2. Índice de contenido
Energía Solar en Procesos de Calefacción Industrial......................................................................2
Tabla 1: Rangos de temperatura para varios procesos industriales..................................................3
Posibilidades de combinar el sistema de energía solar con el suministro de calor existente...........6
Sistemas Solares Industriales de Aire y Agua..................................................................................7

3. Energía Solar en Procesos de Calefacción Industrial
Más allá de las aplicaciones de baja temperatura, hay varios campos de aplicación potenciales para la
energía solar térmica en procesos de temperatura media y medio-alta, lo que representa una cantidad
significativa de calor. Por ejemplo, la demanda de calor industrial representa aproximadamente el 15% de
la demanda global de energía total en los países de la Unión Europea. La demanda actual en la UE para
temperaturas medio y medio-altas se estima en unos 300 TWh /a.
De una serie de estudios sobre la demanda de calor industrial, han sido identificados varios sectores
industriales con condiciones favorables para la aplicación de la energía solar. Los procesos industriales
más importantes que utilizan el calor a un nivel de temperatura media son la esterilización,
pasteurización, el secado, la hidrólisis, la destilación y la evaporación, lavado y limpieza, y la
polimerización. Algunos de los procesos más importantes y el rango de las temperaturas requeridas para
cada uno se muestran en la Tabla 1.
Las aplicaciones solares a gran escala para calor de proceso se benefician por el efecto de escala. Por lo
tanto, los costes de inversión debe ser relativamente bajos, incluso si los costes para el colector son más
altos. Una forma de garantizar términos económicos es el diseño de sistemas sin almacenamiento de
calor, es decir, el calor solar alimenta directamente a un proceso adecuado (ahorro de combustible). En
este caso, la tasa máxima a la que el sistema de energía solar proporciona la energía no debe ser muy
superior a la velocidad a la que el proceso utiliza la energía. Este sistema, sin embargo, no puede ser
rentable en los casos en que el calor se necesita en las primeras o últimas horas del día, o durante noche,
cuando la industria opera en un régimen de doble turno.
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4. Tabla 1: Rangos de temperatura para varios procesos industriales
Industria Proceso Temperatura (°C)
Pasteurización 60–80
Esterilización 100–120
Láctea Secado 120–180
Concentrados 60–80
Agua de alimentación 60–90
Esterilización 110–120
Pasteurización 60–80
Comida enlatada
Cocción 60–90
Blanqueo 60–90
Blanqueo, tintura 60–90
Secado, desengrasado 100–130
Textil Tintura 70–90
Fijado 160–180
Planchado 80–100
Cocción, secado 60–80
Papel Agua de alimentación 60–90
Blanqueo 130–150
Jabones 200–260
Caucho sintético 150–200
Química
Calor de proceso 120–180
Pre-calentamiento de agua 60–90
Lavado, esterilización 60–90
Carne
Cocción 90–100
Lavado, esterilización 60–80
Bebidas
Pasteurización 60–70
Harinas y subproductos Esterilización 60–80
Termodifusión 80–100
Subproductos de la Secado 60–100
madera Pre-calentamiento de agua 60–90
Preparación de pulpa 120–170
Ladrillos y bloques Curado 60–140
Plásticos Preparación 120–140
Destilación 140–150
Separación 200–220
Extensión 140–160
Secado 180–200

5. Mezclado 120–140
Los tipos de industria que habitualmente utilizan más energía son las industrias alimentarias y las de
fabricación de productos minerales no metálicos. Algunos determinados tipos de industrias alimentarias
pueden emplear calor de proceso solar son las industrias lácteas (centrales lecheras), de embutidos
(salchichón, salami, etc) y en la industria de la cerveza. La mayoría del calor de proceso en los alimentos
y la industria textil es utilizado para aplicaciones tan diversas como el secado, cocción, limpieza y
extracción. Existen condiciones favorables en la industria de alimentos porque el tratamiento y
almacenamiento de alimentos son procesos con alto consumo de energía y larga duración. Las
temperaturas de estas aplicaciones puede variar desde cercanas a la temperatura ambiente hasta vapor a
baja presión, y la energía se puede ser proporcionada tanto por una placa plana o colectores de bajo
radio de concentración.
El principio de funcionamiento de los colectores y otros componentes de los sistemas de energía solar
convencionales se aplican también a las aplicaciones de calor de procesos industriales. Sin embargo,
estas aplicaciones tienen algunas características únicas, entre las que se destacan la escala en que se
aplican y la integración del abastecimiento de energía solar con una fuente auxiliar de energía
convencional y el proceso industrial.
Al momento de diseñar una aplicación de calor de proceso industrial en general se deben contemplar dos
principales problemas: el tipo de energía a emplear y la temperatura a la que se va a entregar el calor.
Por ejemplo, si se necesita agua caliente para limpieza en la elaboración de alimentos, la energía solar
debería provenir de un calentador de líquidos. Si un proceso requiere de aire caliente para el secado, un
sistema de calefacción de aire es probablemente la mejor opción entre los sistema de energía solar. Si el
se necesita vapor para operar un esterilizador, el sistema de energía solar debe ser diseñado para
producir vapor de agua, probablemente con colectores concentradores.
Otro factor importante que se requiere para la determinación del sistema más adecuado para una
aplicación particular es la temperatura del fluido que alimenta al colector. Otros requisitos se refieren al
hecho de que la energía puede necesitarse a una temperatura determinada o en un rango de
temperaturas y también de posibles requerimientos de saneamiento de la planta que deben ser
cumplidos, por ejemplo en aplicaciones de procesamiento de alimentos.
Otra consideración importante es que, en muchos procesos industriales se necesitan grandes cantidades
de energía en espacios pequeños. Por lo tanto, puede ser un problema la ubicación de los colectores. En
caso de necesidad, los colectores pueden ser ubicados en terrenos o edificios adyacentes. Sin embargo,
la localización de colectores en dichas zonas puede resultar en largos recorridos de tuberías o conductos,
que causan pérdidas de calor, y que deben ser considerados en el diseño del sistema. Cuando sea
posible, y cuando no se dispone de superficie terrestre, los colectores se pueden montar en filas sobre el
techo de una fábrica. En este caso se debe evitar y considerar las sombras entre las filas de colectores
adyacentes. Sin embargo, la superficie de colector puede estar limitado por la zona del techo, su forma y
orientación. Además, los techos de los edificios actuales no están diseñados u orientados para alojar una
colección de colectores, y en muchos casos, se deben instalar estructuras de apoyo para los colectores en
los techos existentes. Por lo general, es mucho más rentable si los nuevos edificios son diseñados para
permitir el montaje de colector y facilitar el acceso.

6. En un sistema solar industrial de calor de proceso, debe hacerse la interconexión de los colectores con los
suministros de energía convencionales de una manera compatible con el proceso. La forma más fácil de
lograr esto es mediante el almacenamiento de calor, que además puede permitir que el sistema funcione
en períodos de baja irradiación o incluso de noche.
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7. Posibilidades de combinar el sistema de energía solar con el suministro de calor existente.
El sistema central de suministro de calor en la mayoría de las fábricas utiliza agua caliente o vapor a
presión a la temperatura necesaria para el proceso que requiera mayor temperatura. El agua caliente o
vapor a baja presión a temperatura media (< 150 ° C) puede ser utilizado para el pre-calentamiento de
agua (u otros líquidos) y utilizarse para los procesos (lavado, teñido, etc.), para la generación de vapor, o
para la conexión directa del sistema solar a un proceso individual que trabaje a temperaturas inferiores a
la del suministro central de vapor. En el caso del pre -calentamiento de agua se pueden utilizar colectores
solares de baja tecnología que funcionan eficientemente.
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8. Sistemas Solares Industriales de Aire y Agua
Los dos tipos de aplicaciones que emplean colectores solares de aire son las aplicaciones de circuito
abierto y de recirculación. En un circuito abierto, el aire caliente se utiliza en aplicaciones industriales
donde, a causa de los contaminantes, la recirculación del aire no es posible. Algunos ejemplos de ello son
la pulverización de pintura, el secado, y el suministro de aire fresco a los hospitales. Cabe señalar que
calefacción de aire exterior es una operación ideal para los colectores, ya que funciona de forma muy
cercana a la temperatura ambiente, y por lo tanto es más eficiente.
En sistemas de recirculación de aire, una mezcla de aire reciclado de la secadora y aire ambiental se
suministra a los colectores solares. El aire calentado por el sol suministrado a una cámara de secado se
puede aplicar a una gran variedad de materiales, como madera y cultivos de alimentos.
Del mismo modo, los dos tipos de aplicaciones que emplean colectores solares de agua son los sistemas
de calefacción de agua de un solo paso y los de recirculación. Estos últimos son similares a los sistemas
de calefacción doméstica de agua. Los sistema de un solo paso se emplean por ejemplo en el agua para
limpieza en las industrias de alimentos donde el reciclado del agua utilizada no es práctico debido a los
contaminantes recogidos por el agua en el proceso de limpieza.
Sistema industrial de calefacción de proceso simple con una configuración en serie con la calefacción
auxiliar.
Un sistema de energía solar puede entregar energía a la carga, ya sea en serie o en paralelo con la
calefacción auxiliar. En un arreglo en serie, la energía se utiliza para pre-calentar el fluido de
transferencia de calor de carga, que, si es necesario, puede calentarse más por el calentador auxiliar para
alcanzar la temperatura requerida. Si la temperatura del líquido en el tanque de almacenamiento es
superior a la requerida por la carga, se utiliza una válvula de tres vías, llamada también válvula de
templado, para mezclar con fluido de alimentación o de retorno más frío. En la configuración paralela,
puesto que la energía no puede ser entregada a la carga a una temperatura inferior a la de la
temperatura de la propia carga, el sistema solar debe ser capaz de alcanzar la temperatura requerida
antes de que la energía pueda ser entregada.

9. Sistema industrial de calefacción de proceso simple con una configuración en paralelo con la calefacción
auxiliar.
Sistema industrial de calefacción de proceso simple con una configuración en paralelo con una caldera de
vapor .
Por lo tanto, es preferible una configuración serie a una paralela, ya que proporciona una menor
temperatura media de funcionamiento del colector, lo que conduce a una mayor eficiencia del sistema. La
alimentación en paralelo, sin embargo, es común en los sistemas de producción de vapor.
Una de las características de diseño más importantes a considerar cuando se diseña un sistema solar de
calefacción industrial es la adecuación de la fuente de energía solar a la carga. La carga de calefacción y
refrigeración varía día a día. No obstante, en los sistemas de calefacción de procesos industriales las
cargas son bastante constantes y las pequeñas variaciones se deben a la variación estacional de la
temperatura del agua de alimentación.
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