Un captador de tubos de vacío es un captador solar térmico formado por tubos de vidrio paralelos, cada uno de los cuales encierra su absorbedor en un vacío que elimina prácticamente las pérdidas de calor por convección y conducción. Con coeficientes de pérdidas térmicas en torno a a1 ≈ 1–2 W/m²K frente a 3–4 en los captadores planos, mantiene su rendimiento con grandes diferencias de temperatura, a costa de un mayor coste y de temperaturas de estancamiento de hasta 300 °C.
¿Cómo funciona un captador de tubos de vacío?
El vacío es el mejor aislante térmico disponible, y el tubo de vacío envuelve con uno cada tira de absorbedor. Cada tubo es una envoltura de vidrio —normalmente un tubo «Sydney» de doble pared o una sola pared de vidrio alrededor de una aleta metálica— en la que se ha hecho un vacío de aproximadamente una cienmillonésima de la presión atmosférica. Sin aire en el interior, la convección y la conducción desde el absorbedor caliente hasta el vidrio exterior frío se detienen en esencia; solo queda la radiación, y el recubrimiento selectivo la reduce a unos pocos puntos porcentuales. El resultado es un captador cuyas pérdidas apenas aumentan al trabajar más caliente, que es precisamente lo que expresan los bajos valores de a1 y a2 de sus parámetros de rendimiento.
Heat pipe o flujo directo: ¿qué hay dentro de los tubos?
Dominan dos construcciones. En un tubo con heat pipe (tubo de calor), un tubo de cobre sellado contiene una pequeña carga de fluido que se evapora en el absorbedor caliente, asciende y se condensa en un bulbo enchufado en el colector de distribución: una conexión «seca», de modo que un solo tubo puede sustituirse sin vaciar el circuito. Los tubos con heat pipe necesitan una inclinación mínima de instalación, normalmente de 20–30°, para que el condensado vuelva a fluir. En un diseño de flujo directo (tubo en U), el propio fluido caloportador de la instalación circula por cada tubo, lo que permite el montaje en cubierta plana y en fachada, pero obliga a intervenir en el circuito de fluido para sustituir un tubo.
¿Cuándo supera un tubo de vacío a un captador plano?
Siempre que el captador deba trabajar mucho más caliente que el aire exterior. Como las pérdidas son tan bajas, los captadores de tubos siguen funcionando con diferencias de temperatura de 60–100 K, donde la producción de un captador plano ha caído bruscamente.
| Propiedad | Tubos de vacío | Captador plano |
|---|---|---|
| Pérdidas térmicas a1 | ≈ 1 – 2 W/m²K | ≈ 3 – 4 W/m²K |
| Rendimiento óptico η0 (área bruta) | ≈ 0,45 – 0,65 | ≈ 0,75 – 0,82 |
| Temperatura de estancamiento | Hasta ≈ 300 °C | 160 – 200 °C |
| Puntos fuertes | Calor de proceso, refrigeración solar, climas fríos, temperaturas de destino de más de 70 °C | Agua caliente sanitaria, instalaciones combinadas, coste, robustez |
Para el agua caliente sanitaria estándar a 45–60 °C en la mayor parte de Europa, ambas tecnologías entregan una producción anual similar por metro cuadrado bruto y el captador plano suele ganar en precio; la comparación completa está en captadores planos o de tubos de vacío. A escala mundial, los tubos de vacío dominan la capacidad instalada: la mayor parte de los 544 GWth de capacidad solar térmica del mundo (IEA SHC, datos de 2024) son captadores de tubos del mercado chino, mientras que las instalaciones europeas siguen siendo predominantemente de captadores planos.
¿Cuáles son los inconvenientes prácticos?
El estancamiento es el principal. Temperaturas de hasta 300 °C en el colector de distribución someten a esfuerzo al fluido con glicol y exigen componentes para alta temperatura y un dimensionamiento cuidadoso del vaso de expansión; véase temperatura de estancamiento. La nieve es otro: como el vidrio exterior permanece frío (consecuencia del excelente aislamiento), la nieve no se funde ni se desliza de los conjuntos de tubos como ocurre con un captador plano caliente. Los tubos individuales pueden romperse por un impacto, aunque esto es un arma de doble filo: un tubo roto se sustituye en minutos, mientras que un daño en el vidrio de un captador plano supone sustituir el panel. Por último, el propio vacío es un componente que debe durar.
¿Cuánto dura el vacío?
Los tubos de calidad mantienen su vacío durante 15–20 años y más. Cada tubo lleva un getter (absorbedor de gases) de bario: una fina capa metálica depositada por evaporación en el interior del vidrio que absorbe las moléculas de gas residuales y sirve además de indicador: espejo plateado significa que el vacío está intacto; blanco lechoso, que se ha perdido y el tubo debe sustituirse. La durabilidad y el rendimiento del vacío se verifican en los ensayos de EN ISO 9806, y los parámetros certificados de cada modelo se publican en la base de datos del Solar Keymark.
Preguntas frecuentes
¿Funcionan mejor los tubos de vacío que los captadores planos en invierno?
Con temperaturas ambiente bajo cero, sus bajas pérdidas conservan más producción para una irradiancia dada, así que sí para temperaturas de suministro altas. Una cubierta de nieve persistente puede invertir la ventaja, ya que la nieve se desprende peor de los conjuntos de tubos que de los captadores planos.
¿Puedo sustituir un solo tubo roto?
Sí. Los tubos con heat pipe se enchufan en el colector con una conexión seca y se cambian individualmente sin vaciar el circuito solar. Los tubos de flujo directo también son sustituibles, pero exigen vaciar y volver a llenar el circuito.
¿Cómo sé que un tubo ha perdido el vacío?
Mire la mancha del getter en el extremo del tubo: con el vacío intacto es un espejo plateado; la exposición al aire la vuelve blanco lechoso. Un getter blanco o una condensación visible dentro del tubo significa que ese tubo ya no aísla y debe sustituirse.
¿Merecen la pena los tubos de vacío para el agua caliente sanitaria?
Para agua de grifo a 45–60 °C en la mayoría de los climas europeos, los captadores planos entregan una producción anual comparable por metro cuadrado bruto a menor coste. Los tubos justifican su sobreprecio cuando las temperaturas objetivo superan unos 70 °C, en inviernos severos o para calor de proceso y refrigeración solar.