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2014 Propuesta de Plan de Negocios para la creación de empresa de fabricación de Colectores Solares Térmicos Slim Juan Pablo Delmas José Rehbein
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2014
Propuesta de Plan de Negocios para la
creación de empresa de fabricación de
Colectores Solares Térmicos Slim
Juan Pablo Delmas
José Rehbein
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Resumen ejecutivo
La coyuntura temporal que vivimos en el presente evidencia un conflicto aún
irresoluto entre la escasez energética, la matriz de aquellas fuentes poco sustentable en el
tiempo e inestable al corto plazo y el impacto ambiental que genera el proceso para poder
aprovechar la energía. Bajo el alero de esta situación nacen los Colectores Solares
Térmicos (CST), los cuales permiten aprovechar energía gratis y limpia proveniente de la
radiación solar como energía térmica, para calentar agua u otros fluidos. En el desarrollo
de este trabajo se propone mejorar los CST mediante la aplicación de un nuevo aislante
en base a Aerogel, de esta manera, se logra disminuir considerablemente tanto el tamaño
como el peso de los colectores, al mismo tiempo que aumentar su vida útil, con el objetivo
de mejorar el alcance comercial del mismo, disminuyendo costos de transporte e
instalación, mejorando sus condiciones estéticas y adaptación a diversas arquitecturas
específicas, además de acelerar el retorno de la inversión.
La metodología utilizada, con el objetivo de desarrollar el proyecto de
emprendimiento, se apoya en el trabajo de Garage UAI, entidad que recomienda el uso de
metodologías de Lean Startup, Lean Model Canvas y Business Model Canvas. Todas las
anteriores con el fin de establecer claramente en primer lugar la validación de la idea de
negocio para el mercado, posteriormente la validación del modelo de negocios y
finalmente la elaboración de un plan de negocios. Estas tres etapas permiten culminar con
un plan maestro de implementación y puesta en marcha del proyecto. Paralelamente se
utiliza teoría de evaluación de proyectos, modelos de flujo termodinámicos y otros de
optimización, para cuantificar las mejoras al modificar el diseño de los CST al utilizar
Aerogel.
3
Profesora guía: Josefa Villarroel, Garage UAI
Tesis para optar al título de Ingeniero Civil Industrial
4
AGRADECIMIENTOS
“A las experiencias que me ha ofrecido la vida, a mi familia y a todos los grandes amigos
que me han rodeado”
José
“A mis seres queridos y a los años que me han acompañado a lo largo de la carrera”
Juan Pablo
Agradecimientos especiales a: Carlos Jofré, Josefa Villarroel, Miguel Cubillos, Francisco
Vargas, Francisca Hidalgo y Joaquín Rubio
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ÍNDICE DE CONTENIDO
CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN…………………………………………………………………………….10
CAPÍTULO 2: PLAN DE TRABAJO ........................................................................... 11
CAPÍTULO 3: CONTEXTUALIZACIÓN ..................................................................... 13
3.1. Colectores Solares Térmicos........................................................................ 13
3.1.1 Colector Solar Plano ..................................................................................... 15
3.1.2. Panel de tubos de vacío .............................................................................. 17
3.2. Industria Mundial ......................................................................................... 19
3.2.1. Tendencia ................................................................................................... 22
3.3. Industria Nacional ........................................................................................ 23
3.3.1. Competencia y Producción interna ............................................................... 23
3.3.2. Recepción y percepción del cliente ............................................................... 26
3.3.3. Actividad económica del mercado de CST ..................................................... 27
3.3.4. Iniciativas del gobierno e instituciones ......................................................... 29
3.3.5. Mercado Inmobiliario .................................................................................. 30
3.3.6. Proyecciones .............................................................................................. 31
3.3.7. Problemas del mercado energético en Chile .................................................. 31
3.4. Características de la radiación en Chile ...................................................... 33
3.5. Aerogel .......................................................................................................... 34
CAPÍTULO 4: DEFINICIÓN DEL FOCO DE ESTUDIO ............................................. 36
4.1. Análisis de Satisfacción ............................................................................... 36
4.2. Problemas ..................................................................................................... 37
CAPÍTULO 5: OBJETIVOS E HIPÓTESIS ................................................................ 39
CAPÍTULO 6: DISEÑO DE LA SOLUCIÓN ............................................................... 40
6.1. Análisis del cliente final ............................................................................... 40
6.2. Entrevistas, cliente directo .......................................................................... 40
6.3. Identificación y análisis de la solución ....................................................... 41
6.4. Opciones de desarrollo ................................................................................ 42
6.4. Elección de opción ........................................................................................ 43
6.5. Diseño del producto ..................................................................................... 48
6
6.5.1. Elección de colector solar ............................................................................ 48
6.5.2. Diseño ....................................................................................................... 49
6.6. Prototipo ....................................................................................................... 55
6.7. Concepto del modelo de negocios ............................................................... 57
6.8. Lean Canvas .................................................................................................. 58
6.9. Análisis de las 5 Fuerzas de Porter ............................................................. 64
CAPÍTULO 7: VALIDACIÓN..................................................................................... 67
7.1. Comparación del producto ........................................................................... 67
7.1.1. Estética y arquitectura ................................................................................. 67
7.1.2. Eficiencia .................................................................................................... 69
7.1.3. Tamaño y facilidades de instalación .............................................................. 77
7.1.4. Resistencia a la humedad ............................................................................ 77
7.2. Metodología Garage, Lean Startup ............................................................. 78
7.2.1. Pivots ......................................................................................................... 78
7.3. Red de alianzas estratégicas y asociaciones .............................................. 79
CAPÍTULO 8: PLAN FINANCIERO ........................................................................... 82
8.1. Supuestos ..................................................................................................... 82
8.2. Estimaciones de venta ................................................................................. 83
8.3. Estimaciones de ingresos ............................................................................ 84
8.4. Proyección a cinco años ............................................................................... 85
8.5. Análisis de escenarios .................................................................................. 87
8.5.1. Optimista ................................................................................................... 88
8.5.2. Pesimista .................................................................................................... 89
8.5.3. Catastrófico ................................................................................................ 90
CAPÍTULO 9: PLAN DE IMPLEMENTACIÓN ........................................................... 91
9.1. Requerimiento de capital y estimación de financiamiento ....................... 92
CAPÍTULO 10: EQUIPO ........................................................................................... 93
CAPÍTULO 11: RECOMENDACIONES Y OTROS USOS ........................................... 95
CAPÍTULO 12: CONCLUSIONES ............................................................................. 97
CAPÍTULO 13: TRABAJO FUTURO ........................................................................ 100
CAPÍTULO 14: REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA ................................................. 101
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CAPÍTULO 15: ANEXOS ........................................................................................ 104
15.1. Encuestas .................................................................................................. 104
15.2. Cartas de compromiso ............................................................................. 105
15.3. Análisis de integración arquitectónico ................................................... 107
15.4. Asesorías ................................................................................................... 109
15.5. Adquisición de Aerogel y cotizaciones a escala ..................................... 110
15.6. Flujos de caja ........................................................................................... 111
15.7. Documentación fotográfica ..................................................................... 112
15.8. Fichas técnicas de la competencia .......................................................... 112
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ÍNDICE DE FIGURAS Y TABLAS
Ilustración 1: Colector Solar Plano…………………………………………………………………………………………………….15
Ilustración 2: Colector Solar de Tubos de Vacío.………………………………………………………………………………….18
Ilustración 3: Detalle Tubo al Vacío……………………………………………………………………………………………………18
Ilustración 4: Capacidad Instalada en Brasil……………………………………………………………………………………….20
Ilustración 5: Mapa de Radiación Solar para Perú.………………………………………………………………………………21
Ilustración 6: Capacidad Instalada por Zona….…………………………………………………………………………………..22
Ilustración 7: Proyección de Demanda de CST.…………………………………………………………………………………..27
Ilustración 8: Crecimiento de Mercado……………………………………………………………………………………………...28
Ilustración 9: Tarifas Gas Licuado de Petróleo……………..……………………………………………………………………..33
Ilustración 10: Tarifas Gas Natural Metrogas………………………………………………………………………………………33
Ilustración 11: Mapa de Radiación Global para Día Despejado.…………………………………………………………….34
Ilustración 12: Mapa de Radiación Global para Día Promedio..……………………………………………………….…….34
Ilustración 13: Aerogel Puro………………………………………..……………………………………………………………………35
Ilustración 14: Aerogel como Aislante…….………………..……………………………………………………………………….35
Ilustración 15: Aerogel Nanotecnología………………………..……………………………………………………………………35
Ilustración 16: Crecimiento de Mercado.……………………………………………………………………………………………36
Ilustración 17: Eficiencia por Tipo de Colector.…………………………………………………………………………………..48
Ilustración 18: Ancho del Colector vs Eficiencia………………………………………………………………………………....50
Ilustración 19: Largo del Colector vs Eficiencia..…………………………………………………………………………………51
Ilustración 20: Material del Tubo vs Eficiencia……..…………………………………………………………………………….52
Ilustración 21: Diámetro del Tubo vs Eficiencia.…………………………………………………………………………………53
Ilustración 22: Render del Colector Explotado……….…………………………………………………………………………..54
Ilustración 23: Render del Colector Corte Transversal..…………………………………………………….…………………54
Ilustración 24: Business Model Canvas del Modelo de Negocios..…………………………………………………………58
Ilustración 25: Lean Canvas del Modelo de Negocios ..…………………………………………………………….…………61
Ilustración 26: Análisis de Porter de la Industria……....……………………………………………………….………………64
Ilustración 27: Curva lineal de rendimiento del prototipo.……………………………………………………………………77
Tabla 1: Paneles Importados/Fabricados en Chile………………………………………………………………………………44
Tabla 2: Estimación de Unidades Vendidas………………....……………………………………………………………………46
Tabla 3: Proyección de Flujos Esperados…………………....……………………………………………………………………46
Tabla 4: Proyección de Flujos, Escenario Optimista.………………………………………………………………………….47
Tabla 5: Proyección de Flujos, Escenario Pesimista…………………………………………………………………………..48
Tabla 6: Proyección de Flujos, Escenario Catastrófico….……………………………………………………………………49
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CAPÍTULO 1: INTRODUCCIÓN
En el presente trabajo, se estudia las condiciones de los clientes y usuarios finales
de Colectores Solares Térmicos (en adelante abreviado como CST) y las necesidades que
aquejan, para luego buscar soluciones tecnológicas a estos problemas, a nivel de diseño,
instalación y fabricación. Durante este proceso se localizan los principales defectos de los
equipos que existen actualmente.
Valiéndose de las metodologías de Lean Startup y DesignThinking, se analiza la
situación actual del mercado de los Colectores Solares Térmicos, tanto a nivel
internacional como nacional, estudiando los límites de crecimiento para el mercado y sus
proyecciones a mediano plazo. En paralelo se analizan el mercado de la construcción, el
comportamiento del gobierno e instituciones hacia los CST y se estudia una caracterización
de la radiación del país.
Buscando soluciones se considera la opción de utilizar Aerogel como aislante, así,
se definen diversas opciones en que el Aerogel podría proveer una solución al problema de
diseño. Se analizan el tipo de Colector más conveniente para ser adaptado a las soluciones
propuestas. Luego de esto, el Colector Solar Térmico Plano es considerado el candidato
ideal, se define entonces nuestro objetivo: la mejora de ciertas características,
principalmente la adaptabilidad arquitectónica y estética, buscando, por lo menos,
mantener condiciones de precio y eficiencia.
Se propone un primer diseño acorde a estudios de eficiencia según las
características del colector, de acuerdo al mismo, se estudia el costo de producción a gran
escala. Se construye un prototipo en forma de MVP (Minumum viable product) y se
realizan pruebas de eficiencia en el Laboratorio de Termodinámica de la UTFSM, al mismo
tiempo se recibe feedback del cliente y del usuario final mediante entrevistas y encuestas.
A continuación se conceptualiza el modelo de negocios.
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Luego, se valida el modelo establecido mediante una comparativa del prototipo
construido y los modelos existen en el mercado, esta comparación es realizada en base a
apreciaciones del cliente y del usuario final además de las pruebas termodinámicas.
Posteriormente, análisis recomendados por Garage UAI y la creación de una red de
alianzas estratégicas que facilitan la entrada del producto al mercado y solidifican su
posición como innovación tecnológica.
Finalmente se analiza el prospecto económico del emprendimiento, tomando en
consideración diversos escenarios posibles, se crea un plan de implementación para la
empresa a desarrollar y se proponen nuevos usos posibles además de mercados donde el
producto se podría expandir.
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CAPÍTULO 2: PLAN DE TRABAJO
El trabajo se realizó siguiendo los lineamientos propuestos por Lean Startup y
Design Thinking, de esta forma se planificó trabajar en base a las siguientes etapas:
1.- Observación: Se realizó un estudio de la realidad del mercado de la energía solar
térmica, a través de consultas y entrevistas con gerentes de las empresas instaladoras del
rubro, entrevistas a los clientes y usuarios finales, además de análisis de las tendencias y
datos históricos.
2.- Entendimiento: Se analiza el contexto actual y sus proyecciones a futuro, se
estudian también los resultados de encuestas y entrevistas en busca de los principales
problemas que se pudiesen encontrar. Esta etapa logra definir los problemas específicos a
tratarse en el desarrollo de una solución y entregan información sobre las variables a
considerar para evaluar el éxito del trabajo.
3.- Ideación: Se idean diversas soluciones, este proceso ha permitido crear la
conceptualización del modelo de negocios y desarrollar el Business Model Canvas para el
proyecto. En consideración de estas características y de las consideraciones reflejadas a
través de feedback y los conocimientos obtenidos en las etapas anteriores, se elige la
solución que mejor se espera que cumpla con las características que permiten la solución
de los objetivos.
4.- Prototipado: Durante esta etapa se diseña el MVP de manera tal que se pueda éste
utilizar para estudios y posteriores validaciones, tanto del diseño mismo como del plan de
negocios. Este diseño es fabricado en asociación con otras instituciones y empresas. A
medida que se realiza este proceso se desarrollan más a fondo el CANVAS, el modelo de
negocios y las estimaciones de flujos de cada, finalmente se establece una red de
asociaciones y alianzas estratégicas que sustenten el modelo.
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5.- Validación: Este proceso busca validar el modelo de negocios y la solución escogida.
Se logra a través de evaluaciones arquitectónicas, encuestas, consultas, pruebas
termodinámicas, además de asociaciones y alianzas.
Una vez es completado este proceso se concluye con la creación de un plan de
implementación que guía los esfuerzos que se deben realizar para plasmar en la realidad
este proyecto, al mismo tiempo se establece un plan financiero, que considera los
diferentes escenarios, factibilidad y las alternativas de financiamiento.
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CAPÍTULO 3: CONTEXTUALIZACIÓN
Para el correcto análisis de los problemas y soluciones a tratar, se estima necesaria
la comprensión de ciertos aspectos económicos, sociales, técnicos y conceptuales. Estos
aspectos se presentan a continuación en forma de contextualización y serán utilizados
como base para el desarrollo del trabajo que se desarrolla a continuación.
3.1. Colectores Solares Térmicos
Los Colectores Solares Térmicos (CST), son dispositivos que permiten reducir los
costos de consumo de gas, al entregar suficiente calor suplir todas o gran parte de las
necesidades de agua caliente industrial o residencial, en los sectores centro-sur, centro y
norte del país, como se especificó en un Workshop en conjunto de la OLADE- UNEP en
20111.
Un colector solar plano es un dispositivo de captación de radiación solar que tiene
el propósito de transformar esta energía en calor para así poder aumentar la temperatura
del fluido que recorre el sistema. La forma en que esto se logra es básicamente el mismo
fenómeno que ocurre a nivel global con el efecto invernadero en nuestro planeta. El
sistema permite el ingreso de la radiación solar a través de una cubierta de vidrio para
aumentar la temperatura en el espacio entre esta y una placa absorbente de calor, que a
su vez transmite el calor a las cañerías de cobre que finalmente calentarán el agua para su
posterior uso.
En términos de estructura, un colector solar térmico es diseñado sobre una base de
metal, normalmente cuadrada, sin cubierta metálica. Dentro de esta base hay, en el fondo
y bordes (usualmente), una capa aislante, de forma que pueda mantener una alta
1 “Programa Nacional de Chile bajo la iniciativa global de fortalecimiento y transformación del mercado de
Colectores Solares Térmicos”, Workshop OLADE-UNEP, Programa Solar, Ministerio de Energía, 2011.
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temperatura dentro del volumen donde se le traspasará la energía térmica al agua u otro
líquido de intercambio de calor, hasta hoy en día se utiliza la Lana Mineral de Vidrio. Sobre
este aislante suele posicionarse una capa absorbente, normalmente de metal (cobre), la
cual sostiene una sección de tuberías por las que pasa agua que entra al sistema “fría” y
luego sale “caliente”. Estas tuberías pueden estar recubiertas con diferentes tipos de
pintura térmica (los cuales no varían notablemente en su capacidad de retención térmica),
que absorbe la luz y la transforma en calor, formando un sistema de muchas tuberías
pequeñas que se encuentren en contacto con una placa recubierta con la misma pintura.
En la parte superior se instala un vidrio que permite que penetre la radiación solar al
mismo tiempo que ayuda a contener las pérdidas de calor.
Un colector solar capta la radiación solar y la transforma en energía calórica, para
luego hacer uso de ésta con distintos propósitos. Hoy en día se aprovecha esta tecnología
principalmente para generar agua caliente sanitaria de uso doméstico y climatizar piscinas,
en menor medida también para uso industrial. Pero estos captadores de calor tienen
incontables aplicaciones que se pueden aprovechar, como por ejemplo crear vapor,
desalinizar agua de mar, calefaccionar espacios o esterilizar herramientas; todo esto tanto
a nivel doméstico como industrial, aunque la implementación en viviendas es la parte más
importante del mercado.
A pesar de que se han desarrollado muchos prototipos y diferentes tipos de
colectores a lo largo del tiempo, estos se pueden categorizar en dos grandes tipos: de
baja temperatura y de alta temperatura; estos últimos son utilizados para la generación de
vapor para impulsar turbinas, por lo que no incumben en el área de estudio de este
proyecto. Dentro de los colectores solares de baja temperatura existen dos tipos de
captadores que actualmente se comercializan en el mercado, mientras que se desarrollan
diferentes prototipos que aún están en fase experimental o no han obtenido buenos
resultados. La energía que captan estos dispositivos proviene principalmente del rango
visible del espectro solar que naturalmente no es constante, sino que varía a lo largo del
día y según la estación del año.
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3.1.1 Colector Solar Plano
El primer tipo de colectores solares de baja temperatura se denomina Colector
Solar Plano y es el más común dentro del total de m2 instalados a lo largo de todo el
mundo. Dentro de este tipo de colectores también se puede identificar los que poseen
protección de cubierta y los que no. Los colectores solares planos no protegidos se
producen de esta manera no por un tema de eficiencia ni calidad, sino que con el objetivo
de hacerlos más baratos para aplicaciones que no requieren necesariamente tanto poder
calórico, como por ejemplo la climatización de piscinas. Por otro lado, el colector solar
plano protegido ofrece un mayor rendimiento a un costo ligeramente mayor, llegando a
alcanzar temperaturas de hasta 100ºC en el fluido. Las dimensiones comerciales de los
colectores solares van entre 80 y 120 cm de ancho, 150 y 200 cm de alto y 8 a 20 cm de
profundidad. El diseño general de un dispositivo de esta naturaleza consiste en la caja
contenedora, el aislamiento térmico, la capa absorbente, el circuito de fluido térmico, y la
cubierta protectora. Cada uno de estos componentes cumple un objetivo específico que se
explicará a continuación, pero esencialmente lo que se busca es captar la radiación y
evitar pérdidas de calor para aumentar la eficiencia. La construcción de un captador es
relativamente sencilla y una vez instalado prácticamente no necesita mantención.
La principal función de la caja contenedora es
alojar los distintos componentes que forman el colector
solar y hacerlo impermeable a fluidos externos y
residuos sólidos que podrían entrar y ensuciar el
dispositivo. La caja debe asegurar que no entre
humedad al colector, para evitar que se empañe la
cubierta protectora, disminuyendo la cantidad de
radiación absorbida. Por otro lado, el material de la caja debe ser resistente a la corrosión
que podría causar las condiciones climáticas y debe durar en condiciones aptas para
funcionamiento por el mayor tiempo posible, por lo que comúnmente se utiliza acero
galvanizado para obtener buenos resultados.
Ilustración 1: Colector Solar Plano
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El aislamiento térmico del colector solar consiste en una capa ubicada directamente
después de la caja contenedora, tanto en la cara posterior del colector como en los
costados. La función de este componente es evitar las pérdidas de calor hacia el exterior
del sistema para así poder mantener mayor la temperatura al interior del sistema y
aumentar la transferencia de calor hacia el fluido. Un buen aislante térmico para esta
aplicación debe poseer baja conductividad térmica, buena estabilidad térmica y también
debe responder bien ante la humedad. Para estos fines, el material preferido y de mejor
calidad que se utiliza actualmente es la lana mineral de vidrio, cuya conductividad térmica
es de 0.035 W/mK (Knauf insulation 2013).
La capa absorbente se ubica luego del aislamiento térmico y en contacto con el
circuito de fluido térmico; su función principal es captar la radiación solar que entra a
través de la cubierta transformándola en calor que se transfiere al circuito. Lo principal
para lograr esto es que la capa sea de color negro, ya que es el color que mayor radiación
puede absorber. Lo importante es que este componente tenga gran coeficiente de
absorción (entre 0,9 y 0,95); para lograrlo, el mejor método utilizado es el aplicar una
delgada capa de níquel y una de óxido de cromo sobre una placa de cobre o acero
inoxidable; esto es, la aplicación de un tratamiento selectivo absorbente.
El circuito de fluido térmico es un circuito de cañerías por donde fluye comúnmente
el agua a ser calentada; este consta de una entrada al sistema (agua fría), un serpentín
por donde fluye el líquido calor-portador y una salida que va a un depósito de agua
caliente (termo eléctrico). Las propiedades necesarias para un buen circuito de fluido son
las mismas que las de la capa absorbente, por lo que se suele utilizar los mismos
materiales en la construcción de estos componentes.
Finalmente el componente que permite que la radiación solar entre al dispositivo es
la cubierta protectora, que además de proteger al colector de las condiciones climáticas
permite que el calor se concentre en el espacio entre el circuito y la cubierta. Esto sucede
debido a que se genera una especie de efecto invernadero, en el cual la radiación puede
atravesar fácilmente la cubierta, pero al calor le resulta difícil salir, por lo que se aumenta
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la transferencia de este al fluido. Por otro lado, este componente evita las pérdidas de
calor por convección que se generan al estar el circuito en contacto con el aire exterior.
Naturalmente, la cubierta debe ser transparente (alta transmisividad de radiación), por lo
que los materiales que se utilizan para este propósito son vidrio de entre 4 y 8 mm o
plástico para abaratar costos. El problema de utilizar este último material es que el calor
dentro del colector lo podría dañar, mientras que el problema del vidrio es su alta
fragilidad, por lo que podría fácilmente romperse requiriendo reemplazo. El vidrio
templado comúnmente utilizado refleja el 10% de la luz de vuelta al exterior y no posee
gran capacidad de aislar el calor, por lo que las pérdidas calóricas podrían resultar
significativas a ciertas temperaturas.
Respecto a la eficiencia de los colectores, “su eficiencia de conversión es variable, la
que disminuye a mayor diferencia de temperatura entre el medio ambiente y el colector,
pero aumenta ante mejores condiciones de radiación. Con 400 W/m2 y una diferencia de
temperatura entre el medio ambiente y el colector de 20ºC, para esta tecnología se logra
un eficiencia de 65% y con una diferencia de temperatura de 40ªC, ésta decae a 45%.”2
Cabe destacar que las innovaciones en cuanto a los colectores solares planos no
han sido muy trascendentes en los últimos años; la mayoría de los fabricantes utilizan los
mismos materiales, cambiando el diseño de sus productos en otros factores.
3.1.2. Panel de tubos de vacío
La última tecnología en cuanto a colectores solares ha seguido un camino distinto
del de los tradicionales colectores planos, no obstante tiene desventajas que serán
aclaradas más adelante. Un panel solar de tubos de vacío consiste en un tipo de
colector solar compuesto de múltiples tubos de vidrio al vacío, placas absorbentes, placas
reflectantes y un soporte. Estos captadores de calor aprovechan la forma circular de sus
tubos de vidrio para captar la luz de varios ángulos y no sólo de forma perpendicular,
además de evitar pérdidas de calor por convección, debido a la ausencia de aire en el
2 TransEnergie, CNE, 2006
18
espacio vacío; esto reduce las pérdidas de este tipo en un 35% respecto los colectores
solares planos.
Como se aprecia en el detalle del tubo (Ilustración 14), los tubos de vidrio están
armados con un tubo exterior y uno interior, considerado la placa absorbente. Entre estos
tubos es donde se genera el vacío de 0,005 Pascales, para reducir las pérdidas por
convección, proceso que eleva los costos de producción. Dentro de este tipo de colectores
existen tres diferentes sistemas: de Flujo Directo, con Heat-pipe y sin Heat-pipe.
El primer sistema fue el pionero dentro de los paneles solares de tubos de vacío y
funciona de forma similar a los colectores planos sólo que capta el calor directamente
hacia el fluido a través de los tubos. El sistema con Heat-Pipe utiliza un fluido muy fácil de
evaporar en los tubos, el cual al evaporarse sube a un intercambiador de cobre ubicado en
la parte superior, por donde fluye el agua, calentándola (Ilustración 13); a pesar de su
buen rendimiento, los costos de este sistema son notoriamente más elevados3. El último
sistema (sin Heat-Pipe) es similar al segundo, sólo que utiliza un intercambiador también
de vidrio, aminorando costos y manteniendo el rendimiento, pero siendo más frágil y difícil
de transportar.
3 Bibliografía: Link 10
Ilustración 2: Colector solar de tubos
de vacío
Ilustración 3: Detalle de tubo al vacío
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3.2. Industria Mundial
La industria de los colectores solares térmicos se analiza por región o país, ya que
cuentan cada uno con realidades muy disímiles, de esta forma existen casos y regiones
que son de especial importancia para una comparación: Hay cifras de los mercados de
energía solar térmica en países con situaciones y características similares al de Chile o en
un mayor estado de maduración, dentro de los cuales existen buenos candidatos a ser
comparados con el país, que al mismo tiempo permiten proyectar algunas opciones para
posibles expansiones futuras de la empresa.
A nivel más específico estudiamos los casos de España y Brasil, ya que son
considerados mercados similares al chileno y se encuentran en un estado similar o de
mayor maduración:
El Estudio de Mercado 2013, Energía Solar Térmica en España, elaborado por la
ASIT (Asociación de la Industria Solar Térmica), muestra la tendencia de crecimiento en el
mercado de la energía solar térmica en España, se hace notar que ha recuperado la
tendencia de crecimiento que tenía anterior a la crisis económica, que azotó especialmente
fuerte a Europa. La capacidad total instalada ha seguido creciendo a pesar de dicha crisis,
pero la velocidad de crecimiento disminuyó por cuatro años consecutivos. Durante el año
2013 se ha recuperado y se espera que siga creciendo en los años venideros.
20
Ilustración 4: Capacidad instalada en Brasil (Fuente: ASIT 2013)
En el caso de Brasil, según DASOL (Departamento Nacional de Aquecimento Solar),
en su presentación sobre “Solar Heating and Cooling Systems in Brazil”, muestran que el
país, si bien se ha visto, al igual que España, afectado por la crisis económica, ha
mantenido un notable crecimiento en la superficie instalada de Colectores Solares
Térmicos. Al mismo tiempo, el gobierno ha hecho notar su interés en el área a través de
diversos programas de fomento, tanto estatales como federales, como indica el profesor
Dr. Terence Trennepohl, Post-doctorado en Harvard University en su presentación
“Solarthermie in Brasilien”, Darmstadt, 13.11.2012.
Por otro lado la “Solar City Innitiative”, organizada por diversos actores del área de
las energías solares, han promovido un trabajo en conjunto para la eliminación de barreras
de entrada para productos que aprovechen la energía solar. El reporte anual de la
“International Energy Agency” sitúa tanto a Chile como a Brasil como los mejores
mercados en el área para Sudamérica, vemos entonces que es un mercado que se
encuentra en fase de crecimiento pero que ya cuenta con variados mecanismos de
incentivos y que ya trabaja para disminuir las barreras de entrada el mismo. En un gráfico
expuesto más adelante en este trabajo se puede apreciar la tasa de crecimiento del
mercado.
0
500.000
1.000.000
1.500.000
2.000.000
2.500.000
3.000.000
3.500.000
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013
M2 instalados / año M2 acumulados
21
Para analizar desde el punto de vista de mercados emergentes, en base a los
estudios de crecimiento del mercado en países vecinos, se analiza el caso de países con
mercados similares o menos desarrollados que el chileno. Casos como Perú y Bolivia son
considerados, debido a la similitud de características como y las características culturales.
Al mismo tiempo, la falta de información en países como Argentina, Paraguay, Uruguay o
Venezuela dificultan las comparaciones con otras economías de la región, pero esta
información hace pensar que el mercado aún no se desarrolla.
El caso de Perú es altamente convincente: Sus niveles de radiación son similares a
los del norte de Chile como se puede apreciar en el mapa que se despliega a continuación,
basado en datos de la NASA. De esta manera se generan condiciones propicias para que
los Colectores Solares sean un bien que entregue grandes beneficios a los clientes finales.
En el país ya hay registro de empresas que distribuyen e instalan Colectores Solares como
“Solar Perú”, “Everblue”, “Liders” o “DeltaVolt”. No obstante, es aún difícil encontrar la
oferta existente en Chile en este país, a pesar de que cuentan con más del doble de
población (Alrededor de 30 millones de habitantes) y un crecimiento acelerado en
comparación al promedio de la región. Estas características indican que es un candidato a
lograr el desarrollo pleno del mercado a largo plazo, con un mercado actualmente en su
fase inicial de crecimiento.
Ilustración 5: Mapa de radiación solar para Perú (Fuente:
NASA 2014)
22
En el caso de Bolivia, la inexistencia de regulaciones en el área va en desmedro de
la posibilidad de la madurez de estos sistemas, ya que el poder adquisitivo de los
ciudadanos bolivianos es inferior al de los pares regionales (4.996 Dólares
Internacionales según el FMI al 2014, lugar 118 en el mundo), el cual no les permite
invertir en estas tecnologías sin el apoyo de subsidios del gobierno, inexistentes hasta el
día de hoy. Al mismo tiempo, no existen estudios formales del estado del mercado de la
energía solar térmica en este país, por lo que se estima que Bolivia aún cuenta con un
mercado en proceso de introducción, del cual se espera logre un gran crecimiento en los
próximos años.
3.2.1. Tendencia
La comparación de estos mercados nos permite llegar a una conclusión: A nivel
internacional existe una tendencia al crecimiento sostenido, solo disminuida
momentáneamente por la crisis financiera que ha vivido el mundo los últimos años.
Analizando el reporte anual de la “International Energy Agency”, bajo el alero del
programa “Solar Heating and Cooling Programme”, notamos que mercados como el de
China en primer lugar, Oceanía y Europa luego, con un crecimiento considerable desde el
punto de vista del tamaño y la penetración del producto, indican que existe un potencial
de crecimiento enorme para los Colectores Solares Térmicos en un mediano plazo (5 a 10
años). En el mismo estudio se muestra como la penetración a nivel de Latinoamérica aún
no ha despegado, manteniéndose en niveles despreciables si los comparamos con los de
las grandes potencias en el tema.
Capacidad instalada por zona mundial (Fuente: International Energy Agency
2013)
23
Cabe destacar no obstante la clara tendencia al alza en la capacidad total instalada
en Latinoamérica. Dentro de la misma, el estudio ratifica a Chile como una potencia en el
área, así como también a Brasil y México. Estados Unidos y Canadá son países con
mercados casi maduros en el área de la energía solar térmica y son un modelo a seguir
para nuestro país4.
3.3. Industria Nacional
Dadas las dificultades en las que se ha visto implicado el mercado de la energía en
nuestro país, donde la dependencia de variables externas para la producción energética
(Destacan casos como el del corte de gas de Argentina o la sequía que azotó al país hasta
el año 2013 generando una notable disminución en la producción de las centrales
hidroeléctricas), han llevado a aumentos considerables en los costos de adquisición para el
cliente final, surgen nuevas opciones de generación como propuestas rentables y
promisorias.
Entre las posibilidades de diversificación a los sistemas de captación de energía útil
actuales destaca la energía solar, que permite aprovechar gratuitamente y sin daños
ambientales derivados de su uso, la energía lumínica que proviene del Sol. Esta misma,
en Chile, tiene especial potencial ya que es un país en que la radiación percibida es muy
alta. Se explica a continuación el estado actual de los colectores solares en Chile, además
de todas las variables que influyen en la situación y futuro del mismo.
3.3.1. Competencia y Producción interna
La industria de los colectores solares térmicos se encuentra en un periodo de
crecimiento muy significativo tanto en Chile como en el resto del mundo, lo que ha creado
cierto nivel de competitividad entre los productores de estos dispositivos, inventándose
nuevas tecnologías y sistemas para hacer de los colectores más eficientes. “As the use of
4 Bibliografía: “Solar Heat Worldwide, Markets and contributions to the Energy Supply, 2013 Edition, SHC,
International Energy Agency”
24
solar collectors grows, however, so do the challenges faced by producers, who are now
faced with constant demand for improvements in quality, performance,
productivity and competitive prices. And there, insulation plays an important role”5.
En la tabla anterior, es posible darse cuenta de que cada vez son mayores los
volúmenes de producción nacional de los dispositivos; a pesar de que muchas
comercializadoras importan estos productos, principalmente desde China, para su venta,
muchas empresas han optado por fabricar, ya que no se requiere de gran tecnología y es
factible probar nuevos sistemas para mejorar la eficiencia, ya que la tecnología no se
encentra aun en un estado maduro. La siguiente tabla muestra la proyección de estos
datos en el mercado nacional.
La proyección muestra cómo ha crecido la comercialización de estos paneles desde
el año 2011 en nuestro país, dejando claro que la demanda continuará en aumento al
menos por los próximos cinco años. Por otro lado resulta impresionante el salto que dio la
industria en cuanto a la producción nacional, habiéndose comercializado sólo 50 unidades
de producción nacional en 2009 a 5.290 en 2013 y 8.520 proyectados para 2018.
Por otro lado, las empresas que se dedican a la producción trabajan vendiendo a las
instaladoras, las de este rubro se caracterizan por proveer la instalación y mantención de
los equipos de sus clientes, marcando un plan de negocios que relaciona a la empresa con
el cliente no sólo hasta el momento de la venta, sino que por el largo de la vida útil de los
productos.
5 Bibliografía: Link 8
AÑO 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 TOTAL
Paneles importados
8.733 4.057 15.309 23.762 26.138 28.751 31.627 34.789 38.268 42.095 253.529
Paneles fab. nacional
50 736 3.500 4.600 5.290 5.819 6.401 7.041 7.745 8.520 49.702
Total Paneles 8.783 4.793 18.809 28.362 31.428 34.570 38.028 41.830 46.013 50.615 303.231
Tabla 1: Paneles importados/fabricados en Chile (Fuente CNE 2013)
25
Finalmente, el estudio de Dandilion indica que el origen de los CST (medido como
% del parque) corresponde a un 83% de importación y un 17% de fabricación en Chile.
De los productores chilenos, la empresa THC tiene el 80% del mercado y Britec Ltda. el
15% del mismo. Por lo que se entiende que existen posibilidades de ganar este mercado
por parte de un productor local que ofrezca características más convenientes que los
productos de importación y/o la competencia nacional. Los productos de estos dos
competidores han sido estudiados en conjunto con los chinos, se ha concluido que tienen
características similares para una posterior comparación, las fichas técnicas se encuentran
en el anexo correspondiente.
Concluimos que a nivel nacional solo existen dos productores relevantes de
Colectores Solares Térmicos, los cuales abarcan más del 95% del mercado de producción
a nivel país. Estos son THC, a través de su empresa subsidiaria dedicada a la energía solar
llamada EcoPanel y Britec. Analizando las características relevantes de estos paneles para
la comparación de la competencia se obtiene que: Los paneles fabricados por la
competencia chilena tienen de 8 a 10 centímetros de ancho y pesan entre 30 y 40 Kg, de
los cuales el 15% o más del peso proviene del aislante utilizado. Las pérdidas lineales se
estiman entre los K= 3.5 y 3.7. En ambos casos se utiliza como aislante la lana mineral de
vidrio. Se construyen los paneles con aluminio anodizado, tuberías de cobre en un caso,
utilizando soldaduras de estaño y plata y tuberías de polipropileno para el caso de THC.
Finalmente, la cubierta es fabricada en base a vidrio templado o policarbonato alveolar de
4 mm.
Un análisis de la competencia internacional para el cual se toma en cuenta a las
manufactureras de colectores solares: Alternate Energy Technologies, LLC; Greentek India
Pv; Beijing Sunda Solar Energy Technology Co., Ltd; Guangdong Fivestar Solar Energy Co.,
Ltd y SunMaxx Solar. Este estudio concluye que se mantienen los 8 centímetros mínimos
de espesor en los paneles. Al mismo tiempo los pesos mínimos que encontramos están
cerca de los 30 kilogramos, pudiendo estos llegar hasta los 55. En general se utiliza
aluminio para la carcasa y lana mineral de vidrio o de piedra como aislante, significando
26
esto un aporte considerable al peso total del sistema. Las tuberías son construidas en su
totalidad en base a cobre.
3.3.2. Recepción y percepción del cliente
Para comprender la disposición del cliente hacia nuestro producto, se realizará en
primer lugar se realizará un análisis de la actualidad que influye en el comportamiento del
cliente de equipamiento de energía solar térmica, para posteriormente analizar al
consumidor chileno mediante una encuesta propia, que será detallada y trabajada en el
capítulo de diseño de la solución.
Existen dos factores que han impulsado, al parecer, un aumento en la preocupación y
el interés por la tecnología de generación energética no convencional, el primero es el
creciente grado de preocupación por el impacto ambiental, mientras que el segundo es el
constante aumento de los precios de energía, el segundo ya ha sido analizado en este
trabajo.
El tema medioambiental ha sido de alta contingencia actualmente (más de 14.645
publicaciones sobre el tema por la prestigiosa Nature Magazine), existiendo una nueva
mentalidad en las personas asociada a una “moda verde”, la cual se demuestra en la
creciente oferta y demanda de productos sustentables y amigables con el medio ambiente.
Finalmente, iniciativas como las del gobierno, que se explican a continuación, más
el gran potencial de Chile para la generación de energía mediante sistemas solares y las
rápidas reducciones en el costo de inversión para la tecnología solar, han llevado a que
cada vez más jefes de hogar y constructoras de viviendas implementen tecnologías de
colectores solares, alcanzándose actualmente alrededor de 20.000 m2 instalados a lo largo
27
del país6. Concluimos entonces que la recepción general de los consumidores es positiva
hacia el producto.
3.3.3. Actividad económica del mercado de CST
El mercado de los termo paneles o Colectores Solares ha crecido en Chile de forma
considerable: según un estudio de Dandilion en 2012 ha crecido de 28.159 m2 en 2009 a
58.116 m2 en 2011, al mismo tiempo que el número de empresas dedicadas a la venta de
paneles solares han pasado de 27 en 2006 a 55 en 2011 según el mismo estudio.
En otro análisis, de la Corporación de Desarrollo Tecnológico (CDT) realizado el año
2010, se estima que el crecimiento seguirá aumentando de forma exponencial hasta el
año 2015, comportamiento que espera que se mantenga como mínimo en los 10 años
posteriores al estudio. La tasa de crecimiento del área de CST instalada es de 45% anual.
6 “Estudio de Mercado de la Industria Solar Térmica en Chile y Propuesta Metodológica para su
Actualización Permanente”, Ministerio de Energía y PNUD (Programa Naciones Unidas para el
Desarrollo), 2012. Estudio realizado por Dandilion Energía y Medio Ambiente Ltda.
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
140000
2008 2009 2010 2011 2013 2014
M2 CST Otros M2 CST Inmobiliario con FT Total M2 CST
Ilustración 7: Proyección demanda CST de la Industria (Fuente: Ministerio de Energía y PNUD, 2011)
28
El estudio de esta información nos indica que el mercado de los termopaneles va en
crecimiento, con una demanda creciente y una proyección positiva para el futuro a corto y
mediano plazo. Por otro lado muestra que los clientes son diversos y que los principales
compradores de paneles actualmente son las inmobiliarias, impulsadas por la reducción
impositiva entregada por el estado; al mismo tiempo que existen tres segmentos del
mercado que aún no han sido abarcados en forma directa y completa: las viviendas ya
construidas, el comercio y la minería.
En el estudio de Dandilion, se evalúa la proyección de viviendas nuevas a
construirse, que llega, en base a la proyección de construcción de viviendas y a la
declaración de las empresas de venta de CST. Esta estima que se requerirán a 2014
32.240 m2 de termo panel para viviendas nuevas, al mismo tiempo que existe potencial
de construcción de 69.188 m2 de CST para viviendas sociales y 1.400.000 m2 para
viviendas ya construidas. Paralelamente el mercado de las piscinas se proyecta con un
potencial de 385.000 m2. Finalmente se estima que existe la posibilidad de instalación de
353.000 m2 para proyectos mineros y 1.276.405 m2 para el comercio. Siendo estos dos
últimos los con menor penetración actual (por ejemplo, 0.3% para el comercio). En
conclusión, el mismo estudio estima que la demanda para el año 2014 alcanzaría en total
151.619 m2 de CST.
Ilustración 8: Crecimiento de Mercado (Fuente CDT, 2010)
0
20000
40000
60000
80000
100000
120000
140000
Hasta2004
2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
M2 instalados / año M2 acumulados
29
Se indica en este estudio (Dandilion 2012) que “Del análisis de la oferta y demanda
de productos y servicios de la Industria de SST, se puede concluir que del mercado en
Chile está en plena etapa de desarrollo”. Se entiende finalmente que, según el costo de
adquisición estimado por el estudio, de 13 UF por panel solar, que actualmente (a 9 de
Octubre de 2013, UF = 23105 CLP), existe un mercado proyectado de 45.541.040.935
CLP para el año 2014, como modelo de referencia.
Estas cifras son prometedoras, indicando que tenemos un mercado en expansión,
aún en la fase inicial de crecimiento, donde la competencia aún no se ha establecido y
existen grandes proyecciones de demanda a mediano plazo, además de un mercado total
suficientemente amplio como para generar un espacio en la participación de mercado para
el ingreso de la compañía propuesta en este trabajo.
3.3.4. Iniciativas del gobierno e instituciones
El aumento de la demanda y la presión internacional por la disminución de las
emisiones contaminantes, en conjunto con la crisis energética que Chile ha vivido en la
última década7, ha llevado al gobierno a proponer diversos planes para promover formas
renovables para poder llevar a cabo procesos de producción energética. Acorde a esto, se
propone énfasis en las energías renovables en la Estrategia Nacional de Energía para
2012-20308. Ejemplo de este esfuerzo es la publicación de la Ley 20.365 en 2009, donde
se establece una franquicia tributaria respecto de sistemas solares térmicos (Decreto Nº
331), la cual se trabaja más adelante en este documento.
El Gobierno además ha demostrado, desde el año 2009, sus intenciones de
fomentar el uso de esta tecnología. A través de una sociedad con el PNUD (Programa de
las Naciones Unidas para el Desarrollo) se ha establecido el Programa Nacional de Energía,
7 Bibliografía: Link 2 8 Bibliografía: Link 3
30
el cual estipula como un objetivo el de ampliar el mercado de los CST y que considera los
siguientes pasos:
1. Incentivos económicos en forma de reducción impositiva a empresas constructoras para la
instalación de CST que llega hasta un 100% de los costos (Ley 20.365, Decreto 331) y
subsidios para instalación en viviendas valoradas en menos de 650UF (Corresponde al
Título II del Programa de Protección del Patrimonio Familiar: DS Nº255 de 2006).
2. Instalación de medios de difusión, comunicación y de trabajo colaborativo. Se han
implementado a través del Programa Solar (www.programasolar.cl), el cual entrega
información técnica, de mercado y otras.
3. Desarrollo de capacidades: Se han desarrollado programas de entrenamiento para
instalación, diseño y fabricación de termo paneles a lo largo del país.
El apoyo del gobierno y las instituciones que lo apoyan (PNUD, Programa Solar,
OCDE, entre otros), es un respaldo al mercado de la energía solar térmica, solidificando
las proyecciones a futuro y creando una base para el crecimiento del rubro. Al mismo
tiempo subsana parte de las dificultades que existían y algunas que aún existen para la
llegada al cliente de estos productos.
3.3.5. Mercado Inmobiliario
Un punto importante a tomar en cuenta al momento de analizar el contexto en que
se desarrollará nuestro proyecto es el crecimiento inmobiliario por el que Chile ha pasado
desde hace unos años, ya que el momento de la construcción de la vivienda es el mejor
para implementar los colectores a un mínimo costo. “Según las cifras de la Cámara Chilena
de la Construcción, sólo el año pasado se comercializaron más de 67 mil viviendas, lo que
significa un alza de 18% respecto de 2011. Y si bien todo apunta a que en 2013 el avance
será menor, producto en gran parte a la desaceleración general que vivirá el país, lo
31
concreto es que para este año la CchC espera que el mercado converja a su nivel de
tendencia de largo plazo, tras haber permanecido cinco trimestres por sobre dicho nivel"9.
Las cifras y proyecciones de crecimiento ya han sido consideradas con anterioridad
en el estudio de Dandilion, mencionado en este trabajo. Mediante las mismas se ha
estimado el tamaño del mercado para los años venideros y se ha indicado que existen
proyecciones favorables a futuro.
3.3.6. Proyecciones
Se entiende entonces que el mercado de los paneles solares tiene una demanda
creciente, aseveración validada por variados estudios nacionales e internacionales. Su
rentabilidad está probada por la existencia de más de 100 empresas, de las cuales varias
llevan más de 10 años en el negocio, como es el caso de THC. Cuenta además con el
apoyo del gobierno y otras instituciones, tanto para el desarrollo local como para fomentar
la demanda y facilitar el acceso. Además existe poca competencia de producción nacional,
principalmente dos empresas, y una demanda de más de CLP$45.000 millones proyectada
para 2014. En consecuencia, se proyecta que el mercado crecerá y dará espacio al ingreso
de nuevos participantes.
3.3.7. Problemas del mercado energético en Chile
Actualmente, Chile es uno de los países que muestra mayores precios en cuanto al
suministro de energía dentro de la OCDE (Organización para la Cooperación de Desarrollo
Económico), tanto para el sector industrial como para los clientes regulados del sistema10.
Los altos niveles no sólo se muestran en el consumo de energía eléctrica para iluminar los
hogares, sino que también al momento de calefaccionar los espacios y generar agua
9 Bibliografía: Link 4 10 Comparación de Precios de Electricidad en Chile y Países de la OCDE y América Latina, Biblioteca del
Congreso Nacional, 2011.
32
caliente sanitaria principalmente debido al uso de Gas Licuado de Petróleo (GLP) y Gas
Natural Licuado (GNL).
En cuanto a la energía eléctrica, ésta ha llegado a cuadruplicar sus precios en los
últimos 15 años, lo que se ve reflejado en las cuentas de los hogares de los chilenos; en
2012 y a pesar de haber bajado para este año las cuentas en un 12% respecto del año
anterior, una familia de cuatro personas (con un consumo de 200kW mensual) paga un
promedio de $16.899 cada mes principalmente para iluminación y uso de
electrodomésticos. Hay muchos factores que afectaron para que los costos de la energía
en Chile se dispararan, pero principalmente se reconoce a la sequía, el corte del gas
desde Argentina y la oposición y retraso de nuevos proyectos de generación como los
responsables de la crisis que actualmente estamos pasando. Según René Muga, gerente
general de la asociación de Generadores de Chile, “los precios tienen que ver con la
dotación de recursos que se tiene para generar energía, y esto refleja el caso de los
precios que tiene Chile. Además, desde la crisis del gas los precios de la generación
subieron; hemos tenido sequía y hemos tenido que generar con los combustibles más
caros”11.
Al analizar el consumo doméstico de gas, el GNL constituye un gran gasto mensual
para las familias chilenas. En promedio, una familia de cuatro personas consume 58m3
para las cuentas de gas de un hogar unifamiliar promedio en Chile según CNE 2012, que
es la principal fuente de energía para calentar agua en el país (90% según el Programa
Solar del Ministerio de Energía)., lo que, en 2012, significaba desembolsar $36.596 cada
mes de los ingresos familiares. Incluso mayores costos se pueden observar en la dotación
de GLP, el cual representa un 85% del gas en hogares y para el cual se pagaban más de
$40.000 mensuales en 2012 dependiendo de la zona por un cilindro de 45 kg (equivalente
a los 58m3 de GNL).
11 Bibliografía: Link 1
33
La situación es consecuencia de los problemas del sistema, que derivan en un
directo impacto al gasto del cliente final, el cual ve un impacto directo en sus costos fijos
derivados de consumo de energía, tanto del sistema eléctrico como también del gasto en
gas.
Analizando las condiciones del sistema, vemos que en un mercado que basa sus
fuentes energéticas en combustibles fósiles, que son un recurso agotable, se infiere que a
largo plazo aumentará de precio al requerirse cada vez más y disponer progresivamente
de menos yacimientos de los cuales extraer los combustibles, pasa a ser muy importante
encontrar fuentes alternativas de energía.
3.4. Características de la radiación en Chile
Un punto a favor de nuestro país en cuanto al desarrollo de la energía solar, ya sea
térmica o fotovoltaica, es el gran potencial relacionado a la radiación solar que llega de
norte a sur en forma de energía. Estudios realizados en la Universidad de Chile muestran
mapas de radiación en días despejados y en promedio a lo largo de Chile. Los resultados
son alentadores para el área del proyecto, ya que se presentan niveles suficientes incluso
para implementar estas tecnologías en viviendas en sectores de la octava región, por lo
Ilustración 9: Tarifas gas licuado petróleo
(Fuente: CNE 2012)
Ilustración 10: Tarifas gas natural Metrogas
(Fuente: CNE 2012)
34
que gran porcentaje de la población podría ser beneficiada. Esto se suma al gran
porcentaje de días despejados respecto al total que se presencia en nuestro país.
Este mismo estudio, califica a Chile como el país con mayor radiación en el mundo,
lo cual es producto de ambos factores, la radiación y la cantidad de días despejados. En el
estudio se analizan datos desde 2005 al 2010 y se comparan con estudios realizados por
instituciones homólogas de otras naciones. Bajo estas condiciones, pasa a ser altamente
recomendable aprovechar las tecnologías de generación de energía que aprovechan la
radiación solar.
3.5. Aerogel
El Aerogel es un material compuesto por un 90,5% a un 99,8% de aire y se puede
fabricar en base a distintas materias primas, como sílice, circonio, alúmina, estaño,
carbono y, ahora último, también de grafeno. Las propiedades de este “humo sólido” lo
posicionan como el mejor aislante térmico existente en el mundo en este momento,
Ilustración 11: Mapa de radiación
global para un día despejado (Fuente:
Universidad de Chile 2012)
Ilustración 12: Mapa para radiación
global para día promedio (Fuente:
Universidad de Chile 2012)
35
existiendo infinitas aplicaciones tanto para mejorar productos existentes como para la
creación de nuevos productos que antes no se podrían haber logrado.
La aplicación de este revolucionario material al desarrollo de colectores solares
comercializables no era posible antes de 2011, debido a sus altos costos de producción.
Para fabricar el material antes de esa fecha, el proceso necesitaba altas temperaturas y
presiones de cocción para poder producir pequeños lotes de material, por lo que sólo era
utilizado para proyectos con alto presupuesto, principalmente por la NASA en los Estados
Unidos. “Thanks to Swedish company Svenska Aerogel, a breakthrough process has been
developed by which large batches of the substance can be produced at ambient
temperatures and standard pressures. This results in a significant drop in price, as the new
method does not require energy-intensive application of tremendous heat and
pressure...“We're talking a price reduction of about 90 percent,” said CEO Anders
Lundstrom in an interview with Greentech Enterprise's Michael Kanellos, though the
company declined to get more specific.”12
Actualmente, los costos de producción del Aerogel ya son asequibles y el material
está siendo comercializado a mayor escala por diferentes empresas a lo largo del mundo
(como Aspen Aerogels Inc., Aerogel Technologies LLC o Svenska Aerogel AB) , no
obstante, aún no existe colectores solares que incorporen esta tecnología, debido a lo
reciente de las diminuciones de su valor comercial.
12 Bibliografía: Link 5
Ilustración 13: Aerogel
puro Ilustración 14: Aerogel
como aislante
Ilustración 15: Aerogel
Nanotecnología
36
CAPÍTULO 4: DEFINICIÓN DEL FOCO DE ESTUDIO
El estudio se centrará en el mercado de la energía solar, más específicamente la
energía solar térmica. Se buscarán los problemas en los productos que se ofrecen
actualmente, según perciban tanto el usuario final como el cliente comercial, con el
objetivo de encontrar una solución en términos económicos, técnicos y de satisfacción
subjetiva.
4.1. Análisis de Satisfacción
Se consulta en primer lugar a diversos técnicos instaladores de empresas de la
Quinta Región (Ecoenergías Ltda. e instaladores privados). De esta forma se concluye que
la opinión generalizada es que los colectores tienen une eficiencia suficiente, por otro lado,
las quejas principales son: Dificultades de instalación (se requieren al menos dos personas
para la instalación del colector, además de que no vienen diseñados en general para
instalarse en paralelo), dificultades de transporte (que se traducen en costos para el
cliente, al traspasar la empresa instaladora estos costos), precio (alto costo de inversión
inicial, lo cual distancia al cliente) y problemas de mantenimiento (disminución notoria de
la eficiencia a 5 años de la instalación, derivada del desgaste del aislante y necesidades de
limpieza de la cubierta).
Posteriormente se consulta a gerentes de empresas del rubro, de manera también
informal, sobre la misma situación: Se rescatan dos cualidades que distancian el producto
del cliente. En primer lugar, se hace mención nuevamente a los altos costos iniciales de
inversión, que dificultan el acceso a una gran cantidad de clientes. Por otro lado, se hace
referencia al impacto visual de los mismos, que dicen ser la segunda razón más
importante por la cual el cliente decide que no quiere el producto, al ser estos colocados
en zonas muy visibles (lo cual es necesario para que reciba la mayor cantidad posible de
iluminación) y de forma “aparatosa y voluminosa”, según Carlos Jofré, Gerente General de
Ecoenergías.
37
Con el objetivo de comprender las percepciones del usuario final, se realiza una
encuesta de percepción a potenciales clientes y a clientes actuales de colectores solares
térmicos.
Quienes cuentan con sistemas de calefacción solar para sus aguas higiénicas en el
hogar, tienen, en su mayoría, colectores solares planos y están satisfechos con el
rendimiento del equipo y la reducción en los costos fijos que les han significado. No
obstante, consideran que el impacto visual del mismo es negativo y creen que otro
dispositivo similar que se adecúe más a la estética de la infraestructura sería preferible,
además de uno más barato.
De los que respondieron que no cuentan con los equipos de calefacción solar
actualmente, pero que sí instalarían uno, indican que las características más importantes
para la adquisición de un colector solar térmico serían el precio inicial, la reducción de
costos que les implicaría, las características estéticas de la instalación ya finalizada y las
facilidades de instalación.
4.2. Problemas
Dentro de los problemas analizados se han recopilado los siguientes como los
principales puntos a considerar:
1.- Alta inversión inicial: Debido a que los colectores solares térmicos son una
inversión a largo plazo y requieren de una adaptación de los sistemas comunes de
calefacción de aguas, requieren de una gran inversión inicial. Este problema es conocido
dentro del rubro, tanto así que el gobierno ya ha intentado subsanar los problemas
mediante subsidios. No obstante, su retorno a la inversión es bastante positivo, por lo
general recuperando la inversión en 3 o 4 años, manteniendo una vida mínima útil típica
de 10.
38
2.- Inadaptabilidad arquitectónica / estética: El tamaño, el uso de un estanque
colindante al dispositivo y las precarias instalaciones (se realizan intentando modificar el
mínimo posible las instalaciones existentes, lo que además disminuye los costos de
instalación, con el objetivo de no acrecentar el problema 1), provocan que las
instalaciones contrarresten con la visión estética de la arquitectura de las edificaciones en
que son instalados. Esta situación impacta tanto al usuario como a los potenciales clientes
futuros.
3.- Dificultades de instalación: Debido a su tamaño y peso, los colectores deben ser
instalados por, al menos, dos personas. De la misma forma, no existe un sistema de
anclaje universal para todo tipo de tejado y son extremadamente pesados, por lo que se
hace imposible su instalación, por ejemplo, sobre tejas que fácilmente puedan quebrarse o
superficies frágiles.
4.- Problemas de mantenimiento: Debido a las cualidades de la lana mineral de
vidrio, los problemas como la humedad y la corrosión implican una considerable
disminución en su rendimiento en un mediano plazo, disminuyendo la rentabilidad a poco
tiempo del pago de la inversión inicial.
5.- Dificultades de transporte: Directamente ligadas a los costos y tiempos de
instalación, el gran tamaño de los colectores actuales dificulta su transporte,
especialmente a sectores aislados.
39
CAPÍTULO 5: OBJETIVOS E HIPÓTESIS
A partir de la situación previamente descrita, se identifica la oportunidad de diseñar
y desarrollar un modelo de negocios para un nuevo diseño de CST y, posteriormente, una
empresa que satisfagan las necesidades actuales del mercado; ofreciendo colectores
solares de calidad, estética, diseño y características superiores a los actuales dispositivos
al aprovechar las propiedades térmicas, hidrofóbicas y aislantes inigualables del Aerogel,
que permiten modificar el diseño al cambiar el tipo de aislante utilizado.
Se busca subsanar la mayor cantidad posible de problemas encontrados, para esto,
se creará un nuevo diseño de colector solar, acorde a lo que indican los estudios del
consumidor y las tecnologías disponibles.
El objetivo principal del desarrollo del proyecto es el aumento del alcance comercial
de los CST para el calentamiento de aguas para uso doméstico implementando colectores
solares de alta eficiencia, diferenciándonos de la competencia con un nuevo diseño más
amigable y acorde a las necesidades reales del cliente y sus preferencias.
Para estos fines se desarrollará un plan de negocios y otro de implementación, que
resulte en la creación de una empresa cuyo alcance se limita a la manufactura y venta de
colectores solares con el nuevo diseño desarrollado.
40
CAPÍTULO 6: DISEÑO DE LA SOLUCIÓN
Dada la toma de consciencia del problema, es posible realizar un análisis de las
características que serían una ventaja competitiva frente a los diseños actuales,
permitiendo apoderarse de la expansión que se proyecta en el mercado y obtener una
participación considerable del mismo.
6.1. Análisis del cliente final
El cliente final, importante en nuestra toma de decisiones, es una persona natural,
dueña de una vivienda o inmueble, con capacidad de inversión e interés en: reducción de
su impacto ambiental y/o reducción de los costos fijos de uso del inmueble. Este es
considerado un cliente final ya que el producto tendrá que llegar a él a través de una
compañía instaladora o bien una empresa constructora, pero será el cliente final quien
hará el uso del dispositivo, por lo tanto será su disposición hacia el producto la que
impulse la adquisición del cliente directo (instaladora/constructora).
Este cliente ha sido entrevistado y los resultados se mencionan anteriormente, en
dicho estudio se han encontrado los problemas a tratar. El mismo cliente hace hincapié en
dos de los problemas ya encontrados: Los altos costos iniciales de inversión y el impacto
visual de la instalación.
6.2. Entrevistas, cliente directo
Como cliente directo se han establecido a las compañías constructoras y/o
instaladoras, empresas encargadas de realizar la instalación de los dispositivos en las
viviendas.
41
Se han mantenido conversaciones con diversos actores del área, obteniendo en claro
que no estarían dispuestos a pagar más por un producto más eficiente, ya que los
productos actuales funcionan dentro de los rangos aceptables. Al mismo tiempo
recomiendan tomar en ponderación el aspecto visual o estético y el tema económico por
sobre los demás, siempre manteniendo una curva de rendimiento similar a la tecnología
actual.
6.3. Identificación y análisis de la solución
La solución es la creación de un nuevo diseño de colector solar térmico. Este diseño
proveerá características que permiten subsanar, por lo menos, uno de los dos problemas
principales encontrados (inversión inicial y adaptación estético / arquitectónica), además la
mayor cantidad posible de problemas menores ya descritos.
En primera instancia se busca una solución que permita subsanar el problema de la
inversión inicial, pero a pesar de haber realizado un análisis de los costos de fabricación e
instalación, se concluye que una disminución del precio no es posible, ya que depende de
las tecnologías de extracción de materias primas y de fabricación de piezas, ambas
cuestiones implicadas en procesos anteriores al de diseño del colector, y que por lo tanto,
quedan fuera del estudio de este trabajo. Se concluye además, que las piezas utilizadas
actualmente cuentan con la mejor relación calidad-eficiencia-precio que ofrece el mercado
chileno, para este análisis se buscaron sustitutos para: Cañerías de cobre, cubierta de
vidrio, estructura de aluminio, aislante, pintura selectiva y placas absorbentes de cobre.
La Solución propuesta entonces, a nivel técnico, es la aplicación de la tecnología de
Aerogel como aislante térmico, buscando solucionar otros de los problemas descubiertos,
con un enfoque principal en la adaptabilidad arquitectónica. Anteriormente, se analizó la
industria y se descubrió que entre los productos importados y los producidos en las
fábricas nacionales, utilizan, en el mejor de los casos, lana mineral de vidrio, con una
conductividad térmica de 0.035 W/mK (Knauf insulation 2013). En comparación con 0.001
W/m·K que es la conductividad térmica del Aerogel de sílice (Thermal properties of
42
advanced aerogel insulation, Ellan Cohen, Massachusetts Institute of Technology. Dept. of
Mechanical Engineering) y que puede variar entre 0.001 a 0.003 W/m*K para el producto.
Con esta tecnología entonces, se pretende reemplazar el aislante actual, lo que permitirá
disminuir considerablemente las diemensiones del panel, altamente dependientes del
espesor del aislante.
Considerando que los costos actuales, luego de la enorme disminución de precios
que ha tenido el Aerogel últimamente, son asequibles: 15.000 CLP/1.4 m2 estimados
según Aerogel Technologies, LLC. en comparación a 9.411 CLP / 1.4m2 de lana mineral de
vidrio comprado en el principal distribuidor en Chile, Sodimac S.A., siendo 1.4m2 el área
standard de un panel solar actual según Programa Solar. Para mantener la misma
capacidad aislante se requerirá de 10 mm de Aerogel, osea que el precio para 1.4 m2 será
de 18.822 CLP.
Para aprovechar la oportunidad descubierta se propone la creación de una empresa
de fabricación de colectores solares térmicos, instalada en Santiago de Chile, polo del
desarrollo termo solar en el país, que aproveche las oportunidades que ofrece este
mercado y que al mismo tiempo que tenga como ventaja competitiva frente a la
competencia la nueva tecnología aislante del Aerogel. De esta forma se logra disminuir el
tamaño y peso del sistema completo, permitiendo una adaptación más acorde a la
arquitectura de las infraestructuras, aumentar su vida útil y, al mismo tiempo, disminuir
dificultades y costos asociados a la instalación y transporte.
6.4. Opciones de desarrollo
En base a los datos técnicos del Aerogel, se proponen dos soluciones posibles:
1. La construcción de un Colector solar que mantenga el diseño actual, pero
reemplace el aislante utilizado por Aerogel. El espesor de la capa aislante de
Aerogel permitiría aumentar considerablemente la eficiencia del equipo,
reteniendo grandes cantidades de calor al interior. Esta tecnología debería ser
43
aunada a un sistema que reduzca las pérdidas del vidrio, como la tecnología de
paneles dobles con una capa de aire entre ellos y otras similares, para no
desperdiciar la aislación térmica que se logra en la superficie de la caja
contenedora.
2. La modificación del diseño del colector solar térmico, reemplazando el aislante
por Aerogel pero modificando la capa aislante para que quede reducida al
mínimo, manteniendo la eficiencia actual. Las cualidades del Aerogel permiten
reducir considerablemente el espesor necesario para una aislación similar a la de
los colectores actuales. Se estima que el panel podría reducirse de 8-10
centímetros de espesor actuales a 4 centímetros, ya que 1 centímetro de Aerogel
es capaz de reemplazar a los 5-6 centímetros de aislante que se utilizan
actualmente.
6.4. Elección de opción
Se analiza en este subcapítulo los requerimientos de cada solución, así como también
las posibilidades que genera a futuro, las soluciones que cada una entrega, además de
otras modificaciones técnicas del diseño aplicables, para mejorar las soluciones que
proveen.
En un primer lugar, se analiza la propuesta (1) del subcapítulo anterior, la cual
contempla la solución mediante de un diseño similar al actual, que mejora la eficiencia de
los colectores al modificar el material aislante por Aerogel.
Las características propuestas permiten entregar un valor agregado al que ya
presentan los termo paneles actuales, este valor agregado viene, en primera instancia por
el lado de la eficiencia: La capacidad de transferencia térmica del Aerogel, muy inferior a
la de la lana mineral de vidrio utilizada actualmente, presentaría cualidades que permiten
44
mejorar la retención de energía térmica en el equipo, logrando mayores temperaturas
finales, incluso en días de baja radiación.
Según un estudio denominado “Solar Collector with Monolithic Silica Aerogel
Insulation” de la Technical University of Denmark, realizado el año 2012, la utilización de
Aerogel como aislante puede duplicar teóricamente la eficiencia de un panel solar actual.
Entonces, un panel con Aerogel como aislante debería adquirir mayor eficiencia,
permitiendo expandir la zona en que es conveniente instalar estos sistemas, además de
mejorar el ROI (Return on investment).
Esta propuesta es conveniente para instalaciones en proyectos que requieran
grandes caudales de fluidos a altas temperaturas, ya que permite entregar energía térmica
mucho más rápido hacia el fluido que se requiera. Al mismo tiempo mejora, en teoría, la
durabilidad del sistema, ya que el Aerogel es un material hidrofóbico que no pierde sus
capacidades debido a los efectos del desgaste por humedad.
Considerando los altos niveles de radiación que existen hasta la VIII Región, se
indica que estos nuevos modelos pueden llegar a instalarse en las regiones de la zona
centro-sur hasta la VIII región con una eficiencia similar a los que se instalan actualmente
en la Región Metropolitana, con lo que se aumentarían los potenciales clientes en
3.818.118 personas, lo que representa, según el censo de Chile 2012, un 23 % de la
población del país. Consideramos que el aumento en el número de viviendas sería
proporcional al del resto del país, al tener esta zona una tasa de crecimiento comparativa
similar a la del resto de Chile según el mismo censo. Esto implica 7.415 m2 durante este
año si se sigue la proyección del estudio a 2014. No obstante, al ser este un mercado
nuevo, se espera una demanda menor, pero con una posibilidad de crecimiento aún más
acelerado que el resto del país a mediano y largo plazo.
No obstante, esta solución aumenta el costo de cada unidad individual del equipo,
impactando negativamente en la inversión inicial, uno de los principales problemas
encontrados, y no afecta de manera alguna la estética ni los demás problemas que se
45
apunta resolver. Al mismo tiempo, los dispositivos actuales también pueden instalarse en
las regiones que son propuestas como áreas de expansión, requiriendo tan solo mayores
tamaños en términos de área, para entregar las mismas condiciones de servicio que los
propuestos (se instalan más colectores para lograr el mismo rendimiento, aumentando la
inversión también).
Además de ampliar la zona geográfica de uso factible, lograría hacer a los CST una
tecnología más rentable, puesto que reemplazaría durante más meses y en mayor medida
a los sistemas tradicionales de calefacción, siendo eficiente aun en los periodos con
temperaturas más bajas durante el año. Al ser el CST más eficiente y, por lo tanto, más
rentable para el usuario, la velocidad de recuperación de capital se hace más rápida y por
lo tanto más conveniente para el mismo. Vemos entonces que esta propuesta puede ser
de interés para clientes con alta capacidad de inversión inicial, que estén interesados en la
rentabilidad del proyecto, como es el caso de industrias y grandes consumidores.
Para el caso de la opción (2), que considera la modificación del espesor de aislante
de los colectores solares actuales, propone la creación de un colector solar con
dimensiones menores y menor peso, que mantiene las características de los colectores
actuales, los cuales, según los estudios realizados, ya satisfacen las necesidades del
cliente en términos de eficiencia.
A este diseño se le propone realizar otra modificación respecto a los colectores
actuales, para aumentar las mejoras conseguidas con la aplicación de Aerogel: La
utilización de policarbonato alveolar para la cobertura transparente superior, en reemplazo
del vidrio templado que se propone para los demás casos. Esta solución ya ha sido
utilizada por algunos productores nacionales, como se puede apreciar en la ficha técnica
de producto de la competencia para el caso de EcoPanel. El estudio de este nuevo diseño
será posterior a la validación del diseño utilizando Aerogel, para analizar cada decisión
como casos independientes y poder tomar la mejor decisión.
46
El policarbonato que se pretende utilizar, de 4 mm de espesor, tiene buenas
capacidades de traspaso de radiación, con un índice de LT (light transmission) superior al
82%, con un coeficiente U de transferencia de calor de 3.9 𝑊
(𝑚2∗º𝑐) , en comparación con el
vidrio, que incluso usando un espesor de 6mm (normalmente se utiliza entre 3 y 5 mm),
tiene un coeficiente de 5.7 𝑊
(𝑚2∗º𝑐) 13, lo que implica pérdidas de calor superiores. Al mismo
tiempo que su menor densidad permite reducir los 10 Kg de peso que implica el vidrio
normalmente a 1.2 Kg.14
Producto de las modificaciones de diseño propuestas, se conseguirían productos
con características de diferenciación que permiten una ventaja respecto a la competencia:
1.- Tamaño: La instalación de Aerogel permitirá que nuestros paneles solares
tengan un tamaño menor respecto a la competencia, se espera una reducción cercana al
43% del volumen total, esto se debe a la gran capacidad de aislación térmica que posee
el material, la cual sigue siendo utilizable incluso después de fenómenos de 100 psi, lo que
permite aislar la misma cantidad de energía utilizando menor volumen de aislante15. Esto
afecta también al impacto visual, que según programa solar es uno de los factores que
más afecta la disposición del cliente a invertir.
2.- Peso: El peso es mucho menor al del aislante actual, el cual pesa 1.58 kg/1.4m2
comparado con 6.15380051e-8 KG/1.4M2 para el Aerogel16. El peso del vidrio cambia en
un porcentaje menor al 0.001%. Sumado a la reducción de peso del cambio de vidrio por
policarbonato, se esperan conseguir reducciones significativas cercanas al 40% del peso,
pudiendo llegar a valores aún mayores.
3.- Resistencia a los golpes y a deterioro. Al ser un material más resistente no
presenta tantas dificultades para la construcción del colector. Además de esto, es
13 Bibliografía: Link 11 14 Bibliografía: Link 12 15 “Pyrogel XT: Flexible Industrial Insulation for High-Temperature Applications”, Aspen Aerogels, 2012 16 Bibliografía: Link 7
47
hidrofóbico, pero permite el paso del vapor de agua, con lo que se eliminan los riesgos de
corrosión tanto para el aislante en si como para la pintura y otros componentes del panel.
4.- Poca mantención requerida: Al ser el Aerogel un material hidrofóbico, la
aplicación de este funciona como repelente de los residuos que se podrían acumular en el
vidrio de la cubierta del panel disminuyendo la eficiencia, por lo que se reduce la
frecuencia de mantenimiento mínimo requerida. Por otro lado evita que se filtre humedad
al sistema.
Los puntos anteriores facilitan además el proceso de envío e instalación, por lo que
se podría reducir los costos y tiempos. A esto se suman las facilidades para la producción,
que permiten entregar mejores paneles y probablemente más baratos, esto puesto a las
condiciones de trabajo que nos entrega el Aerogel:
1.- Material fácil de cortar en la forma deseada, lo que permite un trabajo más
preciso y rápido.
2.-Es un material resistente a los golpes, por lo tanto no existe riesgo asociado al
maltrato del mismo.
3.- Hidrofóbico, lo que elimina otro riesgo más durante el proceso de fabricación de
los paneles.
De esta manera se avanza en la solución de varios de los problemas presentados:
La capacidad de adaptación arquitectónica, al reducir su tamaño y espesor, permitiendo
adecuarlo a tejados y paredes, las dificultades de instalación y transporte, al reducir
considerablemente su peso y tamaño, considerando también el tema de la mantención, al
ser el Aerogel un material hidrofóbico.
48
Se decide utilizar el segundo diseño para resolver los problemas propuestos, ya que
aunque el primero ofrece cualidades superiores a los colectores actuales, no van acorde a
la solución de los problemas presentados por los clientes y diversas entidades del
mercado, por lo tanto no se espera que tengan una buena aceptación en el mismo.
6.5. Diseño del producto
Se propone un diseño de colector solar con ciertas características específicas, para
que cumplan los requerimientos y objetivos planteados de forma óptima.
6.5.1. Elección de colector solar
La tecnología preferida en Chile es la de paneles planos con y sin cubierta, que
cubre el 87% del mercado según el estudio de Dandilion de 2012.
A pesar de que se han obtenido buen rendimiento con los paneles solares de tubos
de vacío, estos no funcionan eficientemente en climas como el chileno, donde la radiación
es más alta de lo normal durante el año completo. Esta tecnología es recomendada para
climas extremos (temperaturas que lleguen a grados bajo cero en invierno y menores
niveles de radiación, principalmente debido a la nubosidad), como muchos países de
Europa o partes de Chile desde Puerto Montt hacia el sur.
Esto se debe a que puede mantener buenos niveles de eficiencia con niveles de
radiación intermedios. En la siguiente imagen se muestran estimaciones de eficiencia
según radiación para las tres tecnologías más comunes.
49
Se puede apreciar como a alta radiación es de hecho el colector solar plano sin
protección el más eficiente, pero se pierde rápidamente con la disminución de la misma.
Mientras que el panel solar de tubos de vacío presenta la mejor eficiencia a bajas
radiaciones, es el colector solar plano el adecuado para los climas de nuestro país en la
zona centro-sur y norte para un promedio de captación durante el año de corrido. Además
de la eficiencia, la preferencia es a los colectores solares planos debido a sus menores
costos tanto de adquisición como de mantención de los equipos, el cual, por su parte, no
requiere de personal con alta especialización para realizarla, debido a la simpleza de su
diseño, a diferencia del de tubos de vacío.
6.5.2. Diseño
En el proceso de desarrollo de este trabajo, se ha llevado a cabo una investigación
profunda acerca del diseño de un colector solar plano con cubierta singular traslúcida, lo
que ha llevado a adecuar el diseño final del dispositivo al que se espera dará mejores
resultados finales. Para lograr un diseño óptimo del colector en cuanto a las dimensiones
de este, cantidad de tubos, separación de los tubos y diámetro de los mismos, se ha
realizado pruebas en el laboratorio de termodinámica de la Universidad Técnica Federico
Santamaría, supervisado por Miguel Cubillos. Después de realizar simulaciones en software
Ilustración 17: Eficiencia por tipo de colector solar (Fuente: Isener 2011)
50
especializado y pruebas en prototipos desmontables cuyas dimensiones pueden ser
modificadas temporalmente para fines experimentales y de investigación, se obtuvo los
datos necesarios para el diseño optimizado del colector solar térmico.
El proceso de optimización se llevó a cabo mediante el software Thermo-Calc, el
cual dentro del modelo realiza múltiples iteraciones variando primero el ancho del
dispositivo junto con la cantidad de tubos ubicados paralelamente para, a la vez, distintos
largos del colector. Luego se continuó el análisis variando los materiales del circuito de
tubos y el diámetro interior de los mismos, para obtener un resultado específico. En el
caso de estudio no se experimentó con diferentes espesores de la capa aislante,
manteniéndose fija una capa de lana mineral de fibra de vidrio de 50 mm de espesor
(equivalente a 10 mm de Spaceloft Aerogel). Los siguientes gráficos muestran los
resultados obtenidos de las simulaciones realizadas en el laboratorio.
Este primer gráfico representa cómo varía la eficiencia del colector al ir variando el
ancho de la caja contenedora y de sus partes para aumentar o disminuir el área de
captación de radiación solar del dispositivo. Los resultados arrojados por la simulación
para los distintos niveles de radiación indican que la medida ideal para el ancho del
colector es de 1,2 mts.
Ilustración 18: Ancho del colector vs eficiencia
44%
46%
48%
50%
52%
54%
56%
58%
60%
0 0,5 1 1,5 2 2,5
Efic
ien
cia
Ancho del Colector
900 W/M2
700 W/M2
500 W/M2
300 W/M2
51
No obstante, para optimizar el proceso productivo de los paneles, se ha
considerado que las láminas de aluminio que se encuentran en el mercado comprenden un
ancho de 1 metro, pudiendo obtenerse largos de hasta 2.5 metros. Se decide, entonces,
que el ancho sea de un metro, al obtenerse una eficiencia con menos de un 1% total de
diferencia entre esta solución y la de 1.2 metros, son consideradas similares. Por medio de
esta decisión, se evita la necesidad de soldar dos planchas diferentes para la base del
fondo.
El mismo ejercicio realizado para determinar el ancho del colector fue llevado a
cabo para obtener un largo que diera óptimos resultados para el diseño del CST. De estos
datos se pudo determinar que el largo óptimo del dispositivo es de 1,5 mts.
Tanto para este caso como para el del ancho, se aproximó el valor real obtenido de
la simulación en ThermoCalc a los valores mencionados, avalando la decisión de construir
colectores solares de 1.5 x 1 metros. La decisión es validada entonces, no sólo por la
eficiencia termodinámica que esto significa, sino que también por la adaptación del
producto a los materiales que se encuentran en el mercado y que serán utilizados para la
construcción del mismo. Al construirse la caja contenedora con perfiles de aluminio que se
comercializan de forma estándar con una longitud de 6 metros, las medidas mencionadas
aprovecharán el 100% del material, acercándose al óptimo de eficiencia del dispositivo. De
Ilustración 19: Largo del colector vs eficiencia
48%
50%
52%
54%
56%
58%
60%
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Efic
ien
cia
Largo del Colector (M)
900 W/M2
700 W/M2
500 W/M2
300 W/M2
52
esta forma, se pretenden realizar cortes de 1.5 metros en 3 cada 5 perfiles de aluminio
adquirido y en 2 de cada 5 otros, cortes de 1 metro.
En instalaciones otras instalaciones del laboratorio, se probó la eficiencia que se
podría obtener con distintos materiales de los tubos conductores del fluido, confirmándose
los datos obtenidos en el software, siendo el cobre el material ideal para la fabricación del
producto. El aluminio, por su parte, también representa valores aceptables de eficiencia a
un valor relativamente menor; no obstante, este material implica mayores dificultades de
obtención y anclaje, además de que la durabilidad de este material es notablemente
inferior a la del cobre, debido a su tendencia a la corrosión y su fácil maleabilidad ante
presiones, lo que disminuiría la vida útil del producto final de forma considerable.
Ya habiéndose definido el cobre como material a utilizar, se procedió a un análisis
de cómo el diámetro de los tubos afectaría al rendimiento del colector solar térmico, como
también la cantidad de líneas paralelas de circuito que existan en el sistema. A pesar de
que a mayor número de tubos la eficiencia se hace mayor, la diferencia de esta no es
significativa desde los 10 tubos hacia arriba, definiéndose este número como la cantidad a
incluir en el diseño. Por otro lado, se eligió la cañería de 16 mm de diámetro interno, 19
mm externos (3/4 de pulgada), ya que se acerca a la mejor eficiencia encontrada, pero no
aumenta considerablemente el espesor necesario del colector y es, al mismo tiempo, un
tamaño de cañería encontrado en el mercado, siendo a la vez más conveniente a nivel de
costos y disponibilidad en el mercado nacional.
Ilustración 20: Material del tubo vs eficiencia
25%
30%
35%
40%
45%
50%
55%
60%
0 5 10 15 20 25
Efic
ien
cia
Número de Tubos
CobreAluminioFGCPVC
53
Para la cubierta se decide utilizar policarbonato alveolar. Este producto permite
mantener características de firmeza, LT (light transmission), al mismo tiempo que se
reducen otras características como la densidad y U (conductividad térmica, pérdidas),
logrando mejorar al mismo tiempo la eficiencia y disminuyendo considerablemente el peso
final del equipo. Se estudian los costos de ambos y son similares: A gran escala se
consiguió en un conjunto de cotizaciones un vidrio normal de 3 mm para la cubierta, se
obtuvieron precios cercanos a los 8.000 CLP, mientras que la misma superficie de
policarbonato alveolar tendría un costo al por mayor aproximado de 12.000 CLP, siendo
esta una diferencia poco considerable dentro del costo final de los colectores. Esta
decisión será aplicada en el siguiente prototipo a producir (MVP 2, a producirse durante el
mes de Septiembre 2014), de manera que las cualidades de la modificación del aislante
puedan ser comparadas de forma directa con las características de los productos que
existen actualmente en el mercado.
Se ha decidido utilizar Aerogel Spaceloft 9251, producido por Aspen Aerogels en
Massachusetts, Estados Unidos. Este producto cuenta con venta en rollos de tamaños
perfectos para nosotros, a los mejores precios comparativos con otros productos según un
análisis propio (cotizaciones adjuntas en anexo respectivo) y proporciona resistencia a las
temperaturas de trabajo de los equipos, siendo además resistente.
Ilustración 21: Diámetro interior vs eficiencia
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
0 5 10 15 20 25
Efic
ien
cia
Número de Tubos
D 20mm
D 16mm
D 12mm
D 8mm
54
De la misma manera, la placa absorbente utilizada es de cobre debido a las
posibilidades de maleabilidad de este material en relación a su precio, siendo el único
producto del mercado a un precio asequible, que al mismo tiempo permita deformaciones
en las que puedan calzar las tuberías de cobre que forman la rejilla por donde fluye el
líquido al que se pretende dirigir la energía térmica y entrega una buena capacidad de
transferencia de calor.
Tomando en cuenta los resultados obtenidos en el laboratorio, se procedió a
redimensionar un modelo CAD del colector solar que se había desarrollado previamente
mediante un software de diseño 3D, Autodesk Inventor 2014 Professional. Las medidas y
condiciones de diseño ya estando establecidas, se logró un modelo digital que ofrece la
posibilidad de exportar los planos de las diferentes partes del ensamblaje, para luego
poder proceder a la fabricación física de una forma más precisa, ordenada y fácil de
explicar a los proveedores para la obtención de materia prima.
Los siguientes renders obtenidos digitalmente muestran el diseño realizado del
dispositivo, mostrando un corte transversal abierto del mismo y una explotación de las
diferentes partes del colector.
Ilustración 22: Render colector
explotado
Ilustración 23: Render corte transversal
55
Se puede apreciar el ordenamiento de las distintas capas del producto, siendo en
este caso desde la parte posterior a la superior:
o Caja contenedora (Aluminio anodizado, 1.5 mm de espesor)
o Aislamiento térmico (Spaceloft Aerogel, 10 mm de espesor)
o Circuito de tubería (Cobre, 16 mm de diámetro interior, 19 mm de diámetro
exterior)
o Capa absorbente (Aluminio con recubrimiento selectivo, 1.3 mm de espesor)
o Policarbonato (Alveolar, 4 mm de espesor)
Como producto final se obtendrá un dispositivo de 1 m x 1,5 m x 0,045 m, el cual
posee un área de captación de la radiación de 1,5 m2. Las entradas y salidas del fluido por
la parte inferior y superior de la cara frontal respectivamente, son conectadas a las
tuberías exteriores mediante una brida de ¾ de pulgada, para su fácil unión ya sea a otro
dispositivo en paralelo o al sistema de tuberías de la vivienda a instalar.
El cálculo del espesor es realizado para que, en un corte transversal, se considere:
el espesor de la caja de aluminio, el material aislante, la capa absorbente de cobre, la
tubería de cobre, el espacio de aislación de aire y la capa de policarbonato alveolar, todos
descritos a detalle en el estudio.
6.6. Prototipo
Con el objetivo presente de lograr realizar las mediciones necesarias para las
comparaciones pertinentes, se establece un plan de trabajo para la construcción de un
prototipo funcional acorde al modelo de Lean Startup, es decir, un MVP (Minimum viable
product), que será construido con Aerogel Spaceloft y cubierta de vidrio, en espera del
MVP 2, que utilizará policarbonato Alveolar como cubierta. Este nos permite realizar
comparaciones aproximadas entre los colectores solares actuales y los colectores solares
con la nueva aislación propuesta, para obtener datos que validen el modelo propuesto,
tanto a nivel técnico como de percepción de los clientes. Además nos permite tener una
56
muestra de nuestro producto, lo que nos entrega un respaldo a la hora de generar
confianza para conseguir socios, inversores y fondos, además de alianzas con otros
actores relacionados con el negocio.
Para fabricar un primer prototipo en forma de MVP, se realiza un diseño que reúna
las características del aerogel, pero de menores costos y en base a materia prima de fácil
adquisición sin la necesidad de compras a gran escala. Este diseño considera utilizar
perfiles de aluminio de 52 mm envés de los de 45 mm propuestos en un principio, debido
a su disponibilidad en el mercado y al espesor del vidrio. Se utiliza un vidrio de 3 mm
envés del policarbonato alveolar, ya que esta modificación al diseño no requiere de
comprobación: ya ha sido probada por un producto de la competencia con buenos
resultados, al mismo tiempo que las reducciones de peso pueden ser fácilmente
estimadas, con muy bajo error, mediante cálculos teóricos.
Se fabrica entonces un prototipo ligeramente más ancho (50 mm envés de 40 mm
del diseño final) y aproximadamente 8.3 Kg más pesado que el que se propone, pero que
permite estimaciones en cuanto a adecuación arquitectónica y principalmente eficiencia,
suficientemente precisas como para ser un prototipo válido.
Se ordena entonces el Aerogel necesario y se recibe el día 7 de Mayo del año 2014.
Se procede a la etapa de construcción de las partes necesarias, se propone realizar el
proceso de montaje será llevado a cabo en el Design Lab de la Universidad Adolfo Ibañez,
bajo la supervisión de Francisco Zapata. No obstante, se requiere maquinaria que no está
disponible en la universidad. Por esta razón se decide trabajar con el Laboratorio de
Energía Solar de la Universidad Técnica Federico Santa María en Quilpué, donde, con el
apoyo del profesor Francisco Zapata, se logran comenzar los trabajos. Durante el mes de
Mayo se adquieren todos los materiales necesarios para la fabricación del producto. Luego,
se comienza la fabricación del panel el día lunes 2 de Junio, siendo este terminado el día
miércoles 28 de Junio del 2014.
57
Durante el proceso de montaje, a realizarse una vez la caja y rejilla estén
ensambladas, se consideran dos días de trabajo en los que se integrará, en primer lugar,
el aislante a la superficie interna de la carcasa, y posteriormente, se agrega la lámina
absorbente de calor, a la cual se superponen las cañerías de cobre, el cual viene pre
soldado con el objetivo de que solo se deban realizar los encajes finales.
Finalmente se instala el vidrio protector en la superficie. Cabe destacar que este
proceso se ha simplificado al máximo posible con el objetivo de permitir una rápida y fácil
mantención del sistema, además de facilitar cualquier trabajo conducente a modificaciones
futuras en el prototipo. El proceso se vio demorado más de lo planificado por disposición
del laboratorio, del profesor Vargas y la maquinaria.
6.7. Concepto del modelo de negocios
Esperamos capturar la mayor participación del mercado posible en períodos de
uno, dos y tres años, ya que las barreras de entrada que serán creadas no aseguran
mantener una participación en el mercado a largo plazo. A corto plazo la utilización de una
tecnología nueva permitirá diferenciar notoriamente los CST producidos de los de la
competencia, por lo que posteriormente se establecerá un plan para el mediano plazo,
asumiendo que la tecnología podría ser copiada, siguiendo la estrategia de creación de
barreras de Lean Startup, donde la creación de estructuras ligeras, enfocadas al cliente y
con bajas necesidades de activos, permitirán una adaptación constante que será difícil de
mantener por la competencia. Como parte de esta estrategia se pretende eliminar las
barreras de entrada vendiendo tanto en forma directa a constructoras como mediante una
de las empresas dedicadas exclusivamente a la instalación del producto en edificaciones ya
construidas.
Siguiendo este objetivo, se espera obtener una participación del 3% del al cabo de
un año desde el inicio de operaciones, además de una ampliación del mercado a nuevas
regiones hacia el sur. Consideramos que la entrada al mercado y la posterior consolidación
58
del objetivo propuesto son posibles en un mercado diversificado, como lo indica Dandilion
2012 “El mercado de la instalación refleja una estructura no concentrada, 7 instaladores
concentran el 50% de los m2 instalados y 20 instaladores un 76%“. Los oferentes
descritos utilizan las mismas tecnologías en general y la mayoría son importadores, como
se demostró en la definición de la competencia.
6.8. Modelos Canvas
Ilustración 24: Business Model Canvas del modelo de negocios
PROPUESTA DE
VALOR
RELACIÓN CON
LOS CLIENTES
ACTIVIDADES
CLAVE
SOCIOS CLAVE SEGMENTOS DE
CLIENTES
RECURSOS
CLAVE
CANALES
ESTRUCTURA DE COSTOS FLUJO DE INGRESOS
-Proveedores de
materias primas
necesarias
-Distribuidores para
venta directa
-Constructoras con
proyección de
crecimiento
-Arquitecto para
asesorías de
impacto estético de
las instalaciones
-Fabricación de CST
Slim
-Relaciones a largo
plazo con empresas
constructoras
-Adaptación estética
a través de alianzas
con arquitectos
-Características del
producto ofrecido
-Relaciones con
clientes importantes
-Franquicias/subsidios
estatales
-Contratos directos
con constructoras
(FT)
-Distribuidores de
productos del rubro
para venta directa
-Sitio web para
mostrar catálogo y
ofrecer contacto
-Empresas
constructoras
ligadas a: viviendas
sociales o de bajo
costo, instalaciones
de turismo
ecológico,
compañías de
prestigio en busca
de mejorar su
huella ambiental
-Independientes,
ya sea dueños de
negocios o jefes de
hogar buscando
disminuir sus
costos energéticos
o su huella
ambiental
-Relaciones a largo
plazo con empresas
constructoras
-De forma esporádica
por proyecto a realizar
-A clientes directos
mediante distribuidor
“Aprovechamiento de
las cualidades
aislantes insuperables
del Aerogel para
reemplazar el material
aislante tradicional del
CST, para así lograr
disminuir las
dimensiones del
dispositivo y alcanzar
un diseño que se
pueda adaptar a la
arquitectura de las
viviendas,
disminuyendo costos
y manteniendo la
eficiencia de los
productos actuales del
mercado”
Fijos:
-Arriendo de la fábrica
-Sueldos administrativos y de
operarios
-Marketing
-Servicios básicos
Variables:
-Mano de obra extra
-Materias primas
-Consumo maquinaria
-Otros costos de
producción
-Ventas al por mayor a constructoras para proyectos
específicos, aprovechando franquicia tributaria
-Ventas directas por unidad o por proyecto llevado a
cabo por la empresa
59
Socios Clave
Se identifica como a socios clave a cuatro entidades diferentes que están conectadas a
la organización: los proveedores de materias primas para la producción de los CST por la
parte de producción, empresas constructoras potenciales al desarrollo de nuevos
proyectos, distribuidores que se encarguen de la venta e instalación directa a clientes
independientes y un arquitecto que ayude aproveche las cualidades de adaptación
arquitectónica de los colectores solares Slim a la hora de su instalación y antes de esta.
Actividades Clave
Es claro que la actividad clave principal del negocio es la fabricación misma de los
colectores solares, pero también es posible identificar actividades clave de naturaleza
estratégica, como el mantener relaciones de calidad con empresas constructoras para
poder asegurar proyectos importantes que traigan consigo ventas contundentes. También
es clave el diferenciar el producto mediante la incorporación del CST a la arquitectura del
lugar, reduciendo el impacto visual.
Recursos Clave
Tres recursos fueron identificados como claves dentro de la organización del proyecto:
las características propias del producto que lo diferencien del recto, las relaciones que se
mantengan con los clientes para asegurar ventas contundentes, y por último, las
facilidades que el estado ofrece en este rubro, como franquicias y subsidios para minimizar
o anular los costos de incorporación del sistema solar a los clientes.
Relación con los clientes
La relación con las empresas constructoras en este negocio es del tipo esporádica, ya
que se basa en pedidos determinados para proyectos específicos, para lo cual no es
60
necesario trabajar en conjunto durante todo el proceso desde la producción hasta la
instalación. No obstante, las relaciones con este tipo de clientes son fundamentales para el
buen desarrollo económico de la empresa, siendo que los pedidos para proyectos
inmobiliarios significan la mayor fuente de ingresos de la empresa. Con clientes
independientes la relación es a través de distribuidores definidos con los cuales se
mantiene una relación más constante e igualmente importante de cuidar.
Propuesta de valor única
“Aprovechamiento de las cualidades aislantes insuperables del Aerogel para reemplazar
el material aislante tradicional del colector solar plano, de manera tal que se logre
disminuir las dimensiones del dispositivo y alcanzar un diseño que se pueda adaptar a la
arquitectura de las viviendas, disminuyendo costos y manteniendo la eficiencia de los
ofrecidos actualmente en el mercado”.
Segmentos de clientes
Principalmente se diferencia en el proyecto 2 segmentos de clientes: constructoras y
clientes privados o independientes. El primer segmento corresponderá a ventas al por
mayor para instalaciones en construcciones que requieran por lo general más de 20
colectores, como lo son pequeños, medianos y grandes condominios, viviendas sociales u
otro tipo de construcción interesada en la instalación de un sistema solar térmico. Este
último segmento se encuentra aplicable a una franquicia tributaria ofrecida por el gobierno
para rebajar hasta el 100% de la instalación en forma de impuestos. El segundo
segmento representa los clientes que, a través de distribuidoras e instaladoras del rubro,
quieran adquirir un sistema solar térmico para abastecer su uso privado, ya sea doméstico
o de pequeños negocios.
61
Canales
Como canales para lograr las ventas del producto se proponen contratos directos con
constructoras a largo plazo para uno o más de un proyecto inmobiliario; la venta directa a
través de distribuidores relacionados al rubro en cuestión y el funcionamiento de un sitio
web como catálogo y forma de contacto y publicidad del colector solar térmico propuesto.
Estructura de costos
Los costos en que se incurrirá para el funcionamiento de la fábrica se dividen en costos
fijos, donde podemos encontrar: arriendo del local, sueldos administrativos y operarios,
marketing y servicios básicos para el funcionamiento, como luz, agua y limpieza del
recinto. Por otro lado los costos que variarán con la producción se reflejarán
principalmente en los insumos de producción y materias primas, pero también se plantea
contrataciones extra para trabajos determinados o tercialización de ciertos procesos en
caso de necesitarse agilidad.
Flujo de Ingresos
Los ingresos del negocio se presentarán a través de la venta de colectores solares,
siendo ingresos de mayor envergadura los que vengan de contratos definidos con
constructoras y de menor nivel a través de la venta por unidad a clientes interesados.
Para un mejor entendimiento del modelo de negocios, se complementó el BMC con
un análisis Lean Canvas, propuesto por la metodología Lean Startup.
62
Problema
Se ha identificado los problemas que presentan los colectores solares que se
ofrecen actualmente en el mercado chileno e internacional realizando observaciones en los
distintos diseños y, también, a través de encuestas a usuarios y/o potenciales
consumidores. Siendo todos los productos revisados funcionales y con buenos niveles de
eficiencia en cuanto al aprovechamiento de la energía, se pudo identificar puntos débiles
PROPUESTA DE
VALOR ÚNICA VENTAJA
DIFERENCIA-
DORA
SOLUCIÓN PROBLEMA SEGMENTOS DE
CLIENTES
INDICADORES
CLAVE
CANALES
ESTRUCTRA DE COSTOS FLUJO DE INGRESOS
-Dificultad de
instalación
-Mala adaptación a
la arquitectura y
diseño urbano
-Dificultad de
distribución por su
tamaño, peso y
fragilidad
-Paradigma: altos
costos de inversión
-Aplicación de
Aerogel al diseño
-Reducción de
dimensiones
manteniendo
eficiencia
-Adaptación
arquitectónica del
diseño
-Dimensiones finales
del diseño
-Encuestas sobre
impacto visual
-Eficiencia del
prototipo
-Contratos directos
con constructoras
(FT)
-Distribuidores de
productos del rubro
para venta directa
-Sitio web para
mostrar catálogo y
ofrecer contacto
-Empresas
constructoras
ligadas a: viviendas
sociales o de bajo
costo, instalaciones
de turismo
ecológico,
compañías de
prestigio en busca
de mejorar su
huella ambiental
-Independientes,
ya sea dueños de
negocios o jefes de
hogar buscando
disminuir sus costos
energéticos o su
huella ambiental
-Adaptación del CST
a la arquitectura y
diseño
-Menor tamaño y
peso, facilidad de
“Aprovechamiento
de las cualidades
aislantes
insuperables del
Aerogel para
reemplazar el
material aislante
tradicional del CST,
para así lograr
disminuir las
dimensiones del
dispositivo y
alcanzar un diseño
que se pueda
adaptar a la
arquitectura de las
viviendas,
manteniendo el
precio y eficiencia
del mercado”
Fijos:
-Arriendo de la fábrica
-Sueldos administrativos y de
operarios
-Marketing
-Servicios básicos
Variables:
-Mano de obra extra
-Materias primas
-Consumo maquinaria
-Otros costos de
producción
-Ventas al por mayor a constructoras para proyectos
específicos, aprovechando franquicia tributaria
-Ventas directas por unidad o por proyecto llevado a
cabo por la empresa
Ilustración 25: Lean Canvas del modelo de negocios
63
en común que comparte la gran mayoría de la oferta: las dimensiones exageradas de los
dispositivos se encuentran en el centro del problema, ya que, a raíz del tamaño, se
dificultan los procesos de distribución e instalación, pero, también, se imposibilita la
adaptación del CST a la arquitectura de la vivienda o al diseño urbano donde se realiza la
instalación; siendo este factor muy importante dentro de los entrevistados y encuestados
en el estudio. También se identificó un “falso problema” que es el de asumir que la
inversión es muy elevada para adquirir estos paneles, por parte de los consumidores
potenciales, siendo que el ROI y la rentabilidad de los mismos son altamente
convenientes.
Solución
Con el fin de lograr aminorar el problema central identificado (dimensiones y
tamaño del colector), se propone como solución la aplicación de un nuevo material
aislante conocido como Aerogel, el cual, gracias a sus cualidades térmicas, permitirá
ajustar el diseño para aminorar sus dificultades de transporte, instalación y adaptación
arquitectónica.
Indicadores clave
El principal indicador que definirá si nuestro proyecto logra sus metas es el
dimensionado y luego el peso del producto final, siendo el espesor o grosor del mismo el
principal aspecto a disminuir, ya que el área de captación se debe mantener para
aprovechar la radiación. También será un indicador importante la opinión de usuarios al
ver el colector instalado en alguna vivienda de prueba en cuanto al impacto visual que
este genera. Todo esto bajo el alero de que la eficiencia y el precio se mantengan dentro
de los márgenes ofrecidos por el mercado.
64
Ventaja diferenciadora
La ventaja diferenciadora principal del producto propuesto es la posibilidad de
adaptarlo a la arquitectura de las viviendas de una manera más versátil. Debido a su
espesor disminuido, la integración del dispositivo a paredes o al techo del lugar de
instalación se vuelve factible en su totalidad. Por otro lado, la disminución del tamaño del
mismo también impacta a la baja en costos de transporte e instalación al momento de
realizar proyectos a gran escala.
6.9. Análisis de las 5 Fuerzas de Porter
Amenaza de Nuevos Competidores
Se ha determinado la amenaza de nuevos competidores como una fuerza baja dentro
del análisis de las cinco fuerzas de Porter, esto se debe, principalmente, a que la industria
a la que se planea entrar ya se encuentra consolidada, pero no posee un mercado
concentrado, existiendo alta cantidad de empresas dedicadas al rubro en nuestro país,
aportando cada una con una porción de la oferta total de CST. Por esta razón, la entrada
de nueva competencia significará una empresa más a la industria y no conllevará grandes
Poder de Negociación
de los
Compradores
Amenaza de
Nuevos
Competidores
Poder de Negociación
de los Proveedores
Amenaza de
Productos Sustitutos
Rivalidad entre
los
Competidores
Ilustración 26: Análisis de Porter de la Industria
65
implicancias a nuestra organización y modelo de negocios. Slim Solar Collectors, como
nuevos entrantes, conocemos el mercado y entraremos a este con un producto innovador
atacando necesidades del cliente que no se atienden con énfasis actualmente en Chile.
Poder de Negociación de los Compradores
El poder de negociación de los compradores ha sido definido como una fuerza de nivel
medio-bajo, pues, a nivel de venta directa a privados, se entiende que el cliente se
acercará a la empresa debido a las cualidades únicas del producto, no teniendo otra
opción si lo que le interesa son las características propuestas por Solar Slim Collectors;
teniendo un poder de negociación nulo. Por otro lado, podría entenderse que existe un
mayor poder por parte de empresas constructoras al realizar compras para proyectos
mayores, donde la inversión sería significante. No obstante, debido a que se atacará a
este segmento mediante la franquicia tributaria que ofrece el gobierno, el poder de
negociación permanece medianamente bajo, ya que no será de gran interés para estas
aminorar estos costos, pues serán cubiertos por la iniciativa estatal.
Poder de Negociación de los Proveedores
El poder de negociación de los proveedores de este modelo de negocios resulta ser
una fuerza baja dentro del análisis de Porter del negocio; esto se debe a los materiales
que se utilizan para la construcción de cada unidad de producto, los cuales no poseen
características especiales y son ofrecidos por múltiples proveedores a lo largo del país y de
los países vecinos. La producción de Aerogel, por su parte resulta un poco más complicada
debido a la complejidad del material; no obstante nuestro modelo pretende importar esta
materia prima en grandes cantidades desde China o Estados Unidos, donde la producción
se encuentra en crecimiento y también existe variedad de proveedores que lo venden.
Finalmente no se tercializa ningún proceso de producción ni de otro tipo, la empresa
funciona de forma independiente productivamente y no depende de otro tipo de
proveedores fuera de la materia prima.
66
Amenaza de Productos Sustitutos
La amenaza de productos es claramente una de las fuerzas importantes que se
encontró dentro de este análisis, ya que la entrada de un producto que cumpla la misma
función pero de forma más eficiente o barata es real, y podría ser desastrosa dentro del
negocio. A pesar de esto, se ve muy difícil el desarrollo de un producto sustituto viable de
aquí a los próximos 5-10 años, por lo que se ha determinado esta fuerza como Medio-Alto.
Esto se debe a las grandes barreras de entrada para lograr investigar y desarrollar un
producto que cambie el esquema de negocios propuesto.
Rivalidad entre los Competidores
Encontrándose nuestro proyecto en un mercado con gran cantidad de
competidores, entre algunos que fabrican de forma nacional y la mayoría que importa sus
productos desde Europa o Asia, se consideró esta fuerza como Medio-Alto, esto debido a
que una de las barreras que nuestro modelo impone en la industria es la diferenciación y
el enfoque de adaptación que se le ha dado al producto. Naturalmente si los colectores
diseñados son exitosos, competidores intentarán replicarlos y este es un riesgo que se
está dispuesto a correr, aunque planteamos como organización siempre innovar en
distintos diseños para diferenciarnos del resto de las empresas dedicadas a la venta de los
CST, por lo mismo se desarrollarán los otros diseños propuestos para satisfacer
necesidades de otros clientes.
67
CAPÍTULO 7: VALIDACIÓN
El proceso de validación de la idea de negocios completa es llevado a cabo en el
presente capítulo. Se sostiene esta validación en una comparación con la competencia,
tanto en términos técnicos como en percepción del cliente, respaldado por trabajo en
terreno. También en la metodología de Lean Startup propuesta por Garage y en el
establecimiento de una red de alianzas estratégicas y asociaciones con diversas entidades
que interactúan en el mercado.
7.1. Comparación del producto
El diseño del producto final es comparado, a través de estimaciones en base al
prototipo ya fabricado, en términos de percepción del cliente, estimaciones de expertos en
el área y pruebas técnicas, con el objetivo de conocer las cualidades que diferencian el
producto conseguido de los que actualmente tiene la competencia en el mercado.
7.1.1. Estética y arquitectura
Se lleva a cabo una encuesta visual (mediante material gráfico recopilado), a un
público de 37 propietarios de viviendas, sobre el diseño del producto y sus características
estéticas, que es comparado para este fin, con el diseño de un colector solar común
actual. Se registra además mediante imágenes el producto instalado para futuras
consultas a clientes o consumidores finales del producto, al mismo tiempo que como
referencia para cualquier futura evaluación de modificaciones.
Se logra en claro de esta encuesta que existe una marcada preferencia por el
colector diseñado por sobre el modelo actual. No obstante, existe aún un factor mayor de
preferencia que se pretende lograr al mostrar cómo éste se puede ajustar al diseño
arquitectónico de viviendas, para lo cual se requieren diversos diseños de prueba. El
primero de estos está siendo llevado a cabo por el estudiante de arquitectura en proceso
68
de título, Joaquín Rubio, para una casa familiar de la familia Aspillaga, en la VI Región de
O’Higgins, que está programada para final de este año.
En forma paralela, dos estudiantes en proceso de título de arquitectura, Joaquín
Rubio y Francisca Hidalgo, interesados en el proyecto, realizan un informe sobre la
situación y la relación del prototipo con las estructuras de las diversas edificaciones en
que éste puede ser anclado. En base a estos, se realizarán recomendaciones para
modificaciones futuras y asociaciones para aprovecharlas en sus proyectos de título.
Estos estudios resultan en una visión positiva de las posibilidades de inclusión del
panel diseñado a la arquitectura de diversas edificaciones. Se hace hincapié en la
necesidad de adecuar cada diseño a las diversas estructuras, por lo que se deja abierta la
posibilidad de tener más de un tamaño para el diseño.
Flexibilidad en el diseño
Si se considera la aplicación de colectores solares en un diseño de vivienda, las
dimensiones del sistema afectaran la estética y cualidades espaciales que adquiera dicha
edificación, por lo cual el Slim Solar Collector debido a sus estrechas dimensiones resulta
más compatible con el diseño arquitectónico, adaptándose mejor que los colectores
tradicionales, ya que a la hora de proyectar, uno de los aspectos más importantes es que
los sistemas de suministros y acondicionamiento no compitan con la arquitectura
propiamente tal, por lo que mientras más compacto y flexible resulta dicho sistema, más
eficiente y armónico será el resultado.
Comodidad en la instalación
La implementación de un colector solar implica un proceso de fijación que consta
además de los propios paneles, con una estructura metálica soportante, por lo que el Slim
69
Solar Collector al tratarse de un sistema notablemente más pequeño, presenta una
solución más liviana y eficiente a la hora de la instalación, fijación y permanencia sobre la
superficie de la vivienda en la que se pretenda instalar. Generalmente se trata de
techumbres, por lo que siempre es favorable que las estructuras externas aplicadas a las
cubiertas ejerzan la menor cantidad de peso posible.
Estética
Si se pretende la instalación de un colector solar sobre una vivienda previamente
construida, es decir, sin las consideraciones de diseño anteriores a su implementación, lo
que se busca es la mayor sutileza y discreción en el sistema, al tratarse de paneles
expuestos, de cualquier manera se afectara la estética del inmueble, por lo que el Slim
Solar Collector es una alternativa que no oculta el sistema, pero sus dimensiones lo hacen
menos invasivo que los colectores convencionales.
Sistemas como el Slim Solar Collector son una forma de compatibilizar la eficiencia
energética y el diseño arquitectónico sin afectar de sobremanera las cualidades espaciales
originales de las edificaciones, siendo un instrumento mucho más liviano y manejable a la
hora de proyectar, que otorga más flexibilidad y libertades de diseño, que además no
atenta contra la estética constructiva.
7.1.2. Eficiencia
En primera instancia se realiza un análisis teórico de termodinámica del flujo dentro
del sistema del panel, este permite entender cómo se reducen las pérdidas de calor con la
nueva aplicación de aislante recomendada. Posteriormente se comparan las dos opciones:
actual y con aislante Aerogel.
Luego, para la medición de la eficiencia real en los paneles, se utilizará como
referencia el MVP fabricado. De esta manera se tendrán en cuenta como variables la
radiación en el momento de las pruebas, la temperatura ambiente, la temperatura de
70
entrada del agua y la temperatura, medidos a la hora de máxima radiación, realizando
tres mediciones diarias, durante 10 días distintos, con, al menos, 12 puntos de medición
en cada una. De estos datos podremos además derivar las pérdidas de calor asociadas al
colector, considerando otros factores como la presión del agua.
El estudio del rendimiento del panel permite obtener la curva de rendimiento, que
varía respecto a las condiciones de radiación, temperatura y utilización del calor. Para
realizar este análisis es necesario disponer de días de radiación constante, con el objeto de
obtener la eficiencia en base a una misma radiación para cada día, que de otra manera
impactaría en un error considerable para el valor final. La nubosidad presente en ésta
época del año en las instalaciones de la USM donde se realizarán las pruebas, en conjunto
a al profesor Francisco Vargas, hacen imposible realizar estas pruebas actualmente, por lo
que los valores detallados serán obtenidos entre el mes de Agosto y Septiembre del año
2014.
Naturalmente y debido a las características térmicas y ópticas de los materiales de
los que están hechas sus partes, el colector presenta pérdidas de calor que se traducen en
una disminución del rendimiento de este, el cual es el objetivo a maximizar. A lo largo de
esta sección del trabajo, se especificará el modelo a utilizar para poder cuantificar estas
pérdidas y, así, poder minimizarlas para lograr el objetivo. Aplicando las nuevas
tecnologías propuestas al colector, se analizará la opción de llegar a un resultado con
similar rendimiento a lo que se ofrece en el mercado, pero logrando una significativa
disminución en el tamaño del colector para facilitar su instalación y aminorar su impacto
visual. De esta manera, buscamos obtener un colector que tenga la misma eficiencia o
superior a los actuales.
Para poder realizar este análisis de eficiencia, se estudian los factores que
afectan al rendimiento del sistema y que, por lo tanto, son de incumbencia para el análisis
térmico a realizar.
-Factores Externos:
71
𝑡𝑎 - Temperatura ambiental (ºC)
𝑡𝑖𝑛 - Temperatura de entrada del fluido al sistema (ºC)
I - Intensidad de la radiación solar (W/m2)
-Factores Internos:
T - Transmitancia de la cubierta de vidrio
(Número que indica la cantidad de energía que atraviesa el material
por unidad de tiempo, a mayor transmitancia, mayor porcentaje de la
radiación solar entra al sistema. Variará en este caso dependiendo de
la aplicación de Aerogel al templado de la cubierta.)
𝜌 - Reflectancia de la cubierta de vidrio
(Indica la relación entre la energía incidente y la reflejada al medio de
un material, en la cual influye el espesor de este. A menor
reflectancia, mayor porcentaje de la radiación solar entra al sistema.
Su valor límite es la reflectividad del material, a medida que se
engrosa la capa. Variará en este caso dependiendo de la aplicación de
Aerogel al templado de la cubierta.)
𝛼 - Coeficiente de Absorción de la placa absorbente y
cañerías
(Indica la relación entre la radiación absorbida y la que incide sobre el
material. Sus valores van entre 0 y 1, donde 1 significa que toda la
energía es absorbida y 0 que nada lo hace; variarán el caso de estudio
al probar la alternativa de aplicar o no tratamiento selectivo
absorbente a la placa para aumentar el coeficiente y permitir que
mayor energía se aproveche.)
𝜆𝑝 - Conductividad térmica de la placa abs. y cañerías
(W/K*m)
(Magnitud intensiva que indica la capacidad del material de conducir el
calor recibido hacia el fluido de interés. Para el caso de estudio será
preferible utilizar materiales con alta conductividad, para facilitar el
paso de energía calórica.)
𝜆𝑎 - Conductividad térmica del material aislante (W/K*m)
72
(Magnitud intensiva que indica la capacidad del material de conducir el
calor recibido hacia el exterior del sistema. Para el caso de estudio es
preferible utilizar materiales con muy baja conductividad, para
aminorar las pérdidas de energía calórica en el colector.)
A - Área de captación del colector solar (m2)
(Es la superficie que tiene la cara superior/inferior del colector;
mientras mayor sea esta área, más cantidad de energía solar es
recibida, por lo que la potencia del dispositivo es mayor, al igual que
su capacidad. Se mide en m2.)
F - Coeficiente de transporte de calor
Este coeficiente indica la capacidad de los materiales de transmitir el
calor recibido a donde este es requerido. Este coeficiente siempre
toma un valor menor a 1.
- Variables de Estudio
𝑡𝑐 - Temperatura media en el colector (ºC)
𝑡𝑜𝑢𝑡 - Temperatura de salida del fluido (ºC)
𝑄𝑖𝑛 - Calor que entra al sistema (W)
𝑄𝑢 - Calor útil transmitido al fluido (W)
𝑄𝑝 - Pérdidas de calor en el sistema (W)
𝑚 - Flujo másico del fluido (kg/s)
𝜂 - Eficiencia del colector
La siguiente ecuación muestra el balance de energía fundamental sobre el cual se
realizará el análisis térmico del dispositivo:
𝑄𝑖𝑛 = 𝑄𝑢 + 𝑄𝑝
Donde,
𝑄𝑖𝑛 = 𝑆 ∗ 𝐼
73
Pero las intensidad de la radiación de entrada al colector depende de la transmitancia del
vidrio y la absortancia de la placa absorbente, entonces nos queda que
𝑄𝑖𝑛 = 𝑆 ∗ 𝐼 ∗ 𝛼 ∗ 𝑇
Mediante este análisis termodinámico, luego de obtener e intentar minimizar
las pérdidas de calor que se generarán en el sistema, se determinará el calor que el
colector realmente transfiere al fluido de interés para así poder llegar al rendimiento o
eficiencia real del dispositivo, el cual resulta del cociente entre el calor transferido al fluido
(Qu) y la energía que llega del sol al colector (Intensidad de la radiación solar * Área de
captación del colector). Buscamos entonces maximizar la eficiencia dada de la forma:
𝜂 =𝑄𝑢
𝑆 ∗ 𝐼
Dado que la variable S va a depender de la cantidad de líquido que se requiera
calefaccionar, no de factores de diseño y la variable 𝐼 depende de la radiación con que se
cuente en el lugar donde se realicen las pruebas, estas dos variables no serán
consideradas como constantes para el presente análisis, sino que el resultado variará
respecto a ellas. De esta forma, se le da principal importancia a la reducción del valor de
la variable:
𝑄𝑢 = 𝑆 ∗ 𝑈(𝑡𝑐0 − 𝑡𝑎
0)
Es decir, tenemos una ecuación general de forma:
𝑄𝑢 = 𝑆(𝑇 ∗ 𝛼) − 𝑈(𝑡𝑐0 − 𝑡𝑎
0)
Si a esta ecuación le agregamos el factor de transferencia de calor, nos queda
expresada de la siguiente manera:
𝑄𝑢 = 𝐹 ∗ 𝑆 ∗ [𝐼 ∗ (𝑇 ∗ 𝛼) − 𝑈(𝑡𝑐0 − 𝑡𝑎
0)]
Esta ecuación toma la forma de la Ecuación de Bliss, transformando el producto 𝐹 ∗
𝑈 en 𝑈𝐿.
74
𝑄𝑢 = 𝑆 ∗ [𝐹 ∗ 𝐼 ∗ (𝑇 ∗ 𝛼) − 𝑈𝐿(𝑡𝑐0 − 𝑡𝑎
0)]
Simplificando la ecuación final y reemplazando el valor de 𝑡𝑐, valor muy difícil de
obtener, por la temperatura media del fluido entrante, 𝑡𝑚, obtenemos la siguiente:
𝜂 = 𝐹 ∗ (𝑇 ∗ 𝛼) − 𝑈𝐿(𝑡𝑚
0 − 𝑡𝑎0)
𝐼
Para el caso de nuestro MVP, los valores base para este trabajo son:
𝛼 = 0.92
𝑇 = 0.91
𝐹 = 0.92
En la presente ecuación se considera a los exponentes de las temperaturas como
“0” ya que son las temperaturas del momento inicial desde el que comienzan las
mediciones. Como las temperaturas del agua que ingresa y la del medio ambiente no son
variables controlables, buscamos disminuir el valor de las pérdidas 𝑈𝐿 , el cual es
directamente influencia por las pérdidas totales 𝑈, valor final que intentaremos minimizar,
el que es encontrado experimentalmente.
Con este resultado hemos podido definir que el valor de eficiencia máxima, mismo valor
que representa el rendimiento óptico que puede lograr el panel, es:
𝜂𝑚á𝑥 = 0.770224
Se fabrica un prototipo, en forma de MVP, que mantiene las características de
superficie (área) de captación, materiales utilizados y ensamblaje de los modelos de la
competencia. De esta manera, se aplica una aislación de 10 milímetros de Aerogel, la que
provee una aislación similar (un 5% mayor) a la capacidad aislante de la competencia.
Mediante este análisis se estima que la eficiencia se mantendrá para este caso de estudio,
pudiendo mejorarse con la aplicación de una capa mayor a 10 milímetros de aislante, pero
asumiendo mayores costos.
75
A continuación se ha realizado un análisis de algunos competidores, donde sus
valores estudiados para 𝑈𝐿 promedian 8.448𝑊
°𝐶 ∗ 𝑚2. Valor que esperamos mantener o
disminuir con nuestro producto final. Se estima entonces que los valores a obtenerse, con
la aplicación del Aerogel, se estima que con una cubierta de Aerogel, o mayor densidad
del mismo, las mismas podrían llegar a un valor de 7.9 𝑊
°𝐶 ∗ 𝑚2, pero las pruebas con el
prototipo deberían dar valores cercanos al promedio actual o peores, ya que se intenta
mantener la eficiencia de la competencia para no incurrir en un aumento del valor final del
producto, además se están considerando los errores humanos de fabricación derivados
principalmente de la inexperiencia en este tipo de trabajos y de la falta de maquinaria
específica para el trabajo.
Las pruebas técnicas a realizarse serán llevadas a cabo en comparación
directa con un colector solar térmico standard versión reducida, en el Laboratorio de
Energía Solar de la Universidad Federico Santa María, gracias a al apoyo del profesor
Francisco Vargas.
En estas pruebas se medirán las condiciones ambientales, tales como temperatura
y radicación solar. A continuación se conectará a la red de distribución de agua potable, se
medirá entonces la presión de entrada y salida de la misma, la cual debe mantenerse
entre los 147 y 686 Kpa, con el objetivo de atenerse a la normativa de la Superintendencia
de Servicios Sanitarios de Chile. En este proceso se mide también la temperatura de
entrada y la de salida. Para tener un buen aproximado se realizaron 3 mediciones durante
el día con niveles similares de radiación, en el horario de máxima radiación del día (cuando
el sol se encuentra en su cenit), con 12 o más puntos de medición como mínimo. Para
obtener finalmente la curva de rendimiento.
De esta forma, el lugar de pruebas será el laboratorio de energía solar, donde
existen instalaciones capaces de realizar mediciones precisas para las variables en
cuestión. Mismo lugar donde ya se realizaron numerosas pruebas con el colector solar de
76
referencia con el que trabajaremos. Estas pruebas serán comparadas con los datos
teóricos según la eficiencia con que cuentan los paneles de la competencia, así como
también con el colector solar térmico de referencia. Finalmente quedará abierta la
posibilidad de realizar más pruebas si así se permite.
Posteriormente, se instalará por un período prolongado de tiempo un prototipo final
en la edificación a cargo de Joaquín Rubio, la que se está construyendo en la VI Región,
con el objetivo de realizar pruebas en condiciones y tamaño real, además de a largo plazo.
Actualmente se han realizado pruebas durante un día como modelo de referencia,
obteniendo pérdidas instantáneas estimadas de 8.927𝑊
°𝐶 ∗ 𝑚2, en un momento en que la
temperatura ambiente promedió 19 ºC y la promedio del colector fue de 57 ºC. Las
condiciones de radiación del día promediaron, durante el período de evaluación, 1030 𝑊
𝑚2.
El análisis fue realizado utilizando DataStudio para la integración y análisis de la
información. De esta forma, el valor de eficiencia instantánea obtenido fue de
𝜂 = 0.4408
Estas pérdidas son mayores a las que promedia la competencia, logrando una
eficiencia inferior, no obstante, no son comparables, ya que fueron obtenidas en días en
que la radiación no fue optima, las temperaturas ambientales no correspondían siquiera al
promedio anual en la V Región y el MVP fue realizado utilizando tecnologías de bajo costo,
distintas a las propuestas para la producción masiva del producto. Por esta razón, la
comparación final será realizada con el MVP en mejores condiciones, y luego con un
primer prototipo realizado con la tecnología que se utilizará para la producción en masa,
con el objetivo de tener una relación realista entre las eficiencias a considerar.
Finalmente, considerando las pérdidas obtenidas como constantes, se realiza una
primera curva de rendimiento, considerando el parámetro lineal de las pérdidas.
77
7.1.3. Tamaño y facilidades de instalación
Se ha solicitado a dos instaladores de la empresa Ecoenergías que entreguen su
valoración, al tener acceso al panel diseñado, sobre las condiciones que ofrece el nuevo
colector solar térmico que se ha diseñado en el presente trabajo.
Mediante el contacto físico con el prototipo, han podido constatar que ya este es
posible de manipular por una persona, aunque recomendaron aún el apoyo de una
segunda, lo cual no es preocupante en el sentido de conseguir el objetivo, ya que aún no
se reduce el peso de la cubierta protectora traslúcida en este prototipo, este punto volverá
a ser revisado con el MVP 2.
7.1.4. Resistencia a la humedad
Las características de los materiales hacen innecesario un estudio de resistencia de a
la humedad, esto es debido a que existe información abierta sobre el comportamiento de
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045 0,05 0,055 0,06
Efic
ien
cia
(𝑡𝑚−𝑡𝑎)/𝐼
Curva de eficiencia
Eficiencia
Ilustración 27: Curva lineal de rendimiento del prototipo
78
los metales utilizados al contacto con el agua, mientras que el Aerogel no entra nunca en
contacto con el agua al ser hidrofóbico.
No obstante, como parte de la validación del producto, se harán estudios a largo
plazo de los primeros prototipos diseñados, para tener un seguimiento del
comportamiento del diseño a las condiciones ambientales y poder realizar futuras
modificaciones.
7.2. Metodología Garage, Lean Startup
Para la validación del negocio se utilizarán las metodologías de “Lean Startup” y
“Lean Model Canvas” creado por Ash Maurya en un principio. La primera permite preparar
la idea para enfrentarse al mercado a través de constantes cambios y reduciendo el riesgo
de los errores, de forma que se pueda, a base de prueba y error, encontrar el producto,
canal y mercado “perfecto”. Ha sido a través de este método que se ha modificado, a lo
largo del proceso de diseño y desarrollo, el material específico (el tipo de Aerogel) a
utilizarse para la fabricación de los nuevos colectores solares térmicos, además de los
procesos de producción de los colectores en sí y también se trabajará con este método
para la integración del Policarbonato Alveolar.
7.2.1. Pivots
1.- Tipo de Aerogel a utilizar: Se propone en un principio utilizar Aerogel Pyrogel,
debido a su capacidad de resistencia de altas temperaturas. No obstante, un estudio
acabado de los procesos internos de transferencia de calor en el colector decretó que no
era necesario que resistiese temperaturas tan altas (resiste hasta 600 ºC) y pagar el
precio del Pyrogel, mayor a al de otros tipos. Se buscó entonces otro tipo de Aergoel que
pudiese reemplazarlo encontrando sólo uno, que fue el candidato final: Aergoel Spaceloft,
resiste temperaturas de hasta 150 ºC, al mismo tiempo que tiene precios menores al
Pyrogel.
79
2.- Canvas: A lo largo de la realización de la memoria, se ha pivoteado en materias
de la definición del modelo de negocios propuesto, cambios que se ven reflejados en los
modelos de Lean Canvas adjuntos en los anexos del informe.
3.- Uso de policarbonato: Se propuso, en un principio, utilizar vidrio como cubierta
protectora superior trasparente. No obstante, durante el estudio de la competencia, se
encontró un diseño que utiliza Policarbonato Alveolar, este producto permitió mejorar las
características del diseño presentado en un principio, logrando reducciones de peso aún
más considerables.
4.- Uso de Vidrio con una capa de Aerogel: Fue considerada la inclusión de vidrio
con una capa de Aerogel. Esta tecnología promete, cuantitativamente, grandes
reducciones en las pérdidas del colector sin ir en desmedro de la cantidad de radiación
que penetra al sistema interno de transferencia de energía. Aun así, la etapa de desarrollo
en que se encuentra el proceso tecnológico para la creación de esta lámina no ha llegado
al punto de comercialización, es por esto que se ha decidido dejar esta idea como
propuesta a futuro.
7.3. Red de alianzas estratégicas y asociaciones
Luego de obtener la información para la validación sobre del concepto en sí, se
analiza como negocio. Para validar la idea de negocios se establece una red de
asociaciones y alianzas estratégicas con diferentes actores del mercado, permitiendo crear
un “colchón” que mantenga la empresa a flote mientras se establece y la ayude a lanzarse
al mercado.
80
Dentro de esta red, se establecen asociaciones con:
1.- Ecoenergías Ltda: Se acuerda con esta empresa, entregarles en un principio el
mercado de la instalación directa a viviendas o recintos comerciales ya establecidos. A
cambio, provee información, disponibilidad de personal técnico e ingenieros con
experiencia en el área y entrega 100.000 CLP como fomento al desarrollo del prototipo.
Además, provee el respaldo para la postulación a fondos como el de “Iniciativa de
Desarrollo de Mercado” (IDM) y a Capitales Semilla, bajo el alero de una empresa ya
consolidada en el mercado. Este acuerdo se logra a través de su Gerente Comercial, Carlos
Jofré, para el desarrollo de los nuevos colectores solares térmicos. Ecoenergías es una
empresa dedicada a la instalación de sistemas de energía solar (tanto fotovoltaica como
térmica) y al mismo tiempo ofrece otras soluciones de eficiencia energética y ahorro de
recursos.
2.- UTFSM: La universidad se asocia a Slim Sollar Collectors mediante el apoyo
brindado, tanto por el Centro de Energía Solar, a través del profesor Francisco Vargas,
como por el Laboratorio de Termodinámica, a través del profesor Miguel Cubillos. Gracias
al trabajo en conjunto se logró diseñar y fabricar un MVP fiel a los objetivos y en tiempo
record.
3.- Constructora: A través de Christian Von Bennewitz, gerente general de la
empresa constructora Atark Ltda., se ha trabajado para conocer los intereses de una
empresa constructora promedio al momento de decidir si realizar o no la inversión que
significa la instalación de un sistema solar térmico. También, Atark se compromete a
disponer de sus instalaciones para realizar pruebas con el prototipo y a evaluar la
posibilidad de instalar colectores solares en alguno de sus proyectos de condominios en la
quinta región.
81
4.- DesignLab UAI: Con el respaldo de los profesores Javier Traslaviña y Francisco
Zapata, se logra apoyo en el tema de diseño del producto, de esta manera se solidifica el
diseño y el proceso productivo propuestos mediante la asesoría de dos diseñadores con
experiencia. Además brindan apoyo para el desarrollo de planos 3D y para la fabricación
de prototipos siguiendo el modelo Lean Startup.
82
CAPÍTULO 8: PLAN FINANCIERO
Para el desarrollo del plan financiero del modelo de negocios propuesto, se deberá
primero realizar una estimación de la participación que la empresa adquirirá en el mercado
de los CST en Chile al pasar los periodos del proyecto, junto con un modelo de estimación
de los ingresos y costos que el funcionamiento de la empresa conlleva. Esta participación
propuesta llega a un 3% en un mediano plazo.
Los costos, por su parte, se dividirán en los costos fijos y variables del proyecto y
serán descritos detalladamente; todo esto para finalmente confeccionar una proyección de
los flujos de caja de la empresa y un análisis de posibles escenarios de participación de
mercado.
8.1. Supuestos
Al entrar el producto propuesto (Slim Solar Collector) como un dispositivo innovador
y con características de diferenciación a un mercado ya existente y medianamente
consolidado, se supondrá que este será preferido y adoptado por gran parte de las
empresas constructoras a un mediano o largo plazo; no obstante, la entrada será lenta y
podría presentar barreras a la entrada debido al mayor posicionamiento de las empresas
que actualmente se encuentran en funcionamiento.
Además, se considerará un porcentaje de las ventas como venta directa a clientes
que quieran instalar el sistema en sus hogares. Los ingresos que generará la venta de los
colectores solares serán respaldados con el precio promedio de mercado actual a nivel
nacional para productos con similares características, el cual se pretenderá igualar por
parte de la empresa.
Se supone que los estudios utilizados para la proyección de los datos han sido
certeros y que las condiciones en que fueron realizados se mantendrán a futuro. Se estima
que los precios de la energía seguirán subiendo como ha sido la tendencia en los últimos
83
años, debido a un crecimiento de la demanda mayor al de la oferta y a la disminución de
yacimientos de combustibles fósiles, impulsando finalmente la adquisición de tecnologías
de generación renovables.
Se espera que las radiaciones se mantengan constantes, al mismo tiempo que la
nubosidad del país también, dentro de los promedios históricos. Finalmente, se supone
que el gobierno mantendrá sus planes de incentivos a la energía solar térmica, los que
acaban de ser reafirmados por el Ministerio de Energía en Julio del año 2014.
8.2. Estimaciones de venta
La estimación de unidades vendidas realizada se basa en las proyecciones de m2
totales instalados en Chile realizadas en el estudio Dandilion 2012 para producción
nacional e importaciones, también como en las conversaciones previas con empresas que
presentan interés por la implementación de nuestros CST. Siendo que el Startup propuesto
se encuentra en una etapa temprana de desarrollo, el equipo de trabajo se ha propuesto
metas alcanzables para los primeros 24 meses de operación de la empresa, las cuales se
indican a continuación:
Concretar la venta para la implementación en 4 proyectos inmobiliarios para la
construcción de condominios el primer año y en 8 proyectos para el segundo
periodo, creando alianzas con constructoras para implementar en proyectos futuros.
Finalizar el segundo periodo con una participación mayor al 3% en cuanto al
mercado de venta directa a viviendas en Chile.
Tomando en cuenta que se concrete la venta para proyectos de condominios de 35
casas en promedio, y que se requiere la instalación de dos colectores por cada vivienda de
4 personas para su óptimo aprovechamiento, se estima la venta de 280 unidades para el
primer año y de 560 para el segundo. La segunda meta propuesta se refleja en la
fabricación comercialización de 480 unidades del producto para venta directa durante el
84
segundo año de funcionamiento de la empresa, mientras que durante el primer año el
aumento de las ventas directas será más lento, estimándose 200 unidades para el periodo.
o Unidades vendidas durante el primer año: 480
o Unidades vendidas durante el segundo año: 1040
o
Para los siguientes años a los cuales se extenderá el flujo de caja, se supondrá un
aumento de un 15% anual del nivel de ventas respecto al año anterior, lo cual se estimó
viendo las expectativas de crecimiento de mercado para los años venideros hasta 2020.
8.3. Estimaciones de ingresos
Para determinar los ingresos que generará la empresa con la venta de los
colectores solares térmicos propuestos, es necesario determinar el precio de venta del
mismo, el cual fue fijado a $224.900 por el equipo de trabajo. Esto se hizo tomando en
cuenta los precios de mercado que actualmente se pueden encontrar para productos con
similares características, sobre los cuales nos diferenciamos con las mejoras propuestas a
lo largo de este trabajo, pero sirven como referencia para competir:
o Starkee: $225.900 (precio con IVA)
o Kuhn: $234.152 (precio con IVA)
o Britec: $220.150 (precio con IVA)
Mes 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Venta Directa
0 20 20 20 40 50 50 70 80 100 60 100 70
Inmobiliaria con FT
0 0 70 70 0 70 70 70 70 70 140 70 140
Total Unidades
0 20 90 90 40 120 120 140 150 170 200 170 210
Tabla 2: Estimación de Unidades Vendidas
85
o Winter S.A.: $269.202 (precio con IVA)
o THC: $228.900 (precio con IVA)
Siendo los ingresos por ventas la única forma en que la empresa genera dinero, los
ingresos totales de la firma se darán por el precio de venta multiplicado por el total de
unidades por mes. Estos son estipulados en detalle, por período, en las proyecciones a 5
años.
8.4. Proyección a cinco años
Para lograr comenzar la producción de colectores solares, será necesaria la adquisición
de cierta maquinaria que representará la principal parte de la inversión del proyecto, junto
con gastos en diseño corporativo. Luego, con la manufacturación en marcha, se incurrirá
en gastos fijos de operación, recursos humanos y marketing, principalmente; mientras que
existirán costos variables principalmente debido a las materias primas necesarias para la
producción de cada unidad de producto.
Costos de Inversión
o Compra de maquinaria: Importación de soladora láser especializada,
maquinaria general y herramientas necesarias para la fabricación del
colector.
o Gastos diseño corporativo: Diseño e implementación de portal web como
vitrina y tienda on-line, diseño de imagen corporativa, logo y otros.
o Mobiliario oficina: Adquisición de muebles, computadores y otros para el
funcionamiento de la oficina administrativa y de ventas.
o Otros gastos: Garantía de arriendo, viajes y otros.
86
Costos Fijos
o Arriendo: Arriendo de galpón con oficina en barrio industrial de Santiago,
superficie aproximada de 300 m2.
o Gastos de oficina: Gastos generales de la oficina administrativa y de ventas
(luz, teléfono, internet, otros).
o Gastos de Mantenimiento: Gastos de mantenimiento de la planta de
producción, mantenimiento de maquinarias, limpieza, electricidad.
o Depreciación Maquinaria: Depreciación de soldadora láser y otros tipos de
maquinaria.
o Sueldos administrativos y ventas: Sueldo a tres empleados de carácter
administrativo y de ventas.
o Sueldos operarios: Sueldo a dos empleados especializados en soldadura y
manufactura metalúrgica.
o Marketing: Gasto semestral en materias de promoción de la marca y
adentramiento en los mercados propuestos.
o Otros: Cualquier tipo de gasto improvisto que pudiese surgir.
Costos Variables
o Materias primas: Costos del Spaceloft a importar como aislante, de placa de
aluminio para la caja, tubería de cobre, soldadura, vidrio templado,
conexiones, placa de cobre, ,etc.
o Consumo maquinaria: Consumo extra de la maquinaria para periodos de
producción sobre lo normal.
o Costos de distribución: Costos de distribución del producto a constructoras o
clientes de ventas al por mayor.
87
Considerando las proyecciones de unidades vendidas, ingresos y costos en que se
incurrirá para la operación de la empresa, se generó la siguiente proyección de flujos para
los primeros 5 años de funcionamiento (ver Tabla completa y detallada en Anexo 15.7,
adjunto):
Los resultados de flujo
obtenidos con las ventas
esperadas muestran un
escenario bastante
prometedor para la empresa
y su ingreso al mercado de
los CST, mostrando
resultados positivos en
todos los periodos
trimestrales a excepción del
primero. Es posible darse
cuenta de que entre
periodos positivos se
presenta un periodo
negativo; esto se debe a
que se supone la venta a
inmobiliarias entre los meses 3 y 6, seguido de un periodo sin contrataciones de este tipo.
El VAN en este caso muestra un valor alentador para el desarrollo del proyecto, de
$50.346.239 con una tasa anual de descuento de un 30%.
8.5. Análisis de escenarios
Para analizar lo que sucederá en cuanto a flujos si el escenario real no es igual al
esperado, se estudiará los resultados que se podrían esperar si se sobre estimó o se sub
estimó las unidades vendidas por parte de la empresa. Para este fin, supondremos un
escenario optimista, que mostrará un 20% más de unidades vendidas que lo inicialmente
Tabla 3: Proyección de flujos esperados del proyecto
88
planteado, seguido por otro pesimista que mostrará un 20% menos y un último escenario
catastrófico que muestre qué pasaría si realmente se alcanza la mitad de las ventas
esperadas.
8.5.1. Optimista
Escenario Optimista (20% más de lo esperado)
Como es
posible ver en esta
proyección de flujos
optimista, si la empresa
logra vender un 20%
más de lo que se
esperaba inicialmente,
la utilidad de cada
periodo aumenta
notoriamente, debido a
que los costos fijos se
reparten en mayor
cantidad de unidades y
además obviamente se
generan mayores
ingresos por ventas. A
pesar de que se tiene igualmente un inicio con un primer trimestre de resultados
negativos, el VAN proyectado a 5 años casi duplica su valor, alcanzando los $81.647.013
para el mismo periodo.
Tabla 4: Proyección de Flujos, Escenario Optimista
89
8.5.2. Pesimista
Escenario Pesimista (20% menos de lo esperado)
El segundo caso
muestra la proyección
de flujos si se vende
20% menos de lo
esperado; en esta
situación, la empresa
aún podría resultar
viable, sólo que dentro
de un horizonte de
tiempo mayor al
previsto. En este caso
los resultados positivos
se comienzan a ver
recién para el cuarto
trimestre del primer año de operación, donde el proyecto comienza a normalizarse
y a otorgar beneficios económicos. Aun en este escenario, el proyecto se presenta
como una opción viable económicamente, resultando en un VAN de $19.045.465
para el periodo de evaluación con una tasa de descuento de un 30% anual.
Tabla 5: Proyección de Flujos, Escenario Pesimista
90
8.5.3. Catastrófico
Escenario Catastrófico (50% menos de lo esperado)
El último caso,
determinado como
catastrófico debido a que
sólo se alcanzaría la
mitad de las ventas
esperadas, no resulta ser
un resultad viable para la
empresa, ya que se
presentan pérdidas en los
primeros 7 trimestres,
comenzándose poco a
poco a generarse
beneficios. El VAN de
este caso es demasiado
bajo, por lo que se
supone este escenario
como un escenario no
factible en términos económicos para la empresa.
Tabla 6: Proyección de Flujos, Escenario Catastrófico
91
CAPÍTULO 9: PLAN DE IMPLEMENTACIÓN
Para el plan de implementación, se han compilan y estructuran los datos que ya
han sido validados y posteriormente pivoteados, con el fin de tener una visión global de
forma que se pueda elaborar un plan maestro para la implementación y puesta en marcha
del negocio que será llevado a cabo. En esta etapa se contempla la creación de un modelo
de negocio que entregue fiabilidad para la puesta en marcha, sumado con un estudio de
factibilidad técnico-económica y se desarrollará durante el primer semestre del año 2014.
Se pretende crear una empresa de responsabilidad limitada, bajo el nombre de
fantasía de “Slim Solar Collectors”. Bajo el alero de esta empresa, se pretende en primer
lugar externalizar la manufactura de los productos, para luego pasar a una fabricación
nacional y localizada en la Región Metropolitana. Esta empresa se asociará con las
constructoras con que se logre un acuerdo para la instalación de paneles durante el
periodo de prueba de las primeras generaciones de colectores.
El ingreso al mercado de esta empresa estará respaldado por Ecoenergías Ltda,
empresa que ayudará con el diseño, entrada al mercado y velará por que los factores de
instalación sean los indicados para el correcto funcionamiento de los productos, a cambio
de ser el primer proveedor de esta tecnología para residencias ya construidas en el país. Al
mismo tiempo, a través de diversos mecanismos de aporte estatal para proyectos de
emprendimiento y Pymes se asegurará la inversión necesaria para comenzar la
producción.
Se fija como objetivo tener, al menos, 4 proyectos funcionales exitosos a
desarrollarse entre noviembre del 2014 a marzo del 2015. Durante este período de espera
concluir con el proyecto ya en proceso en la VI Región, además de otros más que surjan
de asociaciones de prueba con diversas constructoras. Si se cumple este objetivo, se dará
inicio al proceso de puesta en marcha.
92
De esta forma se propone lograr abastecer al mercado de la zona central durante el
segundo semestre, en lo que será considerado como un proceso de marcha blanca,
logrando 80 ventas hasta fin de año. Si este período es exitoso, será expandido el
programa comercial y de marketing, comenzando a funcionar con las proyecciones
establecidas en el plan financiero desde ese momento
9.1. Requerimiento de capital y estimación de financiamiento
Se ha estimado, durante la elaboración del plan financiero, que se requerirá una
inversión inicial de 17 Millones de CLP. Esta inversión será cubierta en 7 millones por los
socios inversionistas, de esta forma, cada uno pondrá a disposición de la empresa 3.5
millones de CLP.
Posteriormente, se postulará a diversos programas de emprendimiento y apoyo de
capital, se espera reunir en total, entre 5 y 10 millones de CLP, siendo 10 millones la meta
estipulada para conseguir la cantidad total de capital necesario. En caso de que no se
consiga el objetivo, se venderá una parte de la compañía a un inversionista, que será
agregado como socio. En esta materia ya se presenta avance con la participación en curso
en el concurso “Aplica Tu Idea” de la Fundación COPEC-UC, para el cual se presentó un
pitch en video para, en una primera etapa participar por dos fondos de dos millones de
CLP como premio por el modelo de negocios e idea a desarrollar.
Desde el momento en que se posea el capital propuesto anteriormente, se
comenzará la puesta en marcha del proyecto, comenzando por el arrendamiento de un
galpón en zona industrial y la compra de la maquinaria para comenzar a producir al llegar
el primer pedido de materias primas. Este capital será destinado tanto a la puesta en
marcha misma, como también en la forma de capital de trabajo para cubrir los primeros
meses de operación que podrían marcar resultados negativos.
93
CAPÍTULO 10: EQUIPO
El equipo de trabajo está compuesto por dos jóvenes emprendedores. Los cuales
tienen un historial previo de trabajo en equipo para la creación de otros emprendimientos,
asegurando así el buen funcionamiento conjunto a futuro:
Juan Pablo Delmas Storm
Rol: Co-fundador y encargado del área de Administración y Marketing.
Ingeniero Civil Industrial con Concentración en Energía y Medioambiente de la
Universidad Adolfo Ibáñez. Emprendedor desde temprana edad, ha mantenido las virtudes
innovadoras de su familia. Tiene experiencia en el diseño de imágenes corporativas y
diseño de productos para diversos emprendimientos.
José Rehbein Lucero
Rol: Co-fundador y encargado del área Comercial y Producción.
Ingeniero Civil Industrial Mención en Energía y Medioambiente de la Universidad
Adolfo Ibáñez. Cuenta con experiencia en las energías renovables, ha realizado su práctica
y trabajado en proyectos e instalaciones de energía solar. Cuenta con contactos en el área
que ya han sido aprovechados en el proceso creativo del emprendimiento.
Para lograr implementar el proyecto Slim Sollar Collectors se requerirán, en un
primer lugar, habilidades administrativas y operacionales, en este sentido se necesita a
una persona capaz de dirigir a personal de planta en la unidad de producción, al mismo
tiempo encargarse de optimizar esta línea de producción. Jose Rehbein cuenta con las
condiciones necesarias, ha liderado equipos de: Centro de Alumnos (tanto en la
universidad como en el colegio), Grupo Scout Tucapel en diversos niveles, un
94
emprendimiento propio llamado “Full Moon Party”. Las habilidades adquiridas en las
experiencias descritas, complementadas con un conocimiento profundo a nivel técnico del
producto, lo transforman en el candidato perfecto para estar a cargo de las áreas de
operaciones y administración.
Por otro lado, se transforma en una necesidad el contar con habilidades de
marketing, ventas y relacionales, con el objetivo de crear un modelo de negocios
sustentable y exitoso, que nos permita obtener los beneficios esperados y conseguir pasar
a ser un participante importante del mercado. Juan Pablo Delmas cumple con los
requisitos para operar estas áreas, ya que ha participado en numerosos emprendimientos,
tales como “Full Moon Party”, “Senses Web Design”, “TripsChile” y ha estado a cargo de la
administración del bar “Be Happy” en Reñaca. Cuenta con conocimientos y habilidades en
temas de diseño y creación de lazos comerciales, adquiridos en las experiencias
anteriormente descritas.
La empresa se propone creada en base a un 50/50 de participación para ambos co-
fundadores. Pudiendo variar dependiendo de la existencia de inversiones externas, en este
caso se mantiene una participación proporcional para ambos co-fundadores. El Gerente
General será Juan Pablo Delmas, con José Rehbein como Sub-Gerente de Operaciones.
95
CAPÍTULO 11: RECOMENDACIONES Y OTROS USOS
En base a la información recopilada en este trabajo, se realizan algunas
recomendaciones a futuro para la empresa y como otros objetivos de estudio:
1.- Proponemos el uso de Aerogel como capa aislante para el vidrio cobertor. En
este caso se deberán realizar estudios con prototipos ya que el vidrio que se utiliza
actualmente permite que el 92% de la radiación pase a través e ingrese al panel, mientras
que su transmitancia térmica es de 5.8 W/m2*K. Proponemos utilizar vidrios con una capa
de Aerogel que disminuye la transmisión de luz a un valor cercano al 68%, pero al mismo
tiempo disminuye su transmitancia térmica a un rango de 1.6 a 0.98 W/m2*k17, una
diferencia considerable.
La aislación del vidrio con una capa aislante de Aerogel es propuesta en base a el
desarrollo de productos creado por ASPEN Aerogel, empresa pionera en el desarrollo de
este producto y creada por la NASA. No obstante, su estudio para la aplicación propuesta
actualmente no es factible ya que el producto aún no se encuentra disponible para la
venta. Aun así, quedamos a la espera de poder adquirirlo para realizar posteriormente las
pruebas necesarias para establecer la conveniencia de la utilización del mismo.
2.- El caso del diseño propuesto (1), trabajado en los subcapítulos 6.4 y 6.5, se ha
llegado a la conclusión de que, si bien el colector aumenta su precio en un valor cercano
al 10 o 15%, su eficiencia también mejora considerablemente. Queda a disposición de
futuras investigaciones la evaluación de comparar las mejoras en eficiencia obtenidas de
este diseño versus el aumento de precio.
Este diseño es propuesto como una solución a sectores más aislados, con climas de
menor radiación promedio anual y también para aplicaciones a gran escala, donde se
17 Bibliografía: Link 6
96
requiera calentar el agua a mayores temperaturas, con mayores caudales o simplemente
en una mayor cantidad.
3.- La creación de un modelo de adaptabilidad del diseño, que permita tener al
menos 3 tipos de modelos diferentes. De esta manera se podrán obtener productos
adaptados para los requerimientos de cada arquitecto en el desarrollo de cualquier
infraestructura. Esta propuesta será considerada para el futuro de Slim Solar Collectors.
4.- Se concluye que el sistema propuesto para modificar la aislación puede ser
utilizado para otros mecanismos de calefacción en que el líquido a calentarse deba
mantenerse a altas temperaturas por periodos prolongados de tiempo. De esta forma se
recomienda su estudio para casos de termos eléctricos, desde uso doméstico hasta
industrial.
5.- Un estudio de los mercados Latinoamericanos indica que existen muy buenas
posibilidades de expansión en países vecinos como Perú, Bolivia, Paraguay, Argentina y
otros. Se propone crear un plan de expansión a estos mercados luego de consolidarse en
el mercado local.
97
CAPÍTULO 12: CONCLUSIONES
En desarrollo del presente trabajo se ha realizado un estudio, tanto cualitativo como
cuantitativo, del estado del arte y las necesidades del actual mercado de Colectores
Solares Térmicos, mediante el cual se pudo establecer que existe una necesidad de
realizar modificaciones al producto, que subsanara en primer lugar las barreras estéticas
de los colectores solares y luego las económicas (fuertemente ligadas a las técnicas).
Como solución a esta necesidad, se plantea la creación de un nuevo producto, los
Colectores Solares Térmicos Slim (o Slim Solar Collectors). Esta solución es planteada en
base a un estudio de las necesidades del mercado y el análisis teórico de los datos
termodinámicos de que se dispone. Finalmente es comprobada mediante un MVP y un
análisis en laboratorio de termodinámica.
Los Colectores Solares Térmicos Slim, cuentan con Aerogel Spaceloft, el mejor
material aislante descubierto hasta el momento, como reemplazo de la Lana Mineral de
Vidrio, usada comúnmente como aislante en estos casos, además de policarbonato
alveolar, que reduce también las pérdidas. Esta modificación reduce el peso del Colector
Solar considerablemente y su tamaño, lo que deriva en menores costos de transporte e
instalación, además de agregarle una característica estética favorable, que permite una
adecuación a la arquitectura de cada proyecto sin precedentes en la competencia. Por otro
lado, mejora su durabilidad y equipara su eficiencia a la de los mejores colectores
actuales.
Se decide enfocar entonces el negocio a las empresas constructoras, de forma tal
que se aproveche el subsidio estatal entregado para este tipo de sistemas. Con tal fin se
establecen alianzas con empresas constructoras, así como también con empresas de área
de la energía y el aprovechamiento de fondos estatales.
Como proceso de ingreso al mercado se realiza un MVP que se utiliza como muestra
a diversas empresas constructoras. Se pretende instalar los primeros Colectores Slim como
98
versiones de prueba en algunas viviendas de las constructoras interesadas entre Octubre y
Noviembre.
El primer hito relevante a considerar es el levantamiento de capital para financiar el
lanzamiento del proyecto. Para esto, se considera utilizar una mezcla de fondos propios,
un pequeño aporte inicial de Ecoenergías Limitada, entregado como prueba de buena fe y
el Capital Semilla que ofrece CORFO para el resto necesario a mediano plazo. Estos fondos
serán destinados a financiar la cadena de producción, los gastos en promoción y
comercialización; y los primeros prototipos, además de las etapas de calce del producto a
las necesidades reales del mercado y los clientes.
Finalmente, se valida la idea de negocios mediante encuestas, entrevistas, feedback
y estudios arquitectónicos que indican que las características con que se diferencia el
producto desarrollado en este trabajo superan las ofrecidas por la competencia. Se valida
el prototipo mediante pruebas termodinámicas en el Laboratorio de Energía Solar de la
UTFSM.
El modelo entonces es considerado funcional y rentable, dadas las condiciones
propicias de Chile, que cuenta con un mercado creciente para los CST, con buenas
proyecciones, altos índices de radiación, participación activa del gobierno e instituciones
para el fomento de dichos productos. Dentro de estas proyecciones para el mercado, se
logra desarrollar un producto que soluciona en gran medida uno de los dos problemas
principales encontrados en el mercado para los productos actuales, al mismo tiempo que
varios problemas secundarios. El producto mantiene las condiciones de eficiencia de los
colectores existentes en el mercado pero logra mejoras significativas en otras áreas.
Se concluye entonces, apoyado por las proyecciones económicas realizadas, que el
modelo es rentable y realizable, siendo la situación y geolocalización actual condiciones
propicias para el inicio del negocio. Se decide continuar con el plan de implementación y
se proyectan nuevas mejoras al producto para mantener la diferenciación con respecto a
99
la competencia (como la aplicación de policarbonato alveolar), mediante un modelo de
constante innovación y desarrollo, lo que augura sustentabilidad económica a largo plazo.
100
CAPÍTULO 13: TRABAJO FUTURO
Se espera concluir el proceso de formalización de la sociedad dentro del mes de
Septiembre, en paralelo a la construcción del MVP 2. Posteriormente, se comenzará con la
fabricación de la siguiente generación de prototipos, los que serán probados en las
instalaciones por construirse en la VI Región.
En paralelo, cerrarán los acuerdos para instalaciones de prueba con las empresas
constructoras con que se ha conversado y/o se buscarán otras para crear nuevos vínculos
en ese sentido.
Será necesario entonces localizar infraestructura para albergar las instalaciones de
la fábrica a futuro, de la misma forma que reclutar personal, ya que en caso de no
encontrar, habrá que capacitar.
101
CAPÍTULO 14: REFERENCIAS Y BIBLIOGRAFÍA
“Running Lean: Iterate from plan A to a plan that works”, Ash Maurya, Enero 2012
“Hit the Deck: Create a Business Plan in Half the Time, With Twice the Impact”,
David Ronick, Mayo 2010.
Presentación del Ministerio de Energía sobre Colectores Solares, Ricardo Raineri,
2010.
Estudio del Mercado Solar Térmico Chileno, TransEnergie, 2006.
Pyrogel XT: Flexible Industrial Insulation for High-Temperature Applications, Aspen
Aerogels, 2012.
Centro de Energías Renovables, Ministerio de Energía, 2013.
“Explorador del Recurso Solar en Chile”, Ministerio de Energía, 2012. Estudio
realizado por Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas, Universidad de Chile.
“Estudio de Mercado de la Industria Solar Térmica en Chile y Propuesta
Metodológica para su Actualización Permanente”, Ministerio de Energía y PNUD
(Programa Naciones Unidas para el Desarrollo), 2012. Estudio realizado por
Dandilion Energía y Medio Ambiente Ltda.
“Programa Nacional de Chile bajo la Iniciativa Global de Fortalecimiento y
Transformación del Mercado de Colectores Solares Térmicos”, Programa Solar,
Ministerio de Energía, 2011 (OLADE – UNEP).
Ley 20.365, Franquicia Tributaria Respecto de Sistemas Solares Térmicos, Gobierno
de Chile, 2009.
“A to Z of Thermodynamics”, Pierre Perrot, Universidad de Oxford, 1998.
“Transferencia de Calor”, Yunus A. Cengel, 2004.
“Fabricación nacional de colectores solares”, Asociación Chilena de Eficiencia
Energética, 2013 (Especial consideración a Tabla 1).
“Energía solar térmica: presente y futuro.”, Junkers Boudeurs y Bosch,
Thermotechnik.
“Visión de la industrial solar térmica en Chile”, Acesol, Diciembre 2010.
102
Links y documentos de Citas:
o Link 1:
http://diario.latercera.com/2012/06/07/01/contenido/negocios/10-
110694-9-precios-de-energia-en-chile-superan-en-60-promedio-de-
paises-ocde.shtml
o Link 2:
http://diario.latercera.com/2012/01/06/01/contenido/opinion/11-
96208-9-la-permanente-crisis-energetica-en-chile.shtml
o Link 3:
http://www.minenergia.cl/estrategia-nacional-de-energia-2012.html
o Link 4:
http://www.ciedessweb.cl/ciedess/component/content/article/3-mas-
noticias/2068-el-boom-inmobiliario-llego-para-quedarse
o Link 5:
http://www.neontommy.com/news/2011/07/cheaper-aerogel-
production-could-mean-enhanced-environmental-materials
o Link 6:
http://www.brettmartin.com/~/media/Files/Daylight%20Systems%20
Document%20Library/Marketing%20Documents/Lumira%20Aerogel%
20Glazing%20Brochure.ashx
o Link 7:
http://www.buyaerogel.com/product/pyrogel-5-mm-cut-to-size/
o Link 8:
http://www.isover-technical-insulation.com/OEM-INSULATION/Solar-
collectors/Thermal-solar-market
o Link 9:
http://cer.gob.cl/tecnologias/solar/energia-solar-termica-agua-
caliente-sanitaria-acs/colectores-planos/
o Link 10:
103
http://www.salvadorescoda.com/tarifas/Energias_Renovables_Tarifa_P
VP_SalvadorEscoda.pdf
o Link 11:
http://www.laveneciana.sggs.com/la_veneciana/images/FCK/Vidrio%2
0y%20aislamiento%20termico(1).pdf
o Link 12:
http://www.polygalsud.cl/documentacion/POLYGAL%20Manual%20de
%20Especificaciones%20tecnicas.pdf
o Link 13:
http://www.futurorenovable.cl/2013/03/industria-solar-urge-
prorrogar-franquicia-tributaria-que-beneficia-a-viviendas-sociales-
para-contar-con-colectores-solares-termicos-en-expo-eficiencia-
energetica/
● Otros Links:
o http://www.cer.gob.cl
o http://www.lanacion.cl/4-600-viviendas-en-chile-ya-ahorran-energia-con-
paneles-solares/noticias/2012-07-19/113725.html
o http://www.ciudadanoresponsable.cl/contenidos/industria-solar-llama-a-
prorrogar-franquicia-tributaria-que-permite-a-viviendas-sociales-contar-con-
colectores-solares-termicos/
o http://www.emb.cl/construccion/articulo.mvc?xid=159&edi=7&xit=los-
desafios-actuales-del-mercado-de-colectores-solares-en-chile
o http://www.economiaynegocios.cl/mis_finanzas/detalles/detalle_fin.asp?id=1
39
o http://www.minvu.cl/opensite_det_20110425113800.aspx
o http://www.emb.cl/construccion/articulo.mvc?xid=159&edi=7&xit=los-
desafios-actuales-del-mercado-de-colectores-solares-en-chile
o http://www.britec.cl/Presentacion%20Britec%202011.pdf
o http://madnessprod.wix.com/slimsolar
104
CAPÍTULO 15: ANEXOS
15.1. Encuestas
Encuesta de Mercado
Encuesta de mercado realizada a través del sistema GoogleForms para conocer
intereses de clientes potenciales acerca de los colectores solares térmicos, para apoyar
nuestra propuesta de fabricar un Colector Solar que se diferencie del resto.
A continuación se muestra la tabla con los resultados obtenidos de la realización de
esta encuesta, que a lo largo de 7 días fue respondida por 56 personas.
105
Encuestas totales respondidas 56
¿Sabe lo que es un colector? SI: 54 NO: 2
¿Posee un sistema de CST en casa u oficina? SI: 7 NO: 49
¿Qué tipo? Plano: 4 Tubos Vacío: 3
¿Satisfacción? Promedio: 4,1/5
¿Aspectos importantes de los CST? Precio:41 Adaptación: 33 Eficiencia:28
¿Se adaptan los CST? SI: 15 NO: 41
¿Le importa que se adapten? SI: 44 NO: 12
¿Compraría nacional? SI: 49 NO: 7
¿Prefiere plano o tubos vacío? Plano: 38 Tubos Vacío: 18
¿No compraría un sistema? 11
Encuesta de Impacto Visual
15.2. Cartas de compromiso
Mediante la presente carta y tras conversaciones con la gerencia de la empresa
Ecoenergías Limitada, se ha acordado el financiamiento de parte del desarrollo del
106
prototipo del colector solar propuesto, otorgándose a los estudiantes memoristas la suma
de 100.000 CLP para este propósito, monto que ya fue abonado a una cuenta corriente
para su uso correspondiente.
Tras conversaciones en una reunión con el gerente general de la empresa
Inmobiliaria CTR Ltda., se ha logrado captar el interés de la firma para realizar pruebas en
sus instalaciones y, también, se ha propuesto y llegado a acuerdo de implementar la
instalación de colectores solares Slim en uno de los proyectos de la empresa si las pruebas
del prototipo son exitosas.
107
Buscando aplicaciones del producto propuesto en términos arquitectónicos, se ha
conversado con alumnos de la carrera de arquitectura de la Universidad Viña del Mar,
mostrando los estudiantes gran interés para la aplicación de los colectores de forma
integrada en los techos de viviendas modulares al momento de la construcción y diseño de
las mismas. Especialmente, Joaquín Rubio se comprometió a trabajar en conjunto para
lograr aplicar este sistema de obtención de agua caliente sanitaria en su proyecto de
vivienda modular que iniciará a finales de este año.
15.3. Análisis de integración arquitectónico
A través de las siguientes cartas entregadas por estudiantes de título de arquitectura
de la Universidad Viña del Mar se presenta los beneficios en cuanto al enfoque
arquitectónico y de adaptación estética de los colectores solares slim propuestos.
108
109
15.4. Asesorías
Durante el desarrollo del presente estudio, se solicita apoyo a diversas autoridades
del área, que cuentan con experiencia tanto en el ámbito técnico como en el área de
negocios. Se presenta a continuación una tabla de referencia de quienes apoyaron nuestro
trabajo:
110
Nombre Contacto Asesoría
Miguel Cubillos [email protected] Provee asesoría de diseño a
nivel técnico y para las
pruebas termodinámicas del
MVP.
Francisco Vargas francisco.vargas@postgrad
o.usm.cl
Asesora en temas de diseño y
pruebas termodinámicas. Es
quien ayuda en la fabricación
del MVP.
Francisco Zapata [email protected] Ayuda con el diseño y la
obtención de materia prima
para el MVP.
Josefa Villarroel [email protected] Asesora en temas de
metodología de
emprendimiento e innovación.
Profesora guía del trabajo.
Diego Menchaca [email protected] Apoyo en la presentación,
pitch y adecuación del
producto al mercado.
Carlos Jofré [email protected] Apoya en la inclusión del
producto al mercado y en
comparaciones con la
competencia existente.
15.5. Adquisición de Aerogel y cotizaciones a escala
Se muestra en el siguiente correo electrónico una cotización realizada a un proveedor
de Spaceloft Aerogel para la producción a escala que se planea a futuro, alcanzándose un
costo del Aerogel por unidad de producto de 55 dólares.
111
15.6. Flujos de caja
La siguiente tabla muestra el detalle del flujo de caja realizado para un horizonte
temporal de 5 años de operación. Se especifica los costos a incurrir, así como los ingresos,
utilidad antes y después de impuesto y el VAN total del proyecto.
112
15.7. Documentación fotográfica
Iniciando el proceso de fabricación del serpentín de cobre
113
Finalizada la instalación del serpentín de cobre en la carcasa,
esperando la instalación del vidrio
Realizando los últimos ajustes a las cañerías de salida
114
Prototipo ya finalizado e instalado en pedestal de pruebas termodinámicas
en Universidad Federico Santamaría
Conexiones del colector al estanque de prueba, sistemas de medición y
bombas de agua.
115
15.8. Fichas técnicas de la competencia
En este anexo se muestra fichas técnicas representativas de la competencia
promedio en cuanto a sus colectores solares planos.
116
![Multiple thermal fronts near the Patagonian shelf break.[Frentes térmicos múltiples cerca del talud continental patagónico]](https://static.fdokumen.com/doc/165x107/6331b0e4576b626f850d0ed9/multiple-thermal-fronts-near-the-patagonian-shelf-breakfrentes-termicos-multiples.jpg)
