calentador solar

Sistemas Solares para Calentamiento de Agua en

el Sector Doméstico

Panorama General

Instalaciones

Sistema Típico

Residencial

Instalación Industrial

Antecedentes

• En 1997 más de 250 mil m2 de colectores solares planos se encontraban en operación (aproximadamente el 50% en instalaciones comerciales e industriales)

• En México se utilizan básicamente para: Calentamiento de agua para uso doméstico Calentamiento de agua para uso industrial Secado de productos agropecuarios* Destilación de agua* Pequeñas estufas solares de baja concentración*

* Principalmente en proyectos demostrativos y de investigación

Instalación Anual

Area de calentadores solares instalada anualmente en México

Fuente: Asociación Nacional de Energía Solar, A.C.

05,000

10,00015,000

20,00025,000

1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997Año

m2

Capacidad Instalada

050

100150200

250300

1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997

Año

Mile

s d

e m

2

Area de calentadores solares instalada en México(acumulado)


Comparativo de Instalación

Comparativo del tipo de sistemas solares para calentamiento de agua instalados en México


Año

0

20

40

60

80

100

1975 1980 1985 1990 1997

% d

e m

2 in

stal

ados

baja temperatura

media temperatura

Ahorros

Ahorro mensual promedio de Gas LP (Kg/mes) para 2 m2

de colector y tanque de 150 litros Fuente: Comisión Nacional para el Ahorro de Energía

De 17 a 22 De 22 a 25 De 25 a 30Tuxtla Gtz. 21.87 Chapingo 24.56 Hermosillo 2 * 14.52Comitán 21.78 Tlaxcala 24.55 Mexicali 2 * 13.98Mazatlán 21.77 La Paz 24.11 Querétaro 27.52Piedras Negras 21.64 Guaymas 23.97 Zacatecas 27.45San Cristobal 21.19 Distrito Federal 23.77 Durango 27.04Monterrey 2 * 10.45 San Javier, B.C. 23.71 Salina Cruz 26.72Culiacán 20.88 Morelia 23.65 Aguascalientes 26.61Progreso 20.85 Saltillo 23.37 Ocotlán 26.58Soto la Marina 20.70 Tepic 23.15 Guanajuato 26.55Tampico 20.46 Acapulco 22.82 Chihuahua 26.35Cozumel 19.98 Río Verde 22.52 Puebla 26.31Mérida 19.94 Colima 22.44 San Luis Potosí 26.00Chetumal 19.84 Campeche 2 * 11.15 Pachuca 25.96Tuxpan 19.75 Chilpancingo 22.27 Lagos de Moreno 25.94Veracruz 19.59 Tapachula 22.21 Guadalajara 25.88Valladolid 19.43 Toluca 22.07 Arriaga 25.49Jalapa 19.30 Oaxaca 25.31Orizaba 19.08Córdoba 17.95

Ahorros

Potencial de ahorro de Gas LP para sistemas de 150 lts. Fuente: Comisión Nacional para el Ahorro de Energía

45,720.54

13,581.07

6,790.542,263.51

5,000

10,000

15,000

20,000

25,000

30,000

35,000

40,000

45,000

50,000

Mil

es d

e to

nel

adas

Alto Medio Bajo

Aspectos Económicos• Precio del sistema ($3,900.00) Pago inicial en todos

los casos ($1,170.00), lo cual equivale al precio de un boiler automático de gas LP de 60 litros

Interés

(%)

Pagomensual

Ahorromensual

promedio

(en 4 años)

Total pagadopor el

usuario

(primer pagoincluido)

Pago neto

durante 48meses

17 (78.77) 78.09 (1,202.73) (0.68)

20 (83.07) 78.09 (1,409.16) (4.98)

23 87.50) 78.09 (1,621.59) (9.41)

30 (98.30) 78.09 (2,139.79) (20.20)

Barreras

• Falta de información pública sobre la tecnología y el recurso energético

• Bajos precios de los combustibles y de los calentadores convencionales (Gas LP o leña)

• Normalización de equipos y procedimientos de instalación

• Falta de liquidez o financiamiento para adquirir los calentadores solares, con lo que compra al contado la energía térmica de varios años

Diseño y Evaluación Técnico-Financiera de Sistemas Solares para

Calentamiento de Agua en el Sector Doméstico

Programa SSCA15

A n t e c e d e n t e s

• La Comisión Nacional para el Ahorro de Energía (Conae) ha desarrollado una herramienta de cálculo y evaluación técnico-financiera de sistemas solares para calentamiento de agua en el sector doméstico

• En su desarrollo han intervenido especialistas con alto grado de capacitación y amplia experiencia de campo

• Para su elaboración se ha considerado la información pública presentada por diferentes fabricantes, así como los datos disponibles en el Sistema Meteorológico Nacional

O b j e t i v o s

• Generar una vía de conocimiento y actualización sobre la tecnología de los sistemas solares para calentamiento de agua en el sector doméstico

• Aportar al usuario conocimientos confiables para el diseño y análisis de sistemas solares para calentamiento de agua en el sector doméstico

• Brindar un panorama general de la tecnología de sistemas solares para calentamiento de agua en el sector doméstico

• Difundir su disponibilidad

Programa SSCA15

• El programa pertenece al grupo de “Metodologías Conae” y está orientado hacia el diseño de sistemas solares para calentamiento de agua, principalmente en el sector doméstico

• Ha sido desarrollado en la plataforma Microsoft Excel 97®, consta de varios módulos o subrutinas en la modalidad de hojas de cálculo y es totalmente automático

• Tiene dos niveles de utilización

– Básico: para los usuarios principiantes– Avanzado: para aquellos usuarios que deseen modificar

los diseños sugeridos por el programa

Programa SSCA15

• En ambos casos el programa presenta simplicidad de utilización, ya que cuenta con rutinas automatizadas de actualización de cálculos

• Está preparado para diseñar y evaluar el comportamiento de los sistemas solares para calentamiento de agua en las 53 principales ciudades de la República Mexicana

• Solamente se alimenta con los datos de la localidad, el número de usuarios y el tipo de combustible

• Durante el proceso de captura de datos, aparecen mensajes orientando al usuario para el correcto llenado de las formas

Programa SSCA15

• Una vez realizado el ingreso de datos, el programa realiza en forma secuencial los siguientes cálculos:

– Cantidad de energía requerida

– Estimación de la radiación solar disponible en el mes más crítico

– Dimensionamiento del SSCA, conforme a los modelos existentes en el mercado

– Análisis de comportamiento mensual del sistema

– Análisis económico desde la perspectiva del valor presente neto

– Análisis financiero

Obtención y Operación

• La obtención de esta herramienta es totalmente gratuita y se encuentra a disposición del público en general en la sección de Energías Renovables de la página electrónica de la Conae

http://www.conae.gob.mx

• Para utilizarlo es necesario descargar una copia del programa e instalarla en el disco duro

• La copia podrá ser descargada llenando la ficha de registro de usuario

Obtención y Operación• Para ejecutar el programa con la funcionalidad gráfica

con que ha sido diseñado, se requiere de un equipo con las siguientes características mínimas:

– Procesador Pentium 166 para la versión básica y Pentium 233 para la versión avanzada

– 16 MBRAM para la versión básica y 32 MBRAM para la versión avanzada

– 10 MB de espacio libre en disco duro

– MS-Excel 8.0 o MS-Office97

– Monitor SVGA

I n s t a l a c i ó n

• En la sección de Energías Renovables de la página electrónica de Conae, se debe pulsar el botón "SSCA15”

• Aparecerá el siguiente cuadro de registro:

SSCA15

SSCA15 Cuadro de registro

Nombre

Empresa o Institución

Correo electrónico

Descargar SSCA15

I n s t a l a c i ó n

• Se procede con la alimentación de datos y se siguen las instrucciones del asistente del navegador para descargar el archivo en el disco duro

• Para instalar y ejecutar el programa se deben seguir los siguientes pasos:

– Iniciar el Explorador de Windows 95 y ejecutar C:\Download\ SSCA15.exe

– Automáticamente se creará el programa C:\ConaeFV\ SSCA15.xls

– Iniciar MSExcel y abrir el programa. Aparecerá un diálogo que indicará que el programa contiene macros, se debe pulsar el botón "Habilitar macros"

I n s t a l a c i ó n• Una vez realizado el paso 3 aparecerá la página

principal del programa

Ejecutar SSCA15• Se debe oprimir el botón “Calentador Solar”, en donde

aparecerá el siguiente cuadro:

• Aquí se busca la ciudad más cercana a la localidad entre las 53 listadas en el cuadro desplegable

• Posteriormente, se indica el número de usuarios; el combustible empleado; la información sobre el respaldo eléctrico y, en su caso, el enganche

Ejecutar SSCA15• Al pulsar el botón “Aceptar” el programa mostrará

automáticamente la hoja de resultados, en donde se ha optimizado el diseño del SSCA capaz de satisfacer los requerimientos del usuario

Hoja de Resultados• La “Hoja de Resultados” muestra los siguientes datos:

– Resultado del análisis– Número de usuarios– Area de colectores recomendada– Tanque de almacenamiento– Vida útil del sistema calentador solar– Precio estimado del sistema– Ahorro mensual de gas (L.P. o natural)– Beneficio/Costo– Valor Presente Neto– Recuperación de la Inversión

Hoja de Resultados

• El precio total del sistema se basa en los precios de los componentes en el mercado y de la instalación

• El estudio económico está alimentado con datos actuales de parámetros económicos

• El estudio económico también contempla como parte de la inversión la adquisición de un plan de garantía y mantenimiento

Hoja de ResultadosEsta sección también contiene botones para entrar a otros módulos del programa:

• Ver tabla de amortización

Detalla el estado financiero durante el periodo de contratación de un eventual financiamiento

Hoja de Resultados• Ver gráfica de Valor Presente Neto (VPN)

Muestra en pantalla la curva de evolución de la recuperación de capital, considerando parámetros económicos actuales y tendencias inflacionarias de combustible proporcionadas por la Organización Latinoamericana de Energía (OLADE)

Hoja de Resultados• Ver gráfica de radiación

Muestra en pantalla la distribución horaria de la radiación solar total diaria; aparecen los valores de la irradiación horaria en forma tabular, así como el valor de la irradiancia calculada en las horas medias horas de cada intervalo horario

Hoja de Resultados• Comportamiento Anual

Proporciona un resumen del sistema, la cantidad de combustible ahorrado, la fracción de aporte de energía y el ahorro económico a lo largo de todo el año

Hoja de Resultados

• Imprimir resultados

Imprime toda la “Hoja de resultados”. Cada módulo tiene impresiones parciales

• ¿Otro cálculo?

Regresa al “Menú Principal” para repetir la introducción de datos

• Correr todo el programa

Proporciona un análisis de un sistema típico operando en 53 ciudades de la República (opción avanzada)

• Grabar resultados

Almacena en la memoria, los resultados de cada análisis

Hoja de Resultados

Alternar entre estos módulos no altera los valores que ya se han registrados en la “Hoja de resultados”. Sin embargo, no se debe tratar de alterar ningún dato, salvo a través de los cuadros de diálogo

Desde cualquier módulo podrá volver a la “Hoja de Resultados”, tecleando “Ctrl+R”

Diseño Manual del Sistema

• La utilización de la opción “Diseño” sólo se sugiere para los usuarios que tengan conocimientos básicos sobre SSCA, ya que se podrán realizar análisis con diferentes variaciones sobre el sistema sugerido

• Para ingresar a este módulo, se deberá oprimir la opción “¿Otro Cálculo?” dentro de la “Hoja de Resultados”, con lo que se regresará al “Menú Principal” del sistema

• Aquí se debe pulsa el cuadro “Diseño”

Diseño Manual del Sistema• Aparecerá el siguiente cuadro:

• Se deberán seguir los mismos pasos que el módulo “Calentador Solar”. Es decir, buscar la ciudad más cercana a la localidad; indicar el número de usuarios; el combustible empleado; la información sobre el respaldo eléctrico y, en su caso, el enganche


• Una vez introducida esta información se deberá pulsar el botón “Avanzado”, en donde aparecerá el siguiente cuadro:


• Ahora se podrán modificar parámetros de diseño del colector solar, tales como*:

– Material de la placa

– Espesor de la placa

– Acabado de la placa

– Tipo de aislante

– Espesor de aislante

* La modificación de estos parámetros no alteran el costo del sistema mostrado en el programa, simplemente proporcionan información sobre las variaciones en el comportamiento del SSCA


• Una vez introducidos los datos en cada una de las cinco casillas, deberá pulsar el botón “Continuar”, con lo que regresará a la hoja “Introducción de Datos”, donde deberá pulsar el botón “Aceptar”

• Todas las modificaciones realizadas en este módulo han sido actualizadas al igual que todos los cálculos del programa, por lo que será remitido a la “Hoja de Resultados”

Salir del Programa

• Para salir de SSCA15, se deberá pulsar “Archivo” en la hoja del “Menú principal”

• Debe salirse del programa SIN GUARDAR EL DOCUMENTO

calentador solar

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