Estudio del Técnico

La energía solar térmica tienen entre sus aplicaciones más comunes el calentamiento del agua y sus diferentes variantes dependiendo del volumen de agua a calentar o la escala de la aplicación entre los que se encuentra la calefacción de agua en piscinas. La implementación del sistema solar puede reducir significativamente los costos de calefacción de piscinas, comparado con otros sistemas para dicha aplicación como los sistemas de gas, el sistema solar tiene un costo más competitivo con una recuperación a mediano plazo de la inversión y costos operativos anuales muy bajos, por ello, el calentamiento solar de piscinas es el uso más rentable de la energía solar en diversos climas.

Los sistemas solares de calefacción de piscinas incluyen los siguientes componentes: • Colector solar: el dispositivo a través del cual circula el agua de la piscina para ser calentada por el sol. • Filtro: elimina los desechos antes de que el agua se bombee a través del colector. • Bomba de agua: hace circular el agua a través del filtro y el colector y la regresa a la piscina. • Válvula de control de flujo: dispositivo automático o manual que desvía el agua de la piscina a través del colector solar.

El agua de la piscina se bombea a través del filtro y luego a través de los colectores solares, donde se calienta antes de regresar a la piscina. En climas cálidos, el colector también se puede usar para enfriar la piscina durante los meses pico de verano haciendo circular el agua a través del colector por la noche. Los sistemas más modernos incluyen sensores y una válvula automática para desviar el agua a través del colector cuando la temperatura del mismo es mayor que la temperatura de la piscina. Cuando la temperatura del colector es similar a la temperatura de la piscina, el agua filtrada simplemente pasa por alto el colector y se reintegra a la piscina.

Cabe mencionar que los colectores solares de piscina están hechos de diferentes materiales. El tipo que cada instalación requiere depende del clima presente en el entorno de la misma y de cómo se utilizara dicho colector, por ejemplo si solo se usará la piscina cuando las temperaturas estén por encima del punto de congelación, solo necesitará un sistema colector sin acristalar. Los colectores sin acristalar no incluyen una cubierta de vidrio, por lo general, están hechos de caucho o plástico de alta resistencia tratado con un inhibidor de luz ultravioleta (UV) para prolongar la vida útil de los paneles. Debido a sus piezas económicas y diseño simple, los colectores sin acristalar son generalmente menos costosos que los colectores acristalados. Estos sistemas sin acristalar pueden funcionar incluso para piscinas cubiertas en climas fríos si el sistema está diseñado para drenar de nuevo a la piscina cuando no esté en uso. Incluso si se tiene que apagar el sistema durante el clima frío, los colectores no acristalados pueden ser más rentables que instalar un sistema colector acristalado.

Respecto a los sistemas colectores acristalados generalmente están hechos de tubos de cobre sobre una placa de aluminio con una cubierta de vidrio templado con hierro, lo que aumenta su costo. En climas más fríos, los sistemas colectores acristalados, con intercambiadores de calor y fluidos de transferencia, capturan el calor solar de manera más eficiente que los sistemas sin acristalar, por ello, se pueden utilizar durante todo el año en muchos climas. Es importante mencionar que tanto los sistemas colectores acristalados como los no acristalados deben incluir protección contra congelamiento si se usarán en condiciones más frías.

Como se mencionó anteriormente este tipo de sistemas proporcionan una amortización de entre 2 y 7 años en promedio, y su duración es mayor que los sistemas con bomba de calor y gas. Para realizar la selección es importante tener en cuenta:

Antes de comprar e instalar un sistema de calefacción solar para piscinas, primero debe considerar los recursos solares de su sitio. La eficiencia y el diseño de un calentador solar para piscinas depende de la cantidad de energía solar que llegue a su sitio de construcción.

Los sistemas de calefacción solar de piscinas utilizan radiación solar directa y difusa. Por lo tanto, incluso si no vive en un clima cálido y soleado la mayor parte del tiempo, como las ciudades altas y frías de la meseta central del país, su sitio aún podría tener un recurso solar adecuado. Básicamente, si su sitio de construcción tiene áreas sin sombra y generalmente está orientado al sur, es un buen candidato para un sistema de calefacción solar de piscinas. Por otra parte el dimensionamiento de un sistema de calefacción solar para piscinas implica muchos factores:

• Tamaño de la piscina • Duración de la temporada de uso de la piscina • Temperaturas regionales promedio • Temperatura de piscina deseada • Recurso solar del sitio • Orientación e inclinación del colector • Eficiencia del colector • Uso de cubierta de piscina. • Los técnicos especialistas en sistemas solares utilizan hojas de trabajo y programas de computadora para ayudar a determinar los requisitos del sistema y el tamaño del colector.

Básicamente, la superficie de su colector solar debe ser del 50% al 100% de la superficie de su piscina. En áreas más frías y nubladas, es posible que deba aumentar la relación entre el área del colector y el área de la superficie de la piscina. Agregar metros cuadrados de colectores también alarga la duración estival del agua caliente en la piscina, esto quiere decir que una piscina rectangular al aire libre de 4.5 por 9 metros en un lugar cálido como Acapulco generalmente requiere un recolector que equivale al 100% de los metros cuadrados de la piscina para adaptarse al uso durante todo el año, por otro lado si esta misma piscina se encuentra ubicada al norte del país, la mayor parte de usuarios usan piscinas al aire libre de 6 a 8 meses al año solamente en la temporada de calor, por lo que normalmente dimensionan sus sistemas de colectores entre el 60% y el 70% de la superficie de la piscina. En ambos casos es importante mencionar que se puede reducir el área de colectores solares requerida utilizando una cubierta de piscina.

En el caso de la bomba de piscina el tamaño adecuado para el sistema solar, deberá ser de una bomba más grande que la actual o una bomba separada más pequeña para mover el agua de la piscina hacia y a través de los colectores.

La orientación geográfica de los colectores deberá ser en techos o en cualquier lugar cerca de la piscina que proporcione la exposición, orientación e inclinación adecuadas hacia el sol esto con el fin de maximizar la cantidad de energía solar diaria y estacional que reciben, es importante recordar que tanto la orientación como la inclinación del colector afectarán el rendimiento del sistema de calefacción solar de la piscina, respecto al ángulo en el que se debe inclinar un colector varía según su latitud y la duración de la temporada de uso de la piscina, por lo regular, los colectores para calentar el agua en las piscinas sólo en verano deben inclinarse en un ángulo igual a su latitud menos 10º a 15º.

Para determinar la eficiencia y el rendimiento de un sistema de calefacción solar de agua para piscinas, el técnico se puede basar en la clasificación de rendimiento térmico del colector solar expresado en Btu mediante la siguiente formula:

Del resultado obtenido, cuanto mayor sea el número, mayor será la eficiencia de recolección de energía solar. Para concluir es importante recordar que la implementación de colectores solares de alta eficiencia para la calefacción de agua en piscinas no solo reducirán los costos operativos anuales por parte de los usuarios, ademas de requerir menos metros cuadrados cuadrados de área de colectores para calentar la piscina de manera eficiente.