x 20 x 2 mm = 2 piezas
2000 x 1000 x 4 mm = 1 pieza
2000 x 1000 x 50 mm = 1 pieza
1050 x 22 mm = 2 piezas
1900 x 15 mm = 6 piezas
escuadra 22 x15 mm = 2 piezas
T 22/15/22 mm = 10 piezas
80 x 6 mm = 12 piezas
20 x 4 mm = 140 piezas
250 ml
Taladro eléctrico portátil
Sierra de madera
Sierra de metal
Cinta métrica
Tijeras de metal
Destornillador eléctrico
Destornillador manual
Cúter
Cortador de tubos de cobre
Brocha para pintar
Quemador portátil de gas butano/propano
Brocas: 3,5; 7; 10 = 1 de cada
Máquina manual para doblar láminas de
aluminio
Papel de lija, 10 hojas
Cola de madera = 0.5 Kg
Aleación para soldar
Pasta limpiadora de soldaduras de cobre
Lubricante = 0.1 l
Utilizando todo esto obtenemos un captador solar de dos metros cuadrados a punto para ser
instalado. Uno de los aspectos claves es la maquina de doblar manual para las láminas de
aluminio que pueden hacer los propios participantes del taller. Pero necesitaremos los
siguientes materiales:
perfil rectangular de aluminio 50 x 30 x 2 mm = 2 piezas de 600 mm de largo;
perfil rectangular de aluminio 30 x 30 x 2 mm = 2 piezas de 120 mm de largo;
tornillos métricos 50 x 6 mm = 4 piezas;
madera dura (roble) 600 x 120 x 25 mm = 1 pieza.
La máquina se puede montar en pocos minutos si se dispone de todos estos materiales.
Utilizaremos esta herramienta juntamente con una prensa hidráulica, que puede ser
sustituida simplemente por un martillo duro.
KITH manual per a escoles

Esquema de montaje de un captador solar plano de dos metros cuadrados
KITH manual per a escoles