documento para utilizar la energía solar y tener ahorros economicos en viviendas

1. E N E R G Í A S O L A R

2. ORÍGENES DEL SOL, LA TIERRA Y LA VIDA
Hace aproximadamente 15 mil millones de años, se
produjo una gran explosión en el infinito cosmos y se
liberó una gran cantidad de energía con ella, a partir
de esta detonación cósmica el universo continuó
cambiando constantemente.
Al principio, sólo existieron remolinos de gases y
pequeñas partículas de polvo, durante este proceso se
formaron los átomos de hidrógeno y de helio; el
oxígeno aún no existía.
La gravedad atrajo a los átomos hasta formar enormes
esferas, que concentraban los gases y las partículas, que
por estar girando se calentaron hasta incendiarse
convirtiéndose en estrellas.
Una de esas nubes se desintegró por haber chocado
con otra y empezó a girar convirtiéndose en la estrella
central de nuestro sistema planetario, el sol.
Al mismo tiempo alrededor del sol se empezaron a
formar los planetas que giraban en torno de esa gran
bola de fuego. Uno de esos planetas es la tierra. Para
entonces ya habían pasado 10 mil millones de años de la
gran explosión.
Luego la Tierra empezó a enfriarse y se formó sobre
ella una corteza. Los volcanes entraron en erupción
escupiendo por sus cráteres el magma, es decir los
componentes de la tierra que no se habían enfriado y
que empujados por los gases salían violentamente hacia
el exterior. La Tierra formó su primera atmósfera de
vapor de agua, hidrógeno, amoníaco y metano.

3. El vapor se condensó y formó las nubes que se
cargaron de electricidad provocando relámpagos y
tormentas eléctricas.
Los relámpagos fusionaron los gases que formaron las
moléculas orgánicas que las lluvias trajeron de la
atmósfera.
Y llovió tanto que se formaron los mares ricos
en moléculas orgánicas que continuamente
recibían energía del sol que solía calentar el agua
de algunas playas cercanas al ecuador.
Hace algunos 3500 millones de años los grupos
de moléculas se unieron y formaron las células
de las que desciende toda la vida existente en el
planeta.
La vida evolucionó hasta hace 1000 millones de
años aproximadamente cuando apareció un tipo
de célula nuevo, que no se alimentaba de
moléculas orgánicas.
Los antepasados de las plantas utilizaron la
fotosíntesis para transformar el co2, el agua
y la radiación solar en energía, produciendo
oxígeno... GRACIAS AL SOL.

4. ENERGÍA SOLAR
El turismo ecológico consiste en visitar lugares relativamente intactos para estudiar,
admirar y disfrutar la flora, la fauna y la cultura humana de la zona visitada.
A partir de esta definición es fácil suponer que los sitios con vocación ecoturística no están
cercanos a las infraestructuras de servicios que ofrecen las ciudades tales como agua
entubada, drenaje, energía, entre otros.
Consecuentemente la infraestructura para el turismo ecológico debe auxiliarse de las
ecotecnologías para proporcionar al hospedaje ecológico la autosuficiencia indispensable
para dar el confort necesario a los visitantes.
En el rubro de la energía calorífica y eléctrica la fuente de energía con la que cuenta toda la
República Mexicana es el sol. Captando adecuadamente la radiación solar, se puede
transformar en calor a través de colectores solares térmicos o bien se puede utilizar en
forma práctica para climatizar locales, para calentar agua, o utilizando celdas fotovoltaicas
para obtener energía eléctrica.
Es fundamental para el ecoturismo que incluya a las comunidades indígenas del sitio desde
el inicio de la planeación, luego durante la construcción y finalmente la operación del
proyecto.
Se trata de aprovechar la sabiduría indígena que durante cientos de años ha protegido la
naturaleza y ha creado la arquitectura vernácula. El ecoturista busca a la gente y las
manifestaciones culturales del sitio que visita, la conservación también incluye el arte y la
cultura popular propia del lugar que visitan los ecoturistas, prueba de ello es que el viajero
interesado en ecoturismo, no está interesado en ir a visitar réplicas e imitaciones dentro de
la ciudad, él prefiere ir a donde está lo autóctono. El otro ingrediente buscado por los
turistas ecológicos es el contacto con la naturaleza, visitando áreas no tocadas por la mano
del hombre, sin disturbarlas, con la finalidad de admirarlas, estudiarlas y recrearse.
Por ello el ecoturismo es una actividad que propicia la conservación, tiene un bajo impacto
ambiental y desde el punto de vista socioeconómico es una forma de elevar el nivel de vida
de las comunidades locales.
La participación de las comunidades indígenas del sitio donde se establece el hospedaje
ecoturístico es un factor fundamental en la planeación de las instalaciones ecoturísticas.
Aún cuando se financie con capital privado las comunidades podrán ser socios en el
desarrollo ecoturístico, aportando el terreno y los materiales habilitados para la
construcción, tales como tierras y arenas limpias y preparadas para usarse en la fabricación
de adobes, y otros elementos constructivos, piedra ya trabajada para muros y
cimentaciones, troncos y carrizos para el techo, varas, bejucos y troncos limpios para la

5. estructuración de muros, fabricación de cal en el caso de existir materia prima en el sitio,
excepto algunos materiales industrializados como tuberías, tinacos, cristales, cerraduras y
otros, la mayoría de los insumos para la construcción pueden ser un aporte de la
comunidad. Durante la edificación pueden aportar la mano de obra; con estas tres
aportaciones terreno, materiales y mano de obra, su participación como socios capitalistas
les deberá reportar ganancias además de la creación de empleos para la operación de las
instalaciones y el impulso a microempresas de artesanía, alimentos y otras actividades de
servicio necesarias para el apoyo y funcionamiento del hospedaje ecológico.
Respecto a las instalaciones solares tanto para producir calor como energía eléctrica, son
tan sencillas de instalar como de mantener, que no se requiere de técnicos especialistas
que revisen continuamente su funcionamiento. Ya existen numerosas instalaciones de éstas
en comunidades apartadas, sobre todo en el norte de la República, funcionando sin
problemas, conforme lo han manifestado los ejidatarios .
Diagrama de una potabilizadora solar que funciona con energía solar fotovoltaica. El tanque elevado sobre la cisterna sirve
también de mirador.

6. VALOR DE LA RADIACIÓN SOLAR
Valuar la radiación solar en pesos y centavos, puede parecer insólito, en virtud de que no
hay ser viviente sobre la Tierra que pueda vivir sin recibir la radiación del sol.
Sin embargo, el mundo de hoy pretende expresar todo en términos económicos. Así,
aprovechando esta forma de ver el valor de las cosas, se explicará el desperdicio de dinero
al no aprovechar la radiación solar que llega a un tipo de construcción.
Para efectos de ilustrar este desperdicio de energía se supone una casa en México, D. F.,
con 100 m2
de azotea. Ésta cubierta recibe en término medio 1000/kwh por metro
cuadrado al año, es decir, 1000 kwh en toda la superficie que calculados a un precio de
$3.50 el kw, estará recibiendo $350,000.00 al año que no está aprovechando. Lo que es
peor en la mayoría de los casos, esa radiación transformada en calor está causando
enormes gastos por eliminar el incremento en la temperatura interior de los edificios, ya
que se estará gastando en aires acondicionados para tener temperaturas de confort interior
unos $36,000.00 al año para disminuir 6º C y tener locales habitables.
Una casa con 100 m2
de azotea, recibe en el D.
F. un promedio de 1,000 Kwh al año, unos
100,000 Kwh en total que a $3.50 el Kw,
representan $350,000.00 al año.
Los edificios todos de cristal con aire acondicionado central son la
máxima expresión de la falta de conciencia ambiental del
arquitecto, que no solo desperdicia la energía solar, sino que tiene
que gastar enormes cantidades de dinero en energía comercial
para climatizar la insoportable temperatura interior de este tipo
de edificios.
Es un derroche irracional no aprovechar la energía solar, ya sea para calentar o para
refrescar el hábitat humano y al mismo tiempo quejarse de falta o crisis de energía; más
bien habría que hablar de falta de inteligencia y crisis de imaginación.
Muchos piensan que el sol sirve para broncearse, para asolearse, y es un elemento que sólo
debiera existir en las playas, ya que en otros sitios no le ven ninguna utilidad práctica,
desconocen la gran cantidad de colectores y máquinas solares que sirven no sólo para
calentar, sino también para refrescar, como los refrigeradores solares que funcionan por
absorción, aviones solares, autos solares, barcos solares y desde luego telescopios como el

7. Hobbel que funcionan con la energía solar, e infinidad de objetos de uso cotidiano que
tienen como fuente de energía al sol, entre ellos están los teléfonos, calculadoras, relojes,
sistemas de energía ininterrumpida, faros marinos y otros muchos.
Por ello es necesario difundir las numerosas formas de aprovechamiento de la energía
solar. Los desarrolladores de turismo ecológico por necesidad requieren obtener la energía
para sus instalaciones, ya sea utilizando el sol, el biogás, el viento, el mar o las corrientes de
ríos y arroyos en virtud de que en los sitios donde se instalan los alojamientos ecoturísticos
no se cuenta con energía comercial precisamente por estar alejados de las fuentes de
producción y distribución.
Es urgente erradicar la creencia de que estas tecnologías son muy complicadas o muy
caras, a pesar de que cada vez con mayor frecuencia las utilizados en la vida diaria.
No debe olvidarse que el sol es el padre de las energías, ya sea eólica, biomasa, hidráulica,
maremotriz, geotérmica, y todas las existentes en la tierra, y su utilización práctica es muy
sencilla.
LA GENEROSIDAD DEL SOL
La radiación promedio anual sobre la superficie de la tierra
varía de 2000 a 2500 kwh/m2
en las zonas de alta insolación, y
entre 1000 y 1500 kwh/m2
en lugares localizados en latitudes
altas.
La duración de la insolación y la intensidad de la radiación
dependen localmente de la estación del año, de las condiciones
del tiempo y de la situación geográfica.
La intensidad de la radiación se mide en kwh/m2
/tiempo, por ello
es que se puede traducir a pesos y centavos; es decir, si en un m”
inciden durante un determinado lapso de tiempo cierta cantidad
de rayos solares medibles en su intensidad, podremos determinar
los kwh/m2
que recibió esa superficie y por lo tanto obtener valor
monetario conforme al costo por kwh/m2
en este sitio.
Sin embargo, el hombre a lo largo de la historia utiliza cada vez
menos la energía solar, particularmente en la arquitectura
moderna, la radiación solar no ha podido ser manejada
positivamente por los arquitectos que prefieren apoyarse en
“alta tecnología” y en edificios “inteligentes” despilfarrando la

8. energía comercial que tarde o temprano se agotará. Ignorando la energía gratuita que
generosamente nos brinda el sol.
México está entre los 5 países más asoleados del mundo, sin embargo, ahora al inicio del
siglo XXI padece crisis de energía.
HISTORIA DE LOS COLECTORES SOLARES TÉRMICOS
Desde el siglo IV a. C., los griegos ya conocían los principios tanto de los colectores solares
planos como los de seguimiento o enfoque, en el siglo II a.C. apareció un tratado de
Diócles titulado Sobre espejos que queman, donde se describe que apuntando varios
espejos hacia un mismo lugar podría prenderse fuego a un objeto, los espejos empleados
eran de cobre o de plata pulidos. Aristóteles, cuenta un relato, empleó reflectores solares
para quemar los barcos enemigos de la flota romana en Siracursa y así ganó la batalla.
También desde tiempos muy remotos los indígenas de África, Australia, China, India, Países
Bajos, Pakistán y otros han utilizado la energía solar para calentar agua con recipientes
diseñados especialmente para ello. Durante la segunda mitad del siglo XVIII numerosos
científicos construyeron las llamadas “cajas calientes” que servían para calentar agua,
alcanzando temperaturas de ebullición. Entre ellos, se contaban Herschel y S.P. Langley,
así como el francés C. Tellier.
En 1881 Kemp desarrollo y fabricó calentadores solares de agua patentados bajo el nombre
de Climas, consistentes en tanques de hierro galvanizados pintados de negro mate en su
interior y encerrados dentro de una caja de madera con cubierta de vidrio que podían
conectarse al sistema de agua corriente de las casas en que se instalaba. El problema de
estos colectores fue el almacenamiento, ya que el agua caliente que se almacenaba en el
colector quedaba aislada del exterior sólo por un cristal y durante la noche se disipaba la
energía calorífica captada durante el día.
Este colector pionero de los paneles solares térmicos es muy similar a los que hoy, cien años después, se fabrican
industrialmente.

9. No fue sino hasta 1909 cuando W.J. Bailey diseñó un colector solar plano, consistente en
una caja de madera de 10cm. de profundidad aislada térmicamente en su interior, con una
cubierta de cristal que contenía un serpentín de tubo metálico con lo que alcanzaba
fácilmente temperaturas de 60º C. El agua caliente se almacenaba por separado en un
tanque aislado térmicamente para poder disponer de ella en el momento que se necesitara
sin que la temperatura sufriera descensos.
En 1881 este colector auto contenido se fabricó en Estados Unidos con el nombre de Climax, no prosperó porque la caja
era de madera y no resistía mucho tiempo la intemperie y como la tapa era un solo cristal, el calor se disparaba en la
noche.
En México todos los centros de investigación de energía solar han realizado proyectos
sobre colectores solares planos sin entrar a su diseño y perfeccionamiento en virtud de que
las mejoras que pueden lograrse son muy pequeñas en cuento a eficiencia.
Comercialmente existen fabricantes y empresas vendedoras de colectores solares térmicos
desde la segunda mitad de la década de los cuarenta. Existen además algunos
representantes de compañías extranjeras que intentan vender colectores tanto planos
como auto contenidos.

10. SOL Y ARQUITECTURA
El origen de la arquitectura fue el acondicionamiento de cuevas naturales y copas de
árboles desde la época en que apareció el Homo Erectus.
Posteriormente se fueron perfeccionando, descubriendo e inventando herramientas,
primero de piedra y más adelante metálicas que les permitían definir cada vez más sus
diseños.
En las primitivas manifestaciones de arquitectura, el condicionamiento del diseño era
principalmente motivado por el medio ambiente y los materiales del sitio, valores hoy
olvidados, pero que sin embargo debieran seguir siendo factores determinantes de la forma
arquitectónica.
Esta primitiva arquitectura dio origen a otras, hasta llegar a la de este tercer milenio que
con la bandera de la tecnología, el progreso, la industrialización, la facilidad de
construcción, el rendimiento económico y otros argumentos, el arte-ciencia se ha
enemistado y apartado del medio ambiente, del tránsito solar, los vientos dominantes, la
temperatura y otros factores climáticos fundamentales que deben considerarse en la
arquitectura responsable para dar paso a una arquitectura de consumo donde la tecnología
ha substituido al ingenio creador.
El arquitecto de hoy por lo general, al atacar un proyecto piensa primero en forma, en que
su obra debe ser bella, proporcionada, colorida, innovadora, estética, impresionante,
moderna y concordante con la arquitectura de los países desarrollados que marcan “lo
actual”, estableciendo estilos arquitectónicos que tal vez sean adecuados en sus países de
origen, países que por cierto tienen otro clima, otra tecnología, otra economía, una historia
y tradición muy diferente a la mexicana.
El arquitecto además de sus obligaciones profesionales que implican solucionar los
problemas de cobijo, funcionamiento, seguridad, economía y otros implícitos al proyecto
arquitectónico, debe cumplir con su responsabilidad ambiental. Esto quiere decir que su
obra debe ser concordante con los factores climáticos, ambientales e históricos del sitio
donde se ubica.
Lamentablemente en México los profesionistas de la arquitectura, es decir, los prestadores
de este servicio profesional, aparentemente no relacionan sus proyectos con la realidad
nacional, no saben o no toman en cuenta la crisis de energía y de agua que se intensifica
cada día y proyectan edificios que despilfarran estos dos elementos fundamentales para la
vida y el desarrollo nacional.
La mayor fuente de energía, que además es la madre y el padre de todas las energías es el
sol, que para la gran mayoría de los arquitectos que se enfrentan al reto, de diseñar un

11. edificio, el sol les resulta un enemigo problemático cuyos efectos al interior del inmueble
exigen la instalación de costosos equipos de aire acondicionado que eliminen los efectos de
la insolación y del efecto invernadero en el interior, es decir, con el proyecto
arquitectónico crean un problema que no existía, a partir de su falta de información o de un
criterio antiecológico y de pobreza de imaginación, en virtud de que el acondicionamiento
climático lo resuelven a base de tecnología de consumo, es decir, aire acondicionado que
conserva todos los espacios a temperatura confort.
El avance y el proceso bien entendido de nuestro país dependen de la energía disponible
para su utilización, por ello independientemente de que tanto la energía solar como la
eólica y otras, se utilicen en las instalaciones ecoturísticas, es necesario difundir la facilidad
con que pueden instalarse los generadores correspondientes a cada una, y la gran variedad
de modelos que existen por ejemplo en lo referente a energía solar térmica, que es la más
conocida y la más fácil de instalar con sencillos sistemas, ya sean termosifónicos o de
circulación forzada.
Hay que pensar que la energía es la herramienta que permite trabajar a un ritmo más
acelerado y así producir más para alcanzar los índices de crecimiento deseados.
Esto quiere decir que si queremos crecer como país, debemos preservar y conservar la
energía. Quiere decir también que nuestra responsabilidad ambiental nos obliga a buscar
una arquitectura que use racionalmente la energía comercial y tienda a dar autosuficiencia a
las obras, ya sean habitacionales, comerciales, industriales o turísticas.
Una de las formas más sencillas de captar o utilizar prácticamente la radiación solar son los
colectores solares que se dividen en dos grandes grupos; los térmicos que producen calor,
ya sea para calentar agua o aire, y los fotovoltaicos que transforman la radiación solar en
electricidad.
UTILIZACIÓN PRÁCTICA DE LA ENERGÍA SOLAR EN ARQUITECTURA
La radiación solar es en efecto, como ya se ha dicho, una fuente inagotable de energía, su
utilización práctica ofrece dos problemas principales:
• LA CAPTACIÓN de esa radiación transformándola en calor o en energía eléctrica.
• EL ALMACENADO de la energía eléctrica o el calor para utilizarlos en el momento
que se requiera.
Para lograr la adecuada captación y almacenado de la energía solar existen muy numerosos
dispositivos, mecanismos e instalaciones, tanto para energía calorífica como eléctrica.

12. COLECTORES SOLARES TÉRMICOS Y LA FORMA DE UTILIZACIÓN
PRÁCTICA DE LA ENERGÍA SOLAR
Catálogo de colectores, sistemas termosifónicos, sistemas de circulación forzada,
colectores concentradores, autocontenidos con calentamiento alterno de gas, calefacción
ambiental termotanques, colocación y orientación de colectores.
EL SOL
El sol tiene una edad de entre ocho y diez billones de años; ya existía desde antes de la
aparición del hombre sobre el planeta y probablemente continuará brillando después de la
desaparición de la raza humana de la faz de la tierra. El origen de la energía solar es un
proceso continuo de fusión termonuclear que produce temperaturas cerca del núcleo del
Sol de 45 millones de grados Fahrenheit. La Tierra recibe alrededor de 1/200 millonésima
parte de la energía producida por el Sol, en forma de radiación, viajando a 300,000 km/s
desde una distancia de 150 millones de km. en un recorrido de cerca de 8 min., para que el
mundo reciba fuera de la atmósfera una constante que tiene un valor de 1.353 kw/m2
.
ENERGÍA SOLAR
El empleo consciente de la energía solar para ser utilizada por el hombre es tan antiguo
como la agricultura. Desde entonces los agricultores primitivos, seleccionaban, protegían y
cultivaban ciertas plantas que consideraban útiles. Estas plantas convertían una pequeña
parte de la energía que recibían del sol, a través de sus hojas, en la energía química que
captan los elementos que sirven para alimentar y vestir a los hombres. Este proceso de
transformación de energía en las plantas se conoce como fotosíntesis.
La luz del sol permite a las plantas tomar dióxido de carbono de la atmósfera y agua del
suelo para formar carbohidratos que constituyen la fuente de energía biológica de la cual
dependen. En consecuencia, toda la energía vital proviene del Sol.
PLANOS PARA AGUA CON TERMOTANQUE TERMOSIFÓNICOS
Consta de un colector plano, absorbedor de
tubos de cobre aleteado de color negro dentro de
un gabinete aislado térmicamente con cubierta de
cristal.
Miden aproximadamente 2x1 m. y se pueden
colocar individualmente o unirse formando
circuitos.

13. PLANOS PARA AGUA CON TERMOTANQUE CIRCULACIÓN FORZADA
Igual que el anterior, consta de un colector
plano con espesor de 4 a 10 cm. absorbedor de
tubos de cobre aleteado, con las mismas
características del anterior, sólo que por tener
colocado el termotanque por debajo del nivel
del colector se requiere una bomba de
recirculación.
PLANOS AUTOCONTENIDOS
TERMOSIFÓNICOS
Consta de un gabinete o caja aislada
térmicamente con cubierta de cristal, con
espesor de hasta 35 cm. donde se alojan varios
tubos de cobre de 10 a 15 cm. de diámetro
pintados de color negro e interconectados
entre sí, pueden colocarse individualmente o
unirse formando circuitos.
PLANOS AUTOCONTENIDOS CIRCULACIÓN FORZADA
Consta de un gabinete o caja aislada
térmicamente con cubierta de cristal, con las
mismas características que el anterior,
excepto que la alimentación de agua fría viene
de nivel inferior por lo que requiere una
bomba. La ventaja de los colectores
autocontenidos es que no requieren
previsiones de anticongelamiento.
TERMICOS CON SEGUIMIENTO
Los colectores con seguimiento pueden tener
uno o dos ejes, con el objeto de que en todo
momento el panel absorbedor se encuentre en
una posición perpendicular a los rayos del sol, a
fin de maximizar su eficiencia, por lo general
funcionan con una bomba para hacer llegar el
agua fría al panel absorbedor.

14. PLANOS PARA CALENTAMIENTO DE
AIRE
En estos colectores, el fluido transmisor del calor
es el aire, que por lo general se hace pasar por
una trampa de piedras de alta inercia térmica
como piedra bola de río, debidamente aislada
térmicamente para conservar el calor y extraerlo
en el momento que se requiera. El panel
absorbedor es una caja aislada térmicamente con
cubierta de cristal y una placa metálica pintada de
negro en el interior.
COLECTORES CONCENTRADORES
La diferencia básica entre los colectores
concentradores y los colectores planos es que
han sido fabricados para lograr altas temperaturas
y en lugar de basarse en el principio de la
concentración. Su principal característica es que
reflejan los rayos solares en un área muy pequeña
comparada con la superficie de captación.
Normalmente el absorbedor es un tubo de color
cobre dentro de un tubo envolvente de cristal
colocado en el foco de la parábola.
PARA CALENTAMIENTO DEL AGUA DE
ALBERCA
Dependiendo del lugar donde se instale, el panel
absorbedor puede estar dentro de una caja aislada
térmicamente con cristal en la cubierta, o bien
colocado desnudo sobre una estructura próxima a
la alberca. Este sistema tiene la ventaja de que su
máximo uso es en el verano cuando la insolación es
más intensa por lo que los colectores aumentan la
producción de calor y la pérdida es mínima.

15. ASOSADOS A LOS MUROS
También conocidos como muros captores y
acumuladores de calor. Consisten en un panel de
vidrio aposado a un muro orientado al sur,
interiormente pintado de negro para mayor
absorción. Al incidir el sol en el muro el aire caliente
sube por la cámara formada entre el cristal y el muro
y penetra al interior por lo orificios superiores, de
esta forma la cámara succiona aire por los orificios
inferiores formándose así un ciclo de calentamiento
continuo.
TRAMPAS DE CALOR EN AZOTEAS
Consiste en una caja aislada térmicamente colocada
en la azotea, llena con piedras de alta inercia térmica
y cubierta con cristal o acrílico transparente. El calor
captado se almacena en las piedras de color oscuro
para mayor absorción. Dentro de la trampa se
coloca un tubo perforado conectado a su vez a un
ducto aislado por donde se extrae el calor para
llevarlo hasta el lugar que se desea calentar.
INVERNADERO DE VENTANA
Consiste en una caja alrededor de la ventana que
forma un espacio entre ésta y la superficie acristalada
del invernadero que deberá estar orientado al sur o al
poniente. El calor almacenado entre la dos
superficies acristaladas es absorbido al interior al
momento de abrir la ventana interior.
INVERNADERO ADOSADO
Puede ser del tamaño de una recámara pequeña o
bien abarcar todo el frente de la fachada con
orientación sur o poniente. Estará conectado al
espacio por calentar mediante un tubo a nivel del piso
para que al momento de abrir las puertas de
conexión con el calor almacenado y el invernadero
succione el aire frío a nivel del piso.

16. CONCENTRADOR CON ROTOR EOLICO
Tiene una doble utilidad, calentar aire que
puede ser extraído para llevarlo a los espacios
por climatizar y producir energía eléctrica
mediante el rotor eólico contenido dentro de
él. Su gran tamaño, 40 m. de radio, cubierto
con tela transparente permite calentar un
enorme volumen de aire que sale por el tubo
central habiendo girar el rotor generador que
produce calor.
DESHIDRATADOR DE LA COSECHA
Utilizando un colector solar para calentamiento
de aire conectando el conducto de salida a una
caja donde se ha colocado el grano para secar,
de tal forma que permita pasar al aire caliente
hacia la parte superior, arrastrando la humedad
del grano. En la parte superior deberá tener
salidas de aire o una chimenea solar para
acelerar el proceso de circulación y con ello el
secado.
PURIFICADOR DE AGUA
Consistente en un recipiente metálico o de
madera pintado interiormente de color negro,
con tapa de cristal inclinada hacia un canal
longitudinal a lo largo de toda la caja que recibe
el agua pura y la conduce a un depósito. El agua
por purificar se deposita en la caja; con la acción
del sol y el efecto invernadero evapora el agua
que escurre por el vidrio hasta el canal. Se debe
limpiar después de cada carga de agua.

17. CHIMENEA SOLAR
Para extraer el calor del interior, se requiere de un
tubo de 15 cm. de diámetro colocado en el techo
con una capucha de tubo metálico pintado de color
negro mate de 20 cm. de diámetro. El sol al
calentar la capucha metálica provoca que el aire se
expanda y salga hacia el exterior por la holgura
entre los dos tubos y al salir este succiona el aire
caliente que se encuentra inmediato al techo.
GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD CON TERMOCOLECTORES
Colocando colectores concentradores en la azotea de un edificio se obtienen elevadas
temperaturas de vapor de agua, que se hacen pasar por una turbina para generar
electricidad; del mismo sistema se deriva vapor hacia intercambiadores de calor para
climatizar el ambiente y para proporcionar agua caliente en cocinas y baños.

18. PUNTA ELÉCTRICA CON TERMOCOLECTORES CONCENTRADORES
En la ladera de una montaña orientada al sur, se colocan baterías de colectores
concentradores para obtener vapor a presión, que al pasar por una turbina genera energía
eléctrica, el agua regresa por gravedad a los colectores para repetir el ciclo.
COLECTORES AUTOCONSTRUIBLES
MANGUERA PLÁSTICA
Dentro de una caja de madera con cubierta acristalada, colocar una
manguera negra flexible enrollada en forma de espiral.
TAMBO DE 100 O 200 LITROS
Dentro de una caja aislada térmicamente, colocar un tambo metálico
pintado de negro, la caja puede o no llevar tapa de cristal.
MADERA Y TELA PLÁSTICA
Impermeabilizando el interior de una charola de madera, pintada de
negro, cubrirla con tela plástica transparente.

19. MADERA Y DOMO ACRÍLICO
En un marco de madera metálico colocar una charola
impermeable con salida y entrada de agua, cubiertas con un domo
de acrílico.
TANQUE DE GASOLINA
El tanque de desecho dentro de una caja de madera y piedras
para aumentar la inercia térmica.
MANGUERA Y BOTELLAS
Perforando el fondo de botellas de vidrio transparentes,
hacer pasar por su interior una manguera negra flexible.
TUBO DE COBRE NEGRO
Haciendo pasar el agua por un serpentín negro expuesto al
sol.
MADERA CON TAPA
En los climas extremosos para no perder el calor durante la noche
colocar una tapa de madera para cerrarla cuando el sol se mete.

20. CALENTAMIENTO SOLAR DE AGUA
COLECTORES PLANOS CON
TERMOTANQUE
Colectores fabricados con tubería de cobre con 8
tubos aleteados con lámina de cobre calibre 32
soldada a todo lo largo de los tubos.
La vida útil sobrepasa los 25 años
de garantía sobre defectos de
fabricación, contrariamente a lo
que sucede con los PVC y
polipropileno de alta resistencia
que son plásticos que con el efecto
de los rayos ultravioleta se ven
afectados de tal forma que su vida
útil no llega a los 12 años. Además
de que los plásticos son aislantes
térmicos por lo que su eficiencia es
menor que los de cobre que es un
metal con alta transferencia de
calor.
COSTOS
Sistema para 1 a 3 personas
1 colector de cobre 137.00 dls.
1 termotanque 150 l. Aluminio 274.00 dls.
Total 411.00 dls.
SISTEMA PARA 4 A 6
PERSONAS
2 colectores de cobre 274.00 dls.
1 termotanque 250 l. Aluminio 316.00 dls.
Total 590.00 dls.

21. SISTEMA PARA 7 A 10 PERSONAS
4 colectores de cobre 547.00 dls.
1 termotanque 500 l. Aluminio 632.00 dls.
Total 1179.00 dls.
Todos los colectores están fabricados con tubería de cobre aleteado, cristal de 4 mm. y
marco de aluminio. Los precios son a la primera mitad del año 2000.
CALENTAMIENTO SOLAR DE AGUA CON PANELES PLANOS Y
TERMOTANQUE
Sistema de calentamiento complementario de la instalación del calentador
de gas que usualmente se tiene en casas y edificios.
Este sistema ahorra entre el 50% y el 80% del gasto de energéticos
para el calentamiento de agua.
El colector está fabricado con tubo de cobre y
aleteado con aluminio, se aloja en una caja
con marco de aluminio anodirado de
91x183cm.; con tapa de
cristal de 6mm., empaque y
aislamiento térmico. En
condiciones de insolación
semiradiante, proporciona
40 l. por hora de agua
caliente, con un incremento
de 35º C sobre la
temperatura de entrada,
almacenándose
en el
termotanque
para disponer
de agua
caliente a
cualquier
hora.

22. CALENTAMIENTO SOLAR CON GAS ALTERNO

23. COLECTORES SOLARES DE AIRE
Los colectores solares de aire funcionan también con el principio de invernadero y utilizan
el aire como medio transportador de calor.
El uso común es para calentar locales, aunque también es posible calentar indirectamente
una alberca o producir agua caliente.
Este tipo de colectores circulan entre 0.3m3
a 1.0m3
de aire por minuto y por m2
de
superficie colectora. El movimiento del aire se puede efectuar en forma natural o por
circulación forzada con la ayuda de ventiladores.
VENTAJAS DE LOS SISTEMAS SOLARES DE CALENTAMIENTO DE AIRE
• No hay problemas de corrosión, congelamiento un sobrecalentamiento
• Los elementos constructivos de una edificación pueden usarse como acumuladores
• Los colectores de aire permiten la ventilación natural de los espacios
• La piedra o las masas de tierra que se requieren para almacenar el calor se encuentran
fácilmente en cualquier sitio
DESVENTAJAS DE LOS SISTEMAS SOLARES DE CALENTAMIENTO DE AIRE
• La instalación de colectores de aire con acumulador de piedras tiene menor capacidad
calorífica que los sistemas de agua, por ello el volumen del acumulador debe ser mayor
• Regular el sistema es complicado
• Su aplicación para calentamiento de agua y calefacción de albercas es más complicada
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UN COLECTOR SOLAR DE AIRE

24. CALENTAMIENTO SOLAR DE INTERIORES
Diagrama de un sistema de colectores de aire con almacenamiento de calor en una trampa
de piedras que permite su extracción para conducirlo mediante ductos aislados
térmicamente hasta el lugar que se pretenda calentar.

25. CALEFACCIÓN AMBIENTAL RESIDENCIAL
Utilizando paneles solares planos, termotanque y una caldera de gas de apoyo, el sistema
funciona con 2 bombas y cuenta con un piso radiante e intercambiadores de calor en los
sitios por calentar.

26. SUELO RADIANTE
La calefacción por suelo radiante tiene como elemento fundamental una red de tuberías
que conducirán el agua caliente en un circuito conectado a los colectores solares, queda
empotrado por lo general en el firme sobre el que se coloca el piso definitivo. Para evitar
pérdidas de calor y lograr que éste fluya hacia arriba y caliente el piso, es necesario colocar
un aislante térmico antes de colar el firme que contendrá la red de tubería de agua
caliente.

27. SISTEMA CERRADO DE CALENTAMIENTO CON SUELO RADIANTE
El circuito de tuberías se conecta al calentador de gas que recibe el agua caliente o
precalentada del sistema de calentamiento solar de agua.
SISTEMA ABIERTO PARA SUELO RADIANTE Y SUMINISTRO DOMÉSTICO

28. POSIBLES DEFICIENCIAS EN LOS COLECTORES TÉRMICOS PARA
CALENTAMIENTO DE AGUA
Un buen colector debe tener escasas pérdidas térmicas con cristales lo menos ferrosos
posible, además de estar bien construido de tal forma que no tenga defectos tales como:
Sección de un colector solar térmico, donde se pueden apreciar todos los elementos, la caja, el acristalamiento, los tubos
de cobre negros y el aislante a base de espuma de poliestireno en la parte inferior.
FUGAS DE AGUA.- Una fuga de agua por pequeña que sea provoca la condensación del
vapor en la superficie interior del cristal, disminuyendo la transmisión de calor y por tanto
la eficiencia del colector. Algunos aislantes térmicos pierden sus propiedades si se
humedecen.
COLOCACIÓN DEL ACRISTALAMIENTO.- El vidrio de 4mm. Generalmente, está
expuesto a fuertes cambios de temperatura por lo que si está sujeto sin suficiente
tolerancia, se provocarán roturas. Si está insuficientemente sellado y calafateado con
silicón puede penetrar agua de lluvia con los efectos señalados anteriormente.
FALTA DE PURGAS DE AIRE.- Dentro del colector quedan siempre atrapadas ciertas
cantidades de humedad que para ser eliminadas requieren de purgas de aire para evitar
condensaciones.
VIDRIO INAPROPIADO.- El espesor de vidrio deberá ser el adecuado al tamaño del
colector. Cuando se trata de ahorrar colocando un cristal demasiado delgado, éste puede
romperse fácilmente con granizo, con un cambio brusco de temperatura o con el más
ligero impacto.
RENDIMIENTO DE LOS COLECTORES SOLARES
El rendimiento es la cantidad de energía extraída por el agua que circula a través del
colector, expresada en fracciones de la cantidad total de energía solar que incide sobre el
colector. Dicho de otra forma: si el colector recibe 5kwh de energía solar, y contribuye
con 2.5 kwh al calentamiento del agua, esto quiere decir que el colector trabaja con una
eficiencia del 50%.

29. Generalmente los colectores trabajan con una eficiencia que va del 30% al 70%.
Para optimizar el rendimiento de un colector es necesario:
Tener un buen aislamiento térmico en la caja
La placa absorbedora metálica deberá ser de color negro mate intenso
Los tubos deberán soldarse a todo lo largo de la placa quedando perfectamente
unidos de ella
Los cristales de la tapa superior no deberán ser ferrosos, ni manchados
La caja deberá estar sellada herméticamente
EFICIENCIA DEL COLECTOR SOLAR PLANO
Los colectores térmico-solares planos no alcanzan el 100% de eficacia, ya que sólo el 58% de la radiación que incide en
el cristal del colector es traspasado al fluido interior de los tubos en la placa absorbida.

30. CALENTADOR SOLAR DE TUBERÍA DE COBRE ALETEADA
Puede instalarse para calefacción de agua y calefacción ambiental.
En uso residencial la temperatura promedio anual en la ciudad de México es de 40º C y en días nublados 34º C.
CARACTERÍSTICAS
• La placa de cobre calibre 32 está soldada a todo lo largo a los tubos de cobre de ½” y al
cabezal de 1”, pintados con pintura negra de alta absorción, baja emisividad y larga
duración con aditivos para evitar la oxidación.
• Los perfiles del marco de aluminio de 2” atornilladas con pijas de acero inoxidable
• El aislamiento interior de lana mineral blanca y las laterales de lana mineral y aluminio
• Cristal de 4mm. o templado de 3.2mm.
• Garantía de 10 años
• Se puede utilizar también para calefacción ambiental con intercambiables de calor
• En uso residencial la temperatura promedio anual en la ciudad de México es de 40º C,
en días nublados alcanza unos 34º C, con lo que se ahora hasta el 65% del total del
gasto de gas LP.
RECOMENDACIONES
PARA FAMILIAS 2.3 PERSONAS 1 COLECTOR TERMOTANQUE 115 LT.
3.6 PERSONAS 2 COLECTORES TERMOTANQUE 250 LT.
6.10 PERSONAS 4 COLECTORES TERMOTANQUE 500 LT.

31. TERMOTANQUE SOLAR HORIZONTAL
TERMOTANQUE DE AGUA CON CALEFACTOR ELÉCTRICO DE INMERSIÓN
El interior del tanque contenedor del agua, deberá estar pintado con pintura epóxica que
evite la proliferación de bacterias y micro organismos.
El forro exterior estará pintado con epóxica resistente a la intemperie.
Todos los ensambles y soldaduras deberán contar con óptimo acabado y sujetas a pruebas
de presión que garanticen la seguridad de la instalación.
TERMOTANQUE SOLAR
Tabla de dimensiones usuales
CAPACIDAD
(LITROS)
A
(MM)
B
(MM)
C
(MM)
PESO
(KG)
CALEFACTOR
ELECTRICO
(WATTS)
80 920 860 450 40 1500
120 860 790 560 46 2000
150 1030 960 560 53 2000
200 1270 1210 560 65 2500

32. CIRCUITO CERRADO
CALENTAMIENTO SOLAR DE AGUA
TERMOSIFÓNICO CON SERPENTÍN INTERCAMBIADOR DE CALOR
CIRCUITO CERRADO
En el calentamiento con circuito cerrado el agua depositada en el termotanque es
independiente del agua calentada en el colector solar que por efecto termosifónico circula
por un intercambiador de calor, constituido por una tubería metálica en espiral instalada
dentro del depósito de líquido a calentar.
FUNCIONAMIENTO.- el agua recorre el circuito del colector se calienta y sube para
entrar al serpentín por la parte de arriba. El vacío que deja el agua en el interior del
colector es ocupada de inmediato por agua fría procedente del serpentín. El agua caliente
al entrar al intercambiador irá cediendo el calor que transporta al líquido del termotanque,
al mismo tiempo que se enfría el agua del serpentín que vuelve al colector e inicia
nuevamente el ciclo.

33. TERMOTANQUES INTERCONECTADOS
Cuando se requiera tener mayor cantidad de agua almacenada, ya sea porque con un solo
termotanque no se alcanza a guardar la suficiente para cubrir las necesidades requeridas, o
bien porque el consumo de agua caliente es mayor en una temporada que en otra; se
pueden colocar varios termotanques conectados entre sí con el objeto de aumentar la
reserva de agua caliente en el momento que convenga o bien cerrar las válvulas para
reducir el volumen y tener disponible agua caliente con menor volumen de salida.
El primer termotanque recibe el agua fría de la red por la parte inferior y ésta fluye hacia el
colector solar que al calentarla la envía por efecto termosónico a la parte superior del
primer termotanque. Cuando en este primer depósito hay suficiente agua caliente, ésta
pasa al segundo termotanque cuando el gasto de agua va a variar se colocarán válvulas para
sólo utilizar el agua caliente del primer termotanque, de otra manera la salida se tomará del
último depósito.
Esta forma de conexión está indicada para el caso de instalar dos o más termotanques
conectados entre sí o cuando el sistema instalado requiere una mayor capacidad, la
ampliación puede realizarse conectando otro equipo completo de paneles y termotanque
sin mover el ya instalado. Teniendo cuidado de aislar las tuberías, la eficiencia de un
sistema de calentamiento solar de agua con varios termotanques no es menor que la que
funciona con uno solo.

34. SISTEMA DE CIRCULACIÓN FORZADA
Se le llama sistema de circulación forzada porque requiere de una bomba para que el agua
circule por el circuito y se deposite en el termotanque, para de ahí pasar al calentador de
gas alterno o directamente a servicios.
Este sistema se usa cuando el termotanque no puede colocarse en un nivel superior al de
los colectores solares y en consecuencia no es un sistema termosifónico.
La bomba debe quedar controlada mediante un interruptor óptico, es decir, una célula
fotoeléctrica que ponga a funcionar la bomba cuando hay suficiente radiación solar y la
desconecte por la noche, o cuando la radiación es insuficiente. De la misma forma el
termotanque deberá tener un sensor de calor que desconecte la bomba cuando el agua
alcance la temperatura deseada aún cuando se tenga suficiente asoleamiento.
En los climas fríos con poca radiación solar se puede agregar también un termostato que
pondría a funcionar un sistema de calentamiento dentro de los termotanques cuando el
agua se enfriara en exceso.

35. COLOCACIÓN DE LOS COLECTORES SOLARES
Para lograr la máxima eficiencia de los colectores solares ya sean térmicos o fotovoltaicos,
éstos deben colocarse con una inclinación sobre el horizonte, igual a la latitud del lugar. Es
decir, si el sitio donde se van a instalar se localiza latitud 20º C, el colector tendrá una
inclinación de 20º C sobre un nivel horizontal.
La dirección del colector deberá coincidir con el eje norte sur, con una tolerancia de 15º C
hacia el este o hacia el oeste. De la misma manera la tolerancia de la inclinación es de 10º
C más o menos. Fuera de estos parámetros la eficiencia de los colectores empieza a
decrecer y su rendimiento será menor.
TOLERANCIA PARA COLOCACIÓN DE COLECTORES SOLARES

36. ORIENTACIÓN Y ASOLEAMIENTO
CONCEPTOS REFERIDOS AL HEMISFERIO NORTE
TIEMPOS DE ASOLEAMIENTO DIARIO
FACHADA ASOLEAMIENTO PROMEDIO
Sur 12 Horas
Este y Oeste 6 Horas
Norte 0 Horas (*)
Sureste y Suroeste 9 Horas
Noreste y Noroeste 3 Horas
En términos generales la
orientación es el elemento más
importante en la climatización de
un edificio, ya que de ésta
dependerá la ganancia térmica a la
que se encuentran expuestos sus
muros y vanos.
(*) Dependiendo la latitud, la insolación es mínima
Las fachadas oriente y poniente tienen
asoleamiento profundo difícil de
controlar mediante aleros. Requiere de
elementos adicionales: celosías o
quiebrasoles para evitar su incidencia en
climas cálidos.
La fachada sur tiene asoleamiento
durante todo el día en invierno; sin
embargo, mediante aleros fácilmente se
puede controlar la penetración solar.
En este esquema se pueden apreciar las
trayectorias aparentes del sol y la forma
en que influyen en el asoleamiento de las
fachadas sur y norte.

37. CONDUCTIVIDAD TÉRMICA
La conductividad térmica indica la cantidad
de calor que pasa por una superficie en
cierta unidad de tiempo y por cada grado de
temperatura.
La inercia térmica indica el tiempo que tarda
en fluir el calor almacenado en un muro o
una techumbre.
Los efectos del color tienen gran importancia, ya que
afectan desde los siguientes puntos de vista:
Térmico: reduciendo o aumentando las ganancias del
calor solar.
Psicológico: deprimiendo o motivando.
De reflexión: ocasionando deslumbramiento.
Es recomendable el uso de colores claros en climas
cálidos y oscuros en climas fríos.
CONDUCTIVIDAD E INERCIA TERMICA DE
ALGUNOS MATERIALES
MATERIAL CONDUCTIVIDAD INERCIA
Aire 0.021 5.45
Agua 0.50 61.8
Ladrillo 0.63 31.5
Piedra 1.56 21.8
Concreto 1.3-1.5 30.1
Tezontle 0.16
Adobes 0.50-0.70
Tierra Seca 0.50 1.54
Madera Seca 1.10-0.12 58.0
Madera Prensada 0.07 72
Corcho 0.037 67
Vidrio 1.25 46
Fibra de Vidrio 0.03
REFLEXION DE LA
RADIACION SOLAR EN
FUNCION DEL CALOR DE
UNA SUPERFICIE
COLOR % REFLEJADO
Blanco cal 80
Amarillo limón 70
Amarillo oro 60
Azul claro 40-50
Rosa salmón 40
Gris cemento 32
Anaranjado 25-30
Beige 25
Verde vegetal 20
Ladrillo 18
Rojo 16
Negro 5

38. TABLA DE CAPACIDADES Y DIMENSIONES DE LOS EQUIPOS SOLARES
Con estas tablas se podrá dimensionar fácilmente un sistema de calentamiento solar de
agua en las localidades anotadas en la lista. Para calcular el sistema en los sitios no incluidos
deberán consultarse los mapas de radiación solar en la República Mexicana.
NUMERO DE PEROSNAS A LAS QUE PARA SERVICIO SI
SE UTILIZA AGUA CALIENTE EN:
CAPACIDAD DEL
TERMO
AREA DE CALENTAMIENTO
DEL COLECTOR
BAÑO DE REGADERA
BAÑO EN REGADERA
FREGADERO Y LAVADORA
300 LTS.
450 LTS.
600 LTS.
750 LTS.
900 LTS.
6 M2
9 M2
12 M2
15 M2
18 M2
6 PERSONAS
9 PERSONAS
12 PERSONAS
15 PERSONAS
18 PERSONAS
3 PERSONAS
4 PERSONAS
6 PERSONAS
7 PERSONAS
9 PERSONAS
TABLA DE CAPACIDAD DE CALENTAMIENTO DE AGUA POR METRO CUADRADO A UNA
INCIDENCIA DE 413 LANGLEY/DIA (PROMEDIO ANUAL EN MÉXICO, D. F.)
LITROS DE AGUA CALIENTE POR DÍA
M2
DE COLECTORES
40° 45° 50° 55° 60° 65° 70°
2 M2
4 M2
8 M2
12 M2
16 M2
20 M2
21 M2
248
495
991
1486
1982
2478
2974
198
396
793
1189
1586
1982
2379
165
330
661
991
1322
1652
1982
142
283
566
850
1133
1416
1699
124
248
495
743
991
1239
1486
110
220
440
660
881
1101
1322
100
200
400
594
793
991
1189
Nota: para encontrar la cantidad de agua caliente que puede obtenerse en cualquier parte de la República Mexicana, basta
multiplicar los valores dados en la tabla anterior por el factor correspondiente al lugar deseado.
Ciudad Juárez, Chih.
Mexicali, B. C.
La Paz, B. C.
Hermosillo, Son.
Zacatecas, Zac.
Culiacán, Sin.
Torreón, Coah.
Chihuahua, Chih.
1.30
1.23
1.21
1.22
1.20
1.18
1.18
1.17
Guadalajara, Jal.
Durango, Dgo.
Guanajuato, Gto.
Aguascalientes, Ags.
Cuernavaca, Mor.
Oaxaca, Oax.
Acapulco, Gro.
Tlaxcala, Tlax.
1.15
1.18
1.15
1.14
1.12
1.06
1.07
1.05
Puebla, Pue.
Matamoros, Tamps.
Culiacán, Sin.
Mérida, Yuc.
Tuxtla Gtz., Chis.
Saltillo, Coah.
Veracruz, Ver.
Monterrey, N. L.
1.07
1.07
0.98
0.95
0.95
0.95
0.93
0.89

39. EMPLEO DE SISTEMAS SOLARES FOTOVOLTÁICOS
PRINCIPALES RAZONES QUE JUSTIFICAN SU UTILIZACIÓN
COSTO.- El costo se debe considerar tomando en cuenta la inversión inicial y la posterior
operación.
El sistema fotovoltaico se justifica cuando su costo es menor que llevar una alimentación de
energía comercial al sitio donde se instalará el sistema fotovoltaico.
Para un somero cálculo se puede decir que un kilómetro línea de conducción eléctrica de
tensión media cuesta de $10,000.00 a $20,000.00 dólares dependiendo de la topografía, el
terreno, las facilidades para mover los postes y los cables, la disponibilidad de materiales de
construcción y muchos factores propios del sitio.
Conforme a los costos arriba considerados, un kilómetro de conducción de energía
eléctrica es infinitamente más costoso que un sistema fotovoltáico.
Las aplicaciones de estos sistemas en ecoturismo comprenden alumbrado exterior,
alumbrado, interior y contactos auxiliares, sistemas de bombeo, desaladoras,
potabilizadoras, sistemas de intercomunicación interior y radiocomunicación hacia el
exterior.
Respecto a un sistema con motor diesel o de gasolina para producir energía eléctrica, el
costo del sistema fotovoltaico es menor, aunque la inversión inicial puede ser mayor que la
de un generador con un motor de diesel o de gasolina. A mediano plazo el ahorro en
combustible, mantenimiento y refacciones que continuamente requieren los motores de
combustión interna, hacen que éstos sean más caros que un sistema solar fotovoltaico
cuando la carga es menor a 10 kw h/día.
INSTALACIÓN.- Un sistema de energía solar fotovoltaica es de muy rápida y sencilla
instalación, en virtud de que las partes del sistema son relativamente pequeñas pueden
transportarse con facilidad a sitios de difícil acceso y alejados de centros urbanos, para
ponerse en operación en unos cuantos días a diferencia de una línea de conducción de
energía eléctrica que puede llevar varios meses.
IMPACTO AMBIENTAL.- Los sistemas de electricidad fotovoltaica prácticamente no
tienen impacto negativo sobre el medio ambiente, en virtud de que no requieren de
complicadas obras de infraestructura para su instalación y su operación consiste
básicamente en limpieza de las celdas y revisión de los bancos de baterías o acumuladores
cada 3 o 6 meses. Comparado con lo que implica tender una línea de conducción eléctrica
que exige derribar todos los árboles cercanos al cableado, transportación y colocación de
postes o torres metálicas y construcción de aminos de trabajo en muchas ocasiones. En el

40. caso de una planta diesel implica contaminar el aire, construir depósitos de combustible y
aceites que también contaminan y la producción de ruido que se traduce en contaminación
auditiva.
BATERÍAS
Las baterías o acumuladores comúnmente utilizados en los sistemas fotovoltaicos,
consisten en un conjunto de celdas electroquímicas que por lo general se conectan en serie
para obtener mayor voltaje. Estas celdas son capaces de almacenar energía eléctrica en
forma química y cederla en forma de electricidad y volverla a recuperar con la energía
producida por el sol captada con paneles fotovoltaicos, un motor de combustión, una
turbina eólica o hidráulica o cualquier otro sistema de producción de energía eléctrica
acopiado adecuadamente para recargar baterías.
Comercialmente las baterías más conocidas son las de plomo-ácido que son las más
comunes ya que son las de tipo automotriz, usadas en automóviles y camiones de
combustión interna desde hace casi 100 años. Otro tipo de baterías son las de níquel-
cadmio que ofrecen algunas ventajas respecto a las de plomo ácido, tales como: menor
mantenimiento, mayor durabilidad, más resistencia a temperaturas altas, frías y calientes,
menor corrosión, no emiten gases peligrosos y otros; el problema es que su costo es tan
alto que casi no se usan en instalaciones fotovoltaicas.
BATERÍAS DE PLOMO-ÁCIDO
Las baterías o celdas electroquímicas de plomo-ácido constan de 4 elementos principales:
Electrolito.- Consistente en ácido sulfúrico diluido con agua o en suspensión, que es el
elemento líquido de los acumuladores que periódicamente debe revisarse para conservar
su nivel.
Electrodos positivos.- Consistentes en rejillas de plomo recubiertas de peróxido de
plomo Pb2 O2.
Electrodos negativos.- Consistentes en rejillas de plomo recubiertas de plomo esponjoso
Pb.
El contenedor.- Recipiente, caja, jarra o vaso que contiene los tres anteriores elementos.
Por lo general aumenta el plomo de las rejillas, se mezcla con antimonio y calcio y una
pequeña cantidad de calcio para obtener un elemento de mayor rigidez. Estas aleaciones
tienen también un efecto importante en el funcionamiento y la duración de las baterías. El
antimonio le da mayor resistencia a las altas temperaturas y tolerante a las descargas
profundas, sin embargo, la autodescarga o pérdida de energía dentro de la propia batería

41. aumenta y la pérdida de agua por electrólisis se incrementa, por ello este tipo de baterías
requiere de cierta ventilación y no pueden ser selladas.
El calcio en las rejillas de plomo reduce la pérdida de agua, con lo que las baterías quedan
libres de mantenimiento, y disminuyen la autodescarga, sin embargo, la batería es poco
resistente a descargas profundas y su duración es mucho menor con los cambios de
temperatura.
Por cada 10º C de incremento en la temperatura después de 25º C, la batería plomo-
antimonio reduce su vida en un 20% y la celda plomo-calcio reduce en un 50%.
BOMBEO DE ENERGÍA SOLAR
Los sistemas de bombeo fotovoltaico se usan principalmente en los sitios donde la energía
eléctrica comercial no llega ó donde el suministro de electricidad es irregular.
El sistema de bombeo se determina conociendo:
• El tipo de bomba que se utilizará
• La potencia de la bomba
• La forma de acoplamiento de los paneles solares a la bomba. Es decir, si la conexión
será directa de los paneles fotovoltaicos a la bomba o bien a un banco de baterías con o
sin inversor de corriente directa a corriente alterna.
• Número de paneles solares, así como su forma de conexión, tipo y especificaciones
generales
• Instrumentos y mecanismos en el sistema, tales como: seguidor para dar máxima
potencia, control de carga, regulador de voltaje, desconexión automática.
ESPECIFICACIONES DE LA BOMBA
Para determinar el tipo y capacidad de la bomba se requiere conocer:
• Profundidad total a la que se encuentra el cuerpo de agua respecto al sitio de
colocación de la bomba.
• La carga dinámica total CDT que se obtiene sumando la succión S, más la elevación H,
más las pérdidas por fricción F.
CDT = S + H + F = carga dinámica total
Succión = distancia de la bomba al cuerpo de agua
Elevación = diferencia de niveles sin incluir la inclinación
Fricción = cálculo de las pérdidas por fricción

42. Para calcular las pérdidas por fricción:
• Se deberá estimar la longitud total de la tubería y su tipo, cobre, galvanizada, pvc
• Se deberá seleccionar el diámetro requerido para pérdidas menores al 2% de la
carga dinámica total
• Se estimará la altura equivalente sumada por fricción
• El gasto total diario, es decir, la cantidad de agua requerida
• La distancia lineal y el tipo de la tubería, que incluye diámetro, material y
colocación de curvas y codos en las líneas de conducción
El objetivo de conocer los datos anteriores, es tener los suficientes elementos para calcular
el tipo de bomba y su capacidad con el costo mínimo sin detrimento del funcionamiento,
confiabilidad y autonomía requerida. Deberá tenerse presente que la bomba más barata
casi nunca es la indicada para el sistema más económico.
INSTALACIÓN SOLAR FOTOVOLTÁICA SIMPLE

43. LUMINARIAS SOLARES AUTOSUFICIENTES
Se utilizarán para el alumbramiento exterior,
consistentes en una caja de concreto armado
de 40cm. x 60cm. interiores, anclada al piso
donde se ahoga un poste de madera tropical
de 20cm. de diámetro. Contiene una batería
tipo automotriz, similar a la que usan los
grandes camiones de carga, donde se
guardará la energía producida por las celdas
solares fotovoltaicas colocadas en la parte
superior del poste de madera.
Esta luminaria permite alumbrar durante la
noche utilizando la energía solar almacenada
durante las horas del sol. Tiene una lámpara
fluorescente de 40 watts activada por un
balastro electrónico que a su vez se encuentra
conectado a un circuito de encendido
automático y a un dispositivo de tiempo
controlado que permite una operación fija de
9 horas por noche. Este control se requiere
para balancear la recarga solar contra el gasto
de energía.
La batería será de 12 volts. A 200/amp/h está
protegida contra efectos de sobrecarga y
tiene una vida útil aproximada de 5 años.
El generador lo constituyen 4 fotoceldas de
20 watts/pico cada una, montadas sobre un
bastidor sobre un bastidor de movimiento
universal que permite orientarlo hacia el sur,
no importando la posición de la lámpara.
Con este tipo de luminarias que compiten en
costo con las tradicionales, conectadas a la
red de energía municipal, se obtiene un
ahorro significativo debido a que se evitan las
excavaciones, conducciones y cableados, así
como la dependencia de la red municipal.

44. BOMBA SOLAR DE EXTRACCIÓN
Este tipo de bombas sumergibles, serie SDS de
la nueva generación Solar Jack, son bombas de
desplazamiento positivo, altamente eficiente.
Son de bajo voltaje, funcionan con corriente
directa, están diseñadas específicamente para el
suministro de agua a lugares remotos.
Operan con corriente directa de 12 a 30 voltios
(V), que puede ser suministrada de diferentes
formas, incluyendo paneles solares,
generadores de viento, baterías o cualquier
combinación de los tres. Los requerimientos de
energía pueden ser tan reducidos como 3 watts
(W).
Están construidas con bronce marino y acero
inoxidable, son las de más alta calidad entre las
bombas sumergibles.
Las bombas Solar Jack serie SDS pueden estar
instaladas bajo el nivel del agua en un estanque,
río, cisterna o dentro de un pozo. Se pueden
usar para llenar un tanque abierto o bien,
dentro de una red de distribución de agua
presurizada. Para el suministro de agua se
deberá proyectar el empleo de una bomba de
corriente continua energizada, por medio de
módulos fotovoltaicos. El sistema que se ilustra
está constituido por una bomba sumergible,
dos módulos fotovoltaicos de 53 W de
generación y equipo de apoyo electro-
mecánico.
Este sistema puede suministrar un flujo de 5595
l. por día en promedio, pero puede cambiarse a
una bomba de mayor capacidad, en caso de ser
requerido. El sistema es muy simple de instalar
y no requiere de mantenimiento especializado
ni frecuente. Es necesario sólo un
conocimiento elemental del equipo.

45. BOMBA SOLAR DE BRAZO CON CONTRAPESO
Este tipo de bomba es una alternativa más a las bombas solares y manuales propuestas
también para la extracción de agua de pozos someros. Funciona con paneles solares
fotovoltaicos que accionan un motor de corriente directa. Esta mueve el brazo (que hace
las veces de palanca) para bombear el agua del pozo hacia la superficie o hacia un tanque
elevado para distribuirla por gravedad. En virtud, de que no cuenta con un sistema de
almacenaje de energía en acumuladores o baterías, trabaja solamente de día, ya sea con sol
radiante o con nublado abierto. Cuenta con un tubo ajustable como seguidor solar para
orientar adecuadamente los paneles fotovoltaicos.