Experimento: fondo de la caja negra o reflectante

Estos experimentos son parte del trabajo que realizó Camilo Rojas C. de Chile para diseñar su calentador solar (versión 5).


Por Camilo Rojas C. de Chile

Séptimo experimento.

Volviendo a la caja de madera aislada y luego de estudiar y diseñar con lápiz y papel múltiples esquemas para evitar que el aire se mantenga en el interior de los tubos. (recuerda que el aire en el interior del estanque de PVC o tubo de PVC es el principal enemigo de este materialya que lo que no está en contacto con el agua se funde). Emilio y Angeles mis amigos y asesores del lejano Mexico me indican sus inquietudes respecto al color del interior de mi calentador.

Es muy claro que los tubos deben ser negros pues es el color que absorbe mayor energía. Pero

¿Cual sería en realidad el mejor color para forrar el interior de la caja?

Con algunas modificaciones de espacio interior del Prototipo de mi calentador, cambié el color del interior de la caja, reemplazando el papel reflectante por un color negro opaco para eliminar de una vez por todas mis dudas con respecto al color del interior de la caja. En muchos artículos explican que debo pintar de color negro el interior de los colectores, pero también se explica el fenómeno de la reflexibilidad de la energía, o reflejo de la luz.

Resultado: Al colocar los tubos en un fondo de caja negro estos calientan el agua a igual temperatura que con papel reflectante, sin embargo demora mucho más tiempo en hacerlo, que en un fondo reflectante (continúa leyendo porque esto no aplica cuando son tubos y transmisor de metal).

Conclusión sexto experimento.

Mi calentador es un invernadero.

La energía del sol llega a nosotros como una diversidad de longitudes de onda. Sólo somos capaces de ver un rango de ella. Existen longitudes de onda de mayor y menor energía y dependen de su longitud la penetración que tienen. Gran parte de la energía que atraviesa los vidrios es luz infrarroja y ultravioleta que no somos capaces de ver, sin embargo incide en los tubos transformándose en calor. Otra parte de esa energía pasa entre los tubos y llega al fondo de la caja. Cuando el fondo es color negro esa energía es absorbida por éste y por lo tanto se calienta.

 

Pasado un tiempo todos los elementos dentro de la caja, alcanzan la misma temperatura (tubos, agua, fondo).

Los elementos que están “calientes” irradian luz infrarroja a un ritmo proporcional al que absorben. Esta radiación calienta el aire y los otros elementos dentro de la caja. Pero hay un límite donde la energía que escapa o irradia mi calentador es equiparada con la que entra, el calentador no podrá nunca acumular tanta energía sin detenerse. El fondo negro se calienta pero no es capaz de transmitir su calor al agua pues no existe gran superficie de contacto entre este y los tubos. Sólo transmite su calor por emisión de energía infrarroja.

Cuando el fondo es papel aluminio reflectante, la radiación que pasa entre los tubos y que no es captada directamente desde el sol, es reflejada directamente sobre la parte posterior de los tubos negros que la transforman en calor que pasa al agua. Mucha de la energía del sol se pierde pues este sólo incide en la mitad de la superficie del tubo. Con el papel reflectante, aumento este índice al redireccionar los rayos hacia la parte posterior de los tubos.

Durante la noche, al no existir luz los tubos “calientes” irradian parte de su energía por eso se enfrían. Puedo hacer que esa energía no valla muy lejos y el papel aluminio refleja nuevamente sobre los tubos demorando la pérdida.

Es importante, que diga que el color negro utilizado ampliamente en los colectores tradicionales, según mi entendimiento es para trasmitir el calor desde la superficie (normalmente metálica) hacia los tubos o estanques. Por este motivo dichas superficies deben ir soldadas a los tubos (o por costos unidas con alambre, que es menos eficiente pero mucho más barato). Debe existir una gran cantidad de superficie de contacto entre estos elementos. Así se mejora el rendimiento. Como las aletas en un motor de motocicleta se enfrían con el viento (efecto inverso), estas se encuentran íntimamente unidas al cilindro o motor, porque así existe una gran conductividad térmica. En el caso de mi calentador, no tengo un buen método para conducir el calor desde un fondo de caja negro hacia los tubos, pues no encuentro un buen pegamento entre la placa, aleta o fondo y los tubos. Debe ser un pegamento no aislante y en el mercado los pegamentos son todos aislantes. Tampoco puedo soldar pues los tubos son de PVC.

De esta manera el papel aluminio resuelve de la mejor manera mi problema, dándome los excelentes resultados obtenidos en los experimentos.

Autor: Camilo Rojas
Publicado originalmente el: 2012-03-09 09:12:33

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