Piscina olímpica solar
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Piscina olímpica solar. Las piscinas de natación constituyen un objeto ideal para la aplicación de la energía solar debido a que la luz solar, como se verá a continuación, es capaz de realizar una acción muy efectiva sobre la temperatura del agua, a un costo mínimo.
Sumario
Climatización solar de una piscina olímpica de natación.
El problema fundamental consiste en crear un sistema solar que garantice no sólo el calentamiento del agua, sino también un ambiente adecuado para el confort de los nadadores en el medio ambiente circundante a la piscina. Por tanto, hay que hablar, no de calentar, sino de climatizar. Se reportan los resultados obtenidos en Cuba en una investigación destinada no sólo a la calefacción, sino también a la climatización solar de una piscina de natación. El trabajo realizado en el campo de la utilización de la energía solar, aparte de la significación energética que supone el calentamiento de miles de metros cúbicos de agua, tuvo también una relevante significación social. En efecto, el hecho de haberse realizado en la piscina del Centro de Entrenamiento del Equipo Nacional de Natación de Cuba, contribuyó de forma significativa a la obtención de dos medallas de plata en la Olimpiada de Atlanta (1996), además de otros resultados relevantes de nadadores cubanos a nivel mundial y panamericano. En el propio campo de la energía solar, este trabajo constituyó algo novedoso, pues no siguió el enfoque clásico defendido por los vendedores de paneles solares, de colocar en las inmediaciones de la piscina cientos de metros cuadrados de colectores solares planos para producir agua caliente y con ella calentar el agua de la piscina, sino que siguió un criterio mucho más racional: crear una especie de efecto invernadero alrededor de la alberca, de modo que, más que calentar el agua de la piscina, lo que el nuevo sistema solar permite lograr es evitar que el líquido se enfríe. Con este tipo de trabajo se pretende apostar por una política de racionalidad energética, que comienza con la concepción arquitectónica misma de una edificación deportiva. Esto resulta particularmente importante en los momentos actuales que vive el mundo, en los que la preservación de los recursos de vida es algo primordial.
La ecuación de balance energético del agua de piscina.
Como sistema termodinámico, el agua de la piscina está sometida a contribuciones y pérdidas energéticas, las que aparecen en la ecuación de balance energético horario siguiente:
B — C — D — E + F = A
En el caso de la piscina cubana se trataba de unos 2 500 m3 de agua, lo que representaba un sistema con una colosal inercia térmica. La elevación de la temperatura de semejante masa de agua representa una enorme cantidad de energía. En la ecuación, el único término de la derecha, A, describe el efecto de calentamiento o enfriamiento del agua. Esta viene dada por la variación de la temperatura T. El primer término de la izquierda, B, representa el aporte solar al calentamiento del agua. Por su parte, C representa las pérdidas por convección: Se trata de un mecanismo no deseado de extracción de energía del agua, que depende en gran medida de la velocidad del viento circundante. Una piscina no cubierta, batida por un fuerte viento, se enfría rápidamente. Si, en cambio, por efecto de la instalación solar, el viento desaparece, las pérdidas de energía por concepto de convección prácticamente desaparecen. Muy importantes son las pérdidas por evaporación del agua, representadas por el término D. En este caso, la evaporación del agua se produce a expensas de la energía del agua, y esto produce un fuerte efecto de enfriamiento. Estas pérdidas dependen fuertemente del porcentaje de humedad relativa del aire, de modo que en clima seco, con la piscina descubierta, el efecto de enfriamiento del agua es enorme. Nótese que si, en cambio, la cubierta crea un efecto de saturación del aire que circunda la piscina, esta fuente de pérdidas desaparece. El término E representa las pérdidas por radiación, poco significativas energéticamente. El término F es el posible aporte de una fuente adicional de energía, que en nuestro experimento resultó innecesario. Conviene aclarar que el clima cubano durante varios meses del año, sobre todo por el régimen de nortes con la masa de aire frío que les sucede por varios días, es proclive a provocar descensos notables de la temperatura del agua de una piscina expuesta a la intemperie, en ocasiones de hasta siete grados Celsius por debajo de los 26 exigidos. Este requerimiento, por varias razones de carácter fisiológico, interrumpe el régimen de entrenamiento de los nadadores, lo cual produce un efecto desastroso en su rendimiento.
Acerca de la instalación solar.
Obviamente, la acción de cubrir el agua de la alberca tiene un notable efecto energético, pues disminuyen considerablemente las pérdidas por convección y evaporación. Entonces, la pregunta que se planteó la investigación fue: ¿cómo cubrirla? La respuesta fue el sistema de cubierta integral con material translúcido, con el que se logra una especie de efecto invernadero que garantiza, además del efecto energético deseado, un ambiente alrededor de la piscina que evita el peligroso efecto de shock térmico en el nadador, debido a la diferencia entre las temperaturas del agua y del aire circundante (Piscina de natación cerrada y techada con material translúcido). Se evita también el desagradable y peligroso efecto de frío provocado por el viento sobre el nadador mojado.
El experimento se realizó en una piscina existente, con dimensiones cercanas a las de una olímpica. La instalación solar fue construida sólidamente, con carácter definitivo, dada la importancia de la natación para el deporte cubano de alto rendimiento. Esta decisión permitió enfrentar con relativo éxito el efecto de la agresividad del mar y el viento en un lugar situado en la costa del Municipio Playa, en la ciudad de La Habana, donde se ubica la instalación. Dado que era algo de gran importancia para el Equipo Nacional Cubano de Natación, y que, además, se trataba de una instalación solar de gran significación energética, razón por la cual el costo se justificaba, la decisión obviamente resultó correcta, y más aún, se puede decir que se trata de una experiencia que debiera ser imitada por quienes pretendan seguir andando por este camino y sentar sobre bases sólidas en cualquier país el uso extensivo de la energía solar.
Significación energética de los resultados obtenidos.
Se pudo establecer rigurosamente que el sistema invernadero, con su peculiar característica de ser una especie de mecanismo «de ruptura» del régimen de pérdidas a que habitualmente está sometida una gran masa de agua expuesta a la intemperie, tenía la significación energética que se describe a continuación: Dado que, en ausencia del sistema, la temperatura del agua hubiera descendido varios grados en uno o dos días, se requiere mucha energía para restituir el nivel de temperatura inicial mediante un proceso de calentamiento a 2 500 m3 de agua; es precisamente esta colosal cantidad de energía la significación energética del nuevo sistema solar.
Conviene precisar que en la época en que esta investigación se desarrolló, el calentamiento solar de piscinas era internacionalmente una gran fuente de ventas de colectores solares planos. Téngase en cuenta que en ese momento existían millones de piscinas en el mundo y se comprenderá la significación comercial del calentamiento de estas instalaciones. Sin embargo, en ausencia de algún elemento que preservara al sistema del régimen de pérdidas, ésta constituía una conducta energéticamente irracional, paradójicamente, en el propio campo de la energía solar. Por tanto, esta experiencia cubana trazó un nuevo camino, significativo energéticamente por su carácter racional, en el propio marco de la energética solar.
Significación social de los resultados obtenidos.
En la misma medida en que el deporte de alto rendimiento cubano ha ido incrementando su nivel mundial, las exigencias de condiciones muy especiales y generalmente muy caras para los entrenamientos de los atletas también se han ido incrementando. La natación no ha sido una excepción, por el contrario, sus requerimientos de condiciones especiales de trabajo para entrenadores y atletas han alcanzado niveles casi imposibles de satisfacer para los países subdesarrollados, que les impide emprender proyectos deportivos de alto nivel de inversiones. En particular, en el caso de la natación, se exige sumo rigor en el control de la temperatura del agua, lo que en los grandes centros de entrenamiento de las potencias en estos deportes se logra mediante sofisticados sistemas que hacen uso de la energética convencional, sin ninguna premisa de ahorro de energía o de racionalidad en el empleo de los recursos.
Cuba, con un gran desarrollo deportivo a nivel mundial y olímpico, se encontraba, sin embargo, en relación con la natación, en una gran desventaja, dado que no podía contar con las posibilidades anteriormente descritas. A los nadadores cubanos, no obstante sus grandes potencialidades, les costaba trabajo tener resultados destacados a nivel centroamericano, mientras decenas de atletas cubanos de otros deportes estaban acreditados como medallistas olímpicos y mundiales. Para superar esta situación era necesario, sobre todo, disponer, durante todo el año, sin intermitencia alguna, de al menos un centro de entrenamiento de natación de alto rendimiento. La instalación solar descrita anteriormente mostró una gran capacidad de trabajo para el logro del efecto útil deseado, a la vez de crear condiciones ambientales muy apreciadas por los nadadores cubanos (Piscinas techadas que facilitan las condiciones de entrenamiento y aprovechan al máximo la energía solar para climatización e iluminación). Dos ubcampeones cubanos en la Olimpiada de Atlanta (1996) entrenaron en la piscina solar y apreciaron sus potencialidades. Al respecto, la Comisión de Natación de Cuba, en documento oficial, consideró oportuno reconocer lo siguiente: La puesta en funcionamiento del sistema de climatización de la piscina del Centro de Entrenamiento Marcelo Salado, base de entrenamiento del Equipo Cuba, fue un factor determinante para que nuestros nadadores pudieran completar los ciclos de reentrenamiento anteriormente interrumpidos por las temporadas invernales, mediante el logro de una temperatura adecuada del agua, sin shock térmico. De este modo, se crearon condiciones ideales para la práctica del alto rendimiento en este deporte. La instalación ha funcionado establemente desde su puesta en explotación. Este logro incuestionablemente ha contribuido al despegue internacional de nuestra natación, tanto a nivel panamericano como olímpico y mundial. Este trabajo ha demostrado que en las condiciones de un país tropical, como Cuba, es posible estabilizar durante todo el año, con alto nivel de fiabilidad, la temperatura del agua de una piscina olímpica de entrenamiento, mediante el empleo de una instalación solar con las características descritas en este artículo. Dado el enorme gasto energético necesario para calentar alrededor de 3 000 m3 de agua, el uso de la energía solar en este tipo de objetivo resulta en extremo adecuado, dado que contribuye significativamente a incrementar el peso relativo de la energía solar en el balance energético, ya sea nacional o global.* Doctor en Ciencias Físicas. Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría (CUJAE), Cuba.
Fuente.
- Álvarez Guerra Jáuregui, Mario E., Bérriz Pérez, Dr.Luís. Revista Científico-Popular de Cubasolar, Octubre-Diciembre 2011, no.48. ISSN:1028-9925
