Terma Solar - Aplicación de la Energía Solar Térmica

Les comparto algunos vídeos seleccionados para orientación y aprendizaje sobre uno de los beneficios que nos brinda el Sol de manera limpia y gratuita como es la energía térmica en forma de calor. Vídeos desde como iniciarse en los conceptos sobre energía térmica, como realizar las instalaciones de las termas solares para la obtención de agua caliente sanitaria,...

Principios teórico-práctico para iniciarse en el área de la energía solar térmica

Como realizar una instalación solar térmica para el calentamiento de agua de uso sanitario.

Formas de instalar los colectores solares térmicos, serie, paralelo, o serie-paralelo?

Nuevas tendencias de termas solares de tubos al vacío

INVERNADERO de PLÁSTICO

Les comparto este manual sobre invernaderos donde encontraran los inicios en el uso de esta tecnología de producción agrícola protegida, los materiales utilizados, las oportunidades que brinda, y las diferentes opciones de uso de esta tecnología que permiten a partir del uso de un film tratado contra el UV, crear un microclima y darnos el lujo de cosechar productos incluso en épocas de heladas y de manera ininterrumpida asegurando la dieta alimentaria.

INVERNADEROS AGRÍCOLAS: Materiales para cubiertas

En esta oportunidad les comentare sobre las cubiertas que se utilizan en los invernaderos agrícolas los cuales crean en su interior microclimas óptimos para la reproducción de vegetales que cultivados a cielo abierto en zonas altas a más de 3000msnm, se verían afectados por las condiciones climáticas extremas del lugar como, heladas, granizadas, lluvias intensas, nevadas, y vientos fuertes; en contraposición a estos fenómenos naturales estas zonas cuentan con valores promedios de radiación solar altos (en las zonas altoandinas al Sur del Perú la irradiación solar o energía solar supera los 6kWh/m2 día, M. Horn), energía solar que hace viable la tecnología de los invernaderos agrícolas para el cultivo y producción de hortalizas y flores por lo general. En este escenario, complementado la tecnología con un diseño adecuado y utilizando materiales locales apropiados, brinda enormes satisfacciones en cuanto a la producción de  una gran variedad de vegetales así como la producción en almacigo de plantones de pinos. Entonces, la tecnología se presenta como alternativa para mejorar y complementar la alimentación en estas zonas donde la desnutrición especialmente en los niños, tiene que ser erradicada y ademas, con la forestación se contribuye con la mitigación de los gases de efecto invernadero causales del cambio climático. Según la Encuesta Demográfica y de Salud Familiar (Endes) del INEI, al año 2013 el porcentaje de niños menores de cinco años con desnutrición crónica en el sector rural presento una tasa de 32.3%.

Producción en invernadero de hortalizas, lechugas y coliflores  como ejemplo.

Producción en invernadero de plantones de pinos para forestación. Invernadero tipo túnel (Ayacucho 3700 msnm).

Contar con un invernadero tiene la ventaja de producir hortalizas fuera de temporada y durante todo el año lo que permite estar abastecidos y mantener el ritmo de una alimentación segura y saludable. Uno puede construir su invernadero de acuerdo a la disponibilidad de espacio y número de personas que conforman la familia, así, un invernadero de 12m2 con una buena distribución del espacio interior para la siembra, puede abastecer a una familia de aproximadamente 5 personas, mientras que, un invernadero de  250m2 beneficiaria a 25 familias aproximadamente.

Invernadero a dos agua con muros de adobe y estructura de madera en el techo (Ayacucho 

3700 msnm).

Ahora, metiéndonos en el tema de las cubiertas para invernaderos (agro-film o plástico para invernadero), lo más utilizado en las zonas rurales por el tema económico, es el plástico tratado contra los rayos UV que tiene una duración de aproximadamente 2 años dependiendo de las condiciones extremas del lugar, en algunos he visto que dura 3 años hasta 4 podría decir, y en otros, año y medio.  Un factor que tiene que ver con la duración a parte de la seguridad y cuidado que hay que tener con el plástico principalmente cuando en los alrededores del invernadero se cuenta con animales, es la estructura donde se fijara el plástico, si este cuenta con más áreas planas donde se fije, resistirá más las ráfagas de viento y su duración sera mayor, lógicamente no hay que abusar en la estructura con demasiados soportes porque aumentaríamos las áreas sombreadas y no es lo que se pretende. La otra alternativa de cubierta es usar policarbonato pero su costo lo hace inaccesible para la implementación y masificación de esta tecnología dado el poder adquisitivo de los pobladores asentadas en zonas rurales aisladas. Lo que se pretende es que el usuario una vez convencido de los resultados de la producción en el invernadero, se apropie de la tecnología, asegure su consumo familiar abasteciéndose de su producción y el sobrante, lo comercialice o intercambie a modo de trueque con otros productos, de esta manera mejorara su calidad alimentaria y un tanto su poder económico que le permita renovar el plástico y porque no, contar con materiales como el policarbonato.

Invernadero a dos agua (Cusco 3300 msnm).

Invernadero a dos aguas (Huancavelica 4500msnm).

Aplicaciones del plástico en invernaderos agrícolas

Al hablar de los plásticos en aplicaciones agrícolas, podemos decir que han permitido convertir tierras aparentemente improductivas en modernísimas explotaciones agrícolas como es el caso de la ciudad de Almería en España, que de una agricultura de subsistencia, paso a ser un modelo de desarrollo agrícola en muchas partes del mundo.

Propiedades físicas

Peso, los plásticos o mantas de plástico son livianos lo cual reduce la exigencia en estructuras permitiendo el ingreso uniforme de luz al interior del invernadero.

Densidad, se refiere a la cristalinidad de los polímeros. Una baja densidad facilita su manipulación y transporte.

Espesor, las unidades de medida son los milímetros (mm). Los distribuidores en Perú los vende por pulgadas (de 0.008"=200micras=0.2mm como los comercializa Visionplast).

Resistencia a la rotura, por granizada, vientos fuertes, y nieve, así como, a temperaturas extremas, altas y bajas.

Envejecimiento, debido a la degradación natural o artificial de sus propiedades físicas, radiométricas, y mecánicas (resistencia y ductilidad).

Propiedades ópticas

Transmitancia, propiedad que se refiere a la calidad y cantidad de luz solar que ingresa al invernadero a través de la cubierta transparente. El material tiene que ser transparente a la radiación visible, para permitir a la planta realizar la fotosíntesis y opaco a la radiación infrarroja, para evitar la pérdida de calor por radiación durante la noche.

Transmisión de la energía solar al interior del invernadero.

La energía solar al interior del invernadero siempre sera menor a la que existe fuera de el debido a las propiedades de absorción y reflexión del material de cubierta y que dependen de:

• El tipo de cubierta utilizado
• Su espesor
• El nivel de limpieza de su superficie expuesto a cielo abierto
• La condensación de agua
• La degradación del plástico
• La ubicación, orientación y forma de la cubierta
• La climatología del lugar de instalación

Toda esta dependencia es circunstancial para que la transmisión de la energía solar al interior del invernadero se vea mermada entre un 5 y un 40%.

Propiedades térmicas

Es la capacidad del film de proteger a las plantas contra el frío reteniendo el calor que se disipa por las noches. Por un lado depende de la transmitancia del material y por otro de las perdidas por conducción y convección a su través.

Características comparadas de los principales materiales plásticos utilizados en cubierta de invernadero (Fuente: SERRANO, 1994)

Para cualquier requerimiento de los agrofilm para invernaderos no duden en escribirme a mi correo:

juan.molina.f@gmail.com, juanmolinamz@gmail.com.

Climatización

La climatización es lo que todos los seres humanos deseamos cuando nos encontramos en un ambiente determinado, en pocas palabras, estar en confort con el ambiente que nos rodea, pero, climatizar no necesariamente es sinónimo de refrigerar o calefaccionar aunque la idea no esta tan lejos del verdadero significado. La climatización comprende ambos significados e incluye tres aspectos: espacio, factor humano, y aire.

• Espacio. Son condicionantes por su latitud, geografía, climatología, ..., que conllevan a alcanzar múltiples temperaturas.
• Factor humano. Tiene que ver con lo que llevamos puesto (vestimenta o nivel de arropamiento Clo), y la actividad que realizamos (estar quietos, correr, caminar, ..., nivel del metabolismo MET).
• Aire. Tiene que ver con la temperatura, humedad, dirección y velocidad del viento del espacio donde nos ubiquemos.

Ante estos aspectos, el ser humano trata de alguna forma de mantener sus espacios con temperaturas agradables y de acuerdo a sus condiciones económicas, sus costumbres, sus quehaceres,..., busca climatizar los ambientes interiores de su vivienda ya sea de forma natural o artificial mediante algún sistema o técnica de climatización. Por ejemplo, en las zonas alto-andinas la forma de conseguir calefaccionar sus ambientes es mediante la quema de leña, en zonas cálidas la ventilación y el sombreado son las técnicas mas usadas para alcanzar el frescor en los interiores de la vivienda.

Los sistemas de climatización son equipos que controlan las variables propias del ambiente a acondicionar:

• La temperatura seca
• Humedad Relativa
• Calidad del aire
• Velocidad del aire
• El ruido

Y pueden ser sistemas:

• Todo aire. El aire es utilizado para compensar las cargas térmicas en el recinto climatizado, en el cual no tiene lugar ningún tratamiento posterior.
• Todo agua. Son aquellos en que el agua es el agente que se ocupa de compensar las cargas térmicas del recinto acondicionado (aunque también puede tener aire exterior para la renovación). Ejemplo: pisos, paredes, y techos radiantes.

Serpentín de  pared radiante.

• Aire-agua. Se trata de sistemas donde llega tanto agua como aire para compensar las cargas del local.
• Todo refrigerante. Se trata de instalaciones donde el fluido que se encarga de compensar las cargas térmicas del local es el refrigerante. 

Actualmente los sistemas de climatización solar son las que están causando gran interés.

Fluido Calo-portador en Termas Solares

Los fluidos calo-portadores utilizados en las termas solares o calentadores solares son:

1. Agua
2. Mezcla de agua y anticongelante
3. Combinación de líquidos anticongelantes orgánicos
4. Aceites de siliconas

Estos fluidos tienen la característica de transportar el calor de un lugar a otro a través de conductos. Se calientan en un lado para cederlo en otro y son utilizados en los circuitos cerrados de los calentadores solares.

En los Calentadores Solares de Agua (CSA) del tipo placa plana con tubos de cobre instalados en zonas de altura donde los fenómenos meteorológicos como las  "heladas" (descenso de la temperatura desde los cero grados cuya ocurrencia se presenta anualmente entre los meses de junio, julio y agosto), así como la concentración alta de sales en el  agua, acaban rompiendo y obstruyendo los conductos de la placa. Las consecuencias del fenómeno de la helada se debe a que cuando el agua se congela se dilata, y al dilatarse aumenta su volumen lo que termina por romper los tubos. Por ello, los CSA  a instalar en zonas de heladas deben ser del tipo CSA con intercambiador de calor para evitar dichos inconvenientes (o en todo caso utilizar CSA de tubos al vacío o evacuados para evitar que el agua se congele). 

En los  CSA de placa plana sin intercambiador de calor (fig.1) también llamado calentador de circuito abierto, el agua es el único fluido a calentar de manera directa con el Sol ya sea por convección natural (fenómeno de termosifón donde el agua a medida que se calienta pierde densidad y tiende a subir siendo su lugar ocupado instantáneamente por el agua fría generándose un ciclo cerrado hasta que la temperatura del agua alcance el equilibrio), o por convección forzada (interviene algún medio mecánico o eléctrico), mientras que, en los CSA con intercambiadores de calor o también llamados calentadores de circuito cerrado (Fig.2), intervienen dos fluidos líquidos, uno que es el anticongelante o fluido calo-portador que circula por el colector e ingresa al interior del tanque a través de un serpentín y vuelve al colector generándose un ciclo cerrado, y el otro que es el agua al interior del tanque que es calentada por conducción a través del calor transferido del fluido calo-portador que atraviesa la tubería del serpentín .

Fig.1. CSA de placa plana por termosifón sin intercambiador de calor.

Fig.2. CSA de circuito cerrado o con intercambiador de calor.

Entonces, como ya se mencionó, para evitar las consecuencias que puede causar el fenómeno de las heladas en los CSA de placa plana, es necesario el uso de los anticongelantes (glicoles, los más usados son los etilenglicol y propilaglicol) como fluidos calo-portadores de calor en zonas de altura. Dicho fluido calo-portador tiene que tener una buena capacidad calorífica y gran afinidad por trasmitir el calor, no hervir, no corroer y ser atóxico. Su uso esta constituido por 40% de glicol y 60% de agua.