Sumiseran S.L

Un poco de Historia.

Lámparas antiguas de vacío

Desde que John Ambrose Fleming inventara el primer tubo de vacío “La lampara”  o  “bombilla” la cual posteriormente hizo funcionar radios televisores y en aquellos tiempos las denominadas computadoras que han funcionado durante décadas. Desde entonces ha pasado ya mas de un siglo.

Para ver un ejemplo de la importancia de este invento, basta decir que (ENIAC) una de las primeras

Computadora Eniac año 1946

computadoras usaba 17.468 válvulas de vacío o lámparas, que se queda en un número insignificante si tenemos en cuenta los 3,1 millones de transistores (una evolución del diodo y de la válvula de vacío)

La fotografía muestra a dos hombres operando la (ENIAC), la primera computadora del mundo; se construyó en 1946 y ocupaba ciento sesenta metros cuadrados si a leído bien 160m2.) de ahí a el micro procesador Pentium de hoy a habido una evolución algo considerable.
Bien pues esta evolución por suerte para nosotros y mucho mas para  nuestro medio ambiente no se a quedado aquí.

Tubos de vació para energía solar, La evolución.

El uso frecuente y popular de los invernaderos del siglo XVIII tuvo como consecuencia que mucha gente experimentara de forma directa la capacidad del vidrio de retener el calor solar. Como observara Horace de Saussure, uno de los más destacados naturalistas europeos de la época, "es un hecho sabido, y probablemente lo ha sido desde hace mucho tiempo, que una habitación, un carruaje de aquella época , o cualquier otro lugar está más caliente cuando los rayos del Sol penetran en él a través de un cristal". La misma experiencia, tan habitual en nuestros días, de introducirse en un coche que ha pasado unas cuantas horas expuesto al Sol. Para el científico franco-suizo resultaba muy sorprendente que fenómeno tan común no hubiera inspirado hasta entonces ninguna investigación empírica sobre la temperatura máxima obtenible en un captador solar de vidrio. De hecho, cuando experimentaban con energía solar sus contemporáneos preferían operar con espejos solares, capaces de proezas espectaculares como incendiar objetos a distancia o fundir los metales más duros en segundos. Por ello, en 1767, de Saussure se dispuso a determinar la efectividad de los captadores calóricos de vidrio para acumular energía del sol, iniciando así la compresión científica de un fenómeno cuya utilidad técnica venía siendo empleada desde antiguo como hemos visto.

De Saussure comenzó por construir un invernadero en miniatura de cinco paredes, realizado con otras tantas cajas de vidrio, de planta cuadrada y dimensiones decrecientes de 30 cm en la base por 15 cm de alto a 10 cm en la base por 5 cm de alto. Las cinco cajas estaban abiertas por su base, de tal modo que podían apilarse, una dentro de otra, todas sobre una mesa de madera negra. Tras exponer el artefacto al Sol durante varias horas, de Saussure midió la temperatura en el interior. La caja exterior era la más fría, aumentando la temperatura en cada caja menor sucesiva. La temperatura más elevada se registraba en la base de la caja más interior (87 grados). De Saussure escribiría que "las frutas expuestas a este calor [el de la caja interior] quedaron cocidas y jugosas".
Con el propósito de impedir más eficazmente la pérdida de calor, De Saussure construyó una pequeña caja rectangular de madera de pino de un centímetro y medio de espesor, revestida por dentro de corcho negro [véase aquí el redescubrimiento de las reglas sobre colores de Paladio y Faventino]. La parte superior de la caja quedaba cerrada por tres láminas separadas de vidrio. Expuesta la caja al sol, el interior de su base alcanzaba una temperatura de 118 grados. A este ingenio se le denominaría posteriormente caja caliente, por la gran cantidad de calor solar que podía retener.
Sin embargo, la caja caliente cedía todavía al exterior una parte de su calor. Decidió entonces colocarla dentro de otra caja abierta por arriba y rellenar de lana la separación entre ambas. Este refuerzo en su capacidad aislante se tradujo en una menor perdida de calor, con lo que la temperatura en el interior de la caja caliente ascendió a 120 grados, incluso cuando el tiempo atmosférico no fue tan favorable como con ocasión del experimento anterior.

Caja caliente de Horace de Saussure

El comportamiento térmico de esta caja caliente sugirió a de Saussure que la atmósfera de la tierra tendría un comportamiento similar: la intensidad de la radiación solar sería prácticamente igual en las montañas que en las riberas de los mares, pero la mayor capa atmosférica en estas últimas retendría mejor el calor. Sus experimentos indicaron que la caja caliente alcanzaba temperaturas parejas en la sierra que en el llano: esto demostraba que el brillo solar tenía la misma fuerza con independencia de la altitud.
Al igual que las caras de vidrio de la caja caliente, nuestra atmósfera permite a casi toda la luz solar alcanzar la tierra. Aproximadamente tres cuartas partes de la radiación solar llegan a la superficie de la tierra cuando el cielo esta despejado. La Tierra (como el suelo de la caja caliente) absorbe la energía solar y libera calor. Pero a este calor no le resulta fácil escapar a través del manto atmosférico: de la misma manera que el calor solar es retenido por los paneles de vidrio de una caja caliente.

Varios científicos del siglo XIX llevaron a cabo experimentos con cajas calientes y obtuvieron resultados análogos. Sir John Herschel, el importante astrónomo, realizó una caja caliente en el curso de una expedición durante los años 1830 al Cabo de Buena Esperanza. Se trataba de un cajón de caoba pintado de negro por su interior y cubierto de vidrio, colocado en un bastidor de madera protegido por otra lámina de vidrio y arena apilada sobre sus costados. El resultado de los experimentos de Herschel con esta caja caliente no sólo fue científicamente interesante sino además grato al paladar, como dan a entender sus notas:

Cuando estas temperaturas de hasta 125 grados sobrepasaban la de ebullición del agua, se realizaron varios experimentos exponiendo huevos, carnes [al calor interior de la caja], todos los cuales, tras un moderado intervalo de exposición, se hallaron perfectamente cocinados...

El relato de las comidas campestres solares de Sir John intrigaría a Samuel Pierpont Langley, el famoso astrofísico americano que posteriormente llegó a ser director de la Smithsonian Institution. Langley sentía fascinación por el calor solar desde niño, cuando se preguntaba por qué el cristal mantenía caliente el interior de un invernadero. En 1881 repitió experimentos similares a los anteriores en el monte Whitney.

De Saussure, Herschel y Langley demostraron que en el interior de una caja cubierta de vidrio podían producirse temperaturas superiores a la de ebullición del agua. Su inventor era consciente de que la caja caliente podría tener importantes aplicaciones prácticas. Como en profesión de humildad, De Saussure señaló que "algún día podrá derivarse alguna utilidad de este ingenio [porque] en realidad es demasiado pequeño, barato, y fácil de hacer". Ciertamente su modesta esperanza sería más que satisfecha: La caja caliente se convirtió en prototipo de los colectores solares de finales del siglo diecinueve y del veinte; colectores capaces de suministrar agua caliente y calefacción a las casas y energía a las máquinas.

Principio de funcionamiento

El presente de los captadores:

La característica principal de este sistema, es el empleo de tubos de vidrio al vacío igual que las lámparas en cuyo interior se aloja un tubo superconductor, conocido como “Heat Pipe” o tubo de calor, este contiene una mezcla de componentes líquidos, inocuos y aptos para usos alimentarios de patente USA, que aceleran su conductividad térmica. Este líquido al calentarse con muy poca energía, se evapora y asciende hacia el ánodo trasmisor de calor de ahí la inclinación minina para la colocación de los tubos del 25% para que el liquido pueda ascender en su vaporización, una vez cedido el calor cae en forma de liquido condensado, repitiéndose este ciclo continuamente.

Su fabricación.
Durante la fabricación del tubo, el aire es extraído (evacuado) del espacio entre los dos tubos de

Fabricación

 vidrio para formar el vacío, el cual elimina la pérdida de calor conductivo y convectivo. Para mantener la suficiente calidad del vacío está

 integrado en el proceso el elemento getter de bario, utilizado también a la hora de realizar el vacío en las pantallas de televisión. En el proceso de fabricación del tubo el getter de bario está expuesto a altas temperaturas lo cual produce que el fondo del tubo se cubra de la nítida capa de bario. Esta capa activamente absorbe CO, CO2, N2, O2, H2O y H2 que van saliendo del tubo durante el proceso de fundición. De esta manera se forma el vacío. La capa de bario brinda un color plateado en el fondo del tubo señal del vacío perfecto. El color  blanco del fondo del tubo da señal de haber sido dañado y de haber perdido el vacío. Esto ayuda a determinar si el tubo esta en perfecto estado o de lo contrario ya no es funcional al 100%.
Observe  la perdida de vacío en el tubo izquierdo de color blanco y el plateado de la derecha

Perdida de vacío

 100% optimo.

Esquema tubo de vacío

1º Premio

 







El reconocimiento: Estos tubos, desde el año 1987, están reconocidos como absorbentes especiales. La tecnología  por absorción de tubos de vacío en 360º fue premiada en la feria internacional de invenciones en Ginebra con la medalla de oro, máximo galardón del evento.
 

Este sistema se lleva utilizando con éxito desde hace más de 10 años en Países Europeos  como  Alemania, Austria, Suiza, Francia etc. Un mercado muy exigente, con un grado de radiación solar muy por debajo al de España.

Las Ventajas.
  Este sistema ofrece ventajas tales como:
    1-  La obtención de ALTAS temperaturas en un menor tiempo. 
    2-  El aprovechamiento de la luz difusa, lo que permite que, en los días de nubosidad tenue, el equipo siga calentando. 
    3-  La curvatura del tubo de vidrio ofrece una mayor resistencia a los impactos, habiendo superado pruebas que equivaldrían a un granizo de 30mm.
    Dada la baja emisividad de tubo(0,08), su alta absorbidad (0,93) y su aislamiento por vacío, sumado al Heat-Pipe, se consiguen rendimientos no superados en el sector de la energía solar térmica.
    4-  La SENCILLEZ de su montaje hace reducir los gastos de mano de obra, ya que es posible montar un sistema compacto (depósito incluido) en menos de 3 horas (teniendo tomas previstas en el tejado).
    5-  La INEXISTENCIA de agua o anticongelante en los captadores implica:  En caso de rotura de un tubo el equipo seguiría funcionando sin ningún problema hasta la sustitución de dicho tubo. 
    6-  NO se generan problemas de calcificación ni corrosión en los tubos captadores, al no circular agua ni anticongelante por los mismos.
    7-  Los captadores están LIBRES de mantenimiento (es la primera causa de avería en los equipos tradicionales).
    8-  Al NO haber problemas de CONGELACIÓN, se evitan roturas por heladas y también el uso de aditivos, que obligarían a un doble circuito, lo que incrementaría el coste y reduciría su rendimiento. 
    9- La TEMPERATURA de congelación es de -50ºC.
   10- Se puede regular el exceso de energía sobrante en el verano  (con un simple destornillador y un minuto de tiempo se pueden QUITAR  o GIRAR tubos del colector para el control de exceso de temperatura) cosa inimaginable en los colectores tradicionales.
   11- ELIMINAMOS el efecto cometa con los vientos excesivos en el invierno,  pues al ser calado el colector y existir 4 o 5 centímetros de separación entre tubos  el viento pasa con facilidad y no ofrece la resistencia de los colectores planos.
   12- NO están sujetos a orientaciones sur. Pueden tener  otras orientaciones sin que merme significativamente el rendimiento pues el tubo capta en todas direcciones al ser redondo el tubo captador el sol incide perpendicularmente prácticamente todo el día en el colector plano la incidencia perpendicular es solo unas horas.  Esto conlleva a un mayor rendimiento y una mejor integración arquitectónica del equipo. 

Mejor integración arquitectónica