¿Sabías que muchas industrias requieren de elevadas cantidades de calor para funcionar? Desde fábricas de alimentos, bebidas y plásticos, hasta plantas químicas y papeleras, todas necesitan altas temperaturas para llevar a cabo sus procesos. En Chile, ese calor se obtiene principalmente a partir de combustibles fósiles, lo que implica un alto impacto ambiental y una dependencia energética poco sostenible.
Pero hay una alternativa: usar la energía del sol. Chile cuenta con uno de los niveles de radiación solar más altos del mundo, lo que lo convierte en un territorio ideal para aprovechar esta fuente limpia y renovable. La tecnología para convertir radiación solar en calor, conocida como “energía solar térmica”, es altamente eficiente y capaz de alcanzar temperaturas hasta 400ºC, y más, lo cual la hace una opción muy competitiva para proporcionar calor a numerosos procesos industriales.
Pese a su potencial, el uso de esta tecnología por parte de la industria es muy limitado tanto en Chile, así como en el resto del mundo. ¿La razón? Incertidumbre técnica y financiera.
Colectores solares térmicos que convierten la radiación solar en calor utilizable, ofreciendo una alternativa renovable para el suministro de calor en diversos sectores
El obstáculo: incertidumbre y falta de herramientas
En el sector industrial, las decisiones energéticas requieren más que buenas intenciones: necesitan datos confiables, proyecciones claras y la seguridad de que la solución funcionará en las condiciones específicas de cada planta. Sin esa base, cualquier cambio se percibe como un riesgo.
Para que una empresa pueda incorporar energía solar térmica con confianza, necesita responder algunas preguntas básicas, pero críticas. ¿Cuánta energía térmica requiere su operación? ¿En qué horarios y épocas del año? ¿Es posible cubrir parcialmente esa demanda con energía solar térmica, considerando el área de terreno disponible, la temperatura de los procesos, y la ubicación geográfica de la planta? Además, se debe tener en cuenta el costo total no solo de los colectores solares y su instalación, sino también de otros componentes como sistemas de almacenamiento térmico y de control, y costos posteriores como operación y mantenimiento. Por último, se deben conocer los beneficios asociados, tanto económicos como ambientales, los cuales vienen dados por el aporte energético del sistema solar térmico.
Las herramientas publicas disponibles en la actualidad para evaluar sistemas solares térmicos suelen entregar resultados inconsistentes, ya que muchas no consideran variables clave como el perfil horario de consumo, pérdidas térmicas, estratificación en los tanques de almacenamiento, sobrecalentamiento de los colectores, etc. Esto genera estimaciones poco realistas del aporte energético solar, lo cual incrementa la incertidumbre. A esto se suma la falta de datos públicos y análisis adaptados a la realidad de la industria chilena, haciendo que estos proyectos se perciban como riesgosos y poco competitivos.
La solución chilena: SHIPcal-CL
Para enfrentar este desafío, un equipo de investigadores chilenos —Rodrigo Escobar, José Miguel Cardemil, Cristian Cortés, Raimundo León y Adrián Riebel— están desarrollando SHIPcal-CL, una plataforma gratuita y en línea diseñada específicamente para facilitar el diseño, el análisis y la evaluación tecno-económica de sistemas solares térmicos en procesos industriales.
A diferencia de otras herramientas disponibles, SHIPcal-CL utilizará modelos dinámicos que permiten simular con gran precisión el comportamiento de sistemas solares térmicos industriales a lo largo del tiempo. Esto incluye aspectos clave como la variabilidad solar, los perfiles de demanda térmica, el comportamiento de tanques de almacenamiento estratificados y los mecanismos de purga de vapor bajo condiciones de sobrecalentamiento de los colectores. Estos elementos, que suelen ser omitidos en simuladores comerciales, son fundamentales para representar con fidelidad la complejidad de los sistemas solares térmicos reales y reducir la incertidumbre en los resultados.
SHIPcal-CL entregará a los usuarios una serie de indicadores clave para la toma de decisiones, incluyendo: costos de inversión, ahorros anuales esperados, valor actual neto (VAN), tasa interna de retorno (TIR), costo nivelado del calor (LCOH), mitigación de emisiones, y aporte energético del sistema solar térmico. Estos indicadores buscan ayudar a que personas no especializadas en el área energética puedan tomar una decisión tan informada como sea posible. Además, se entregarán resultados más detallados de la operación y la potencia producida por el sistema solar térmico a lo largo de un año meteorológico típico, todo esto en una interfaz web intuitiva, orientada a personas con variados niveles de conocimiento sobre la energía solar.
La herramienta se está desarrollando con una filosofía de código abierto, lo que permite que tanto la industria como la academia puedan utilizar, adaptar y mejorar sus modelos sin barreras de acceso.
Departamento de Ingeniería Mecánica y Metalúrgica
El objetivo del proyecto es que SHIPcal-CL se convierta en un referente nacional para el diseño de soluciones solares térmicas, ayudando a que más empresas puedan tomar decisiones informadas y seguras. Por eso, la plataforma estará disponible de manera gratuita en Exploradores, la plataforma digital del Ministerio de Energía. Además, se compartirán datos reales del caso de estudio para que cualquier persona pueda validar los resultados y comparar con otras herramientas.
Gracias a su diseño amigable, su solidez técnica y su capacidad de adaptación a diferentes escenarios, SHIPcal-CL representa una oportunidad concreta para impulsar la adopción de energía solar térmica en el país. En un territorio con tanto sol como Chile, aprovecharlo inteligentemente no debería ser una apuesta incierta, sino una decisión respaldada por evidencia.
Una herramienta para acelerar la transición energética
Campo solar que entrega calor a la piscina del Campus San Joaquín de la Pontificia Universidad Católica de Chile, formado por 56 m² de colectores planos (FPC) y 105 m² de colectores de tubo evacuado (ETC).
Para validar los resultados entregados, los investigadores testearán la herramienta con un caso real: el sistema solar térmico que calienta la piscina del campus San Joaquín de la Pontificia Universidad Católica de Chile. Para esto, se está llevando a cabo un repotenciamiento de dicha instalación, el cual contempla un nuevo tanque de almacenamiento y un sistema de sensores que permitirá monitorear las variables de operación del sistema.
Una vez implementada este sistema experimental, se ingresarán las características del sistema solar térmico ya mencionado a la herramienta desarrollada, y se compararán los resultados entregados por el simulador con los resultados experimentales obtenidos en la instalación real, permitiendo de esta manera conocer la fiabilidad de las estimaciones entregadas por SHIPcal-CL.
Este tipo de validación práctica es clave para ganarse la confianza del sector productivo, especialmente de las pequeñas y medianas empresas, que muchas veces no cuentan con departamentos técnicos especializados ni márgenes para experimentar con tecnologías nuevas.
Probado en terreno: de la teoría a la práctica
Departamento de Ingeniería Mecánica y Metalúrgica
Equipo de investigación que desarrolla SHIPcal-CL. De izquierda a derecha: Armando Castillejo, José Miguel Cardemil, Raimundo León, Adrián Riebel, Rodrigo Escobar, Cristian Cortés, Ignacio Arias.
