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SOLARTECNIA consultora y proyectos de

energa solar

Curso de energa solar trmica Componentes de la instalacin solar trmica

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2. COMPONENTES DE LA INSTALACIN SOLAR TRMICA

Introduccin La tecnologa actual, permite tres lneas de aprovechamiento de la energa que el sol nos brinda, que podemos resumir de la siguiente forma: I. Aplicaciones TRMICAS: captan el calor solar para conseguir A.C.S. (agua caliente sanitaria), calefaccin en viviendas, climatizacin de piscinas, invernaderos, aplicaciones industriales que requieran agua caliente e incluso generacin de fro. Este curso se centra en la primera de las aplicaciones citadas: la produccin de A.C.S.

II. Aplicaciones FOTOVOLTAICAS: convierten la energa de los fotones que componen la luz en energa elctrica, para autoconsumo o inyeccin y venta a red elctrica. III. Aplicaciones TERMOELCTRICAS: producen energa elctrica mediante un complejo proceso de obtencin de vapor de agua y posterior empleo de turbinas y alternadores.


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As pues, centrando el curso en las instalaciones de A.C.S. mediante

energa solar trmica, la mayora de los dispositivos que conforman una instalacin de este tipo, no son muy distintos de los que suelen aparecer en cualquier otra de produccin de A.C.S. o calefaccin convencionales, a excepcin por supuesto, de los colectores trmicos. Se van a estudiar las caractersticas fundamentales de los ms importantes, segn el esquema bsico de instalacin de energa solar que a continuacin se muestra:

1. Colector trmico


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Es el dispositivo encargado de captar la radiacin solar, convertir tal energa en calor y transferirla al fluido caloportador. Los tipos de colectores trmicos existentes ms habituales y las partes que lo constituyen son:

Colector de placa plana (c.p.p.)

Absorbedor construido con aletas y tubos de cobre, proporciona una gran transferencia del calor entre los mismos. Presenta cubrimiento selectivo en cromo negro o TiNOx, de alta eficiencia de absorcin: baja emisin para conseguir un alto rendimiento en comparacin con otros revestimientos o pinturas negras. Red de conductos entre 10 y 13 tubos de cobre de 16mm generalmente, soldados a dos conductos de 29mm de cobre con un ratio ptimo entre los dimetros. La disposicin de los tubos suele ser o bien en serpentn o en forma de parrilla. Este diseo elimina el estancamiento de agua en el colector y aumenta el flujo uniforme. Conexionado se puede hacer en 2 4 tomas, eliminando la necesidad de la tubera externa en el campo de colectores. Salidas de 3/4 1. Lmina de aluminio adherida al aislamiento para reflejar la radiacin emitida por la placa absorbedora, y as minimizar las perdidas de calor por el dorso del colector. Cmara separadora entre la placa absorbedora y el aislamiento, para reducir perdidas trmicas.


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Aislamiento espuma de poliuretano bajo y en laterales de la placa absorbedora. Aislamiento de alta eficiencia libre de CFC (cloro-fluoro-carbonos) que cumpla con todas las homologaciones europeas. Caja del colector resistente a la intemperie de aluminio anodizado. Vidrio solar de aproximadamente 3 mm, templado, resistente contra roturas, debe presentar ms de 90% de transmisividad y con baja reflectividad. Parte posterior y sellado de material plstico, resistente a los rayos UV. La junta estanca debe tener forma de U, ser capaz de absorber la expansin del vidrio a la vez que otorgar una mayor resistencia al conjunto vidrio-captador.

Colector de tubos de vaco

El colector de tubos de vaco basa su principio de funcionamiento y su

alta eficiencia precisamente en el vaco que hay en los tubos de vidrio, los cuales garantizan el mejor asilamiento trmico posible, evitndose las


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prdidas de calor por conveccin entre los tubos de vidrio y el absorbedor. Por este motivo, pueden tambin aprovechar cualquier aportacin trmica (por pequea que sea) debido a radiacin difusa. La forma de los tubos confiere al colector una gran estabilidad. No es necesario hacer un vaco suplementario a los tubos, los cuales estn cerrados hermticamente de manera estable. En cada tubo hay integrado un absorbedor con recubrimiento de cobre, el cual garantiza una alta absorcin de la radiacin trmica. Gracias a la proteccin contra el recalentamiento, la temperatura del condensador mxima se limita a 130C. El tubo de calor instalado en el absorbedor que se ha mencionado, est lleno con un lquido de evaporacin. El tubo de calor est conectado al condensador mediante una unin flexible. Tal condensador est situado en un intercambiador de calor de doble tubo: se trata de la llamada entrada seca, en la cual se pueden girar o recambiar los tubos en caso de una instalacin llena y que se encuentre bajo presin, as como ensamblarse distintas superficies de colector a una batera de colectores mediante tubos de unin flexibles, aislados trmicamente y cerrados hermticamente.

Un conjunto de conexin con uniones de anillos opresores permite una conexin fcil de la batera de colectores con las tuberas del circuito de energa solar. El calor se transmite al tubo de calor, por lo que el lquido se evapora. Dicho vapor sube al condensador, y a travs del intercambiador de calor de doble tubo, en el que se encuentra el condensador, el calor se desprende al medio portador de calor que pasa por el lado: de esa forma el vapor se condensa. Los vapores del condensador retroceden al tubo de calor y se repite el proceso. Pueden compensarse las desviaciones con respecto a la direccin sur girando tales tubos si fuese necesario. Si no se desease ubicar un sistema de anclaje, sera factible montar estos sistemas con un ngulo de inclinacin de al menos 25 para garantizar la recirculacin del lquido de vaporizacin en el tubo intercambiador de calor.


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Asimismo las dilataciones trmicas de los tubos distribuidores de las placas absorbentes, mediante la interconexin con racores cnicos de junta de vitn, son compensadas por deslizamiento de los citados distribuidores en el interior de los racores. En el caso de que la conexin entre los colectores sea realizada mediante racores cnicos, carentes de junta elstica, deber proveerse una junta de dilatacin por cada tres colectores interconectados.

Como se ha indicado, los colectores de tubos al vaco presentan un rendimiento mejor que los colectores planos clsicos, sobre todo con diferencias elevadas entre la temperatura de los colectores y la temperatura ambiente. De media, puede esperarse por cada m2 de superficie activa, una ganancia en energa solar de entre 30-50% mayor aproximadamente que con colectores de placa plana. A continuacin se incluyen tablas con el conjunto de caractersticas ms importantes sobre la gama de producto VITOSOL 300 Duotec de VIESSMANN, que son los que se han tomado como ejemplo en el presente curso.


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Colector de polipropileno


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El calentamiento del agua de las piscinas, tanto cubiertas como a la

intemperie, constituye otra interesante aplicacin de la energa solar. Adems, la normativa actual impone el empleo de energas alternativas como nica solucin viable si se desea aumentar la temperatura del agua de una piscina, salvo aplicaciones teraputicas. En efecto, resulta econmico y rentable conseguir una temperatura estable y placentera para el bao en las pequeas piscinas unifamiliares o comunitarias (de pequeos hoteles o albergues, p.ej.) que permita al mismo tiempo un uso ms extensivo de las mismas.

Los colectores de plstico son materiales adecuados para los fines a los que se destinan (casi siempre caucho o material plstico, tipo polipropileno o etileno) y generalmente sin ningn tipo de cubierta, carcasa ni material aislante. Esto es posible porque la temperatura de trabajo en la mayora de los casos va a superar escasamente los 30C y a esta temperatura, las prdidas por radiacin y conduccin son muy pequeas. Con ello, adems, se consigue reducir el precio por m2 de colector sin perjuicio de su rendimiento, el cual puede llegar a ser en este rango de temperaturas incluso superior al de los colectores con cubierta, pues no hay prdidas por reflexin y transmisin en la misma. Tal requisito es fundamental para que este tipo de instalaciones sea rentable, toda vez que son necesarios bastantes m2 de superficie de captacin solar. Estos colectores, incorporan en su proceso de fabricacin, sustancias que los protejan de la tendencia natural de los plsticos a degradarse bajo la accin de los rayos del sol ultravioletas, tales como aditivos que hacen al polmero opaco a dicha frecuencia del espectro de luz e inertes frente a agentes qumicos empleados en la purificacin del agua de la piscina. Al no ser rgidos, necesitan de un bastidor para poder ubicados sobre


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el tejado, sobre el suelo, o en cualquier otro tipo de cubierta (sobre los parasoles de aparcamiento de automviles, p.ej.). Una ventaja adicional de este tipo de colectores es su aceptable resistencia a las posibles heladas nocturnas. Eso s, al tratarse de colectores sin cubierta, es importante averiguar bajo qu condiciones de velocidad del viento se han efectuado los ensayos para determinar su ecuacin de rendimiento, pues es probable que si la zona donde se van a instalar es ventosa, el valor de dicho rendimiento se vea disminuido.

Para mantener dicho valor alto, hay que evitar que la temperatura en los

colectores sobrepase los 30C, lo cual supondra un salto trmico demasiado elevado (para una temperatura que por otra parte, es totalmente innecesaria). Para ello el caudal circulante debe ser alto, del orden incluso de 300 l/h por cada m2 de colector, si bien algunos fabricantes recomiendan una cuanta mxima de 100 l/h por cada m2 de colector Si se utiliza la propia bomba de depuracin de la piscina para impulsar agua a travs de los colectores, es preciso asegurarse que tenga la suficiente potencia para suministrar el caudal mnimo necesario. En ausencia de datos reales, se puede suponer una prdida de carga por m2 de 20 cm de columna de agua, cuando el caudal sea de 150 l/h y de 60 cm cuando el caudal sea de 300 l/h. El filtro ha de colocarse entre bomba y colectores en sentido bomba filtro -colectores. Para documentar este curso, se ha elegido el tipo de colector SOLADUR S, cuyo conjunto de caractersticas ms relevantes son las siguientes, y con un ngulo de inclinacin recomendado de 35 respecto a la horizontal:


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Tipo 200 300 400 500 Largo (mm) 2000 3000 4000 5000 Ancho (mm) 1200 1200 1200 1200 Grosor (mm) 5,5 5,5 5,5 5,5 Superficie (m2) 2,40 3,60 4,80 6,00 Peso en vacio (Kg) 6 8 11 13 Peso lleno (Kg) 12 17 23 28 Presin de funcionamiento(Kg) 1,0 1,0 1,0 1,0 Flujo aprox. l/m2 h. 100 100 100 100 Caudal aprox. l/h 240 360 480 600 Temperatura sin circulacin aprox. mx. C 80 80 80 80

Resist. a la circulacin para 100 l/m2 h en m 0,010 0,015 0,025 0,04

Conjunto compacto colector + depsito


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El funcionamiento de los equipos solares compactos se basa en el principio de circulacin libre o termosifn: al incidir la radiacin solar en el captador, transfiere su energa al fluido contenido en ste, que aumenta su temperatura y disminuye por tanto su densidad. Se origina as una transferencia trmica entre el lquido en el captador y el lquido en el acumulador (situado a una mayor altura), inicindose de forma natural una circulacin del fluido caliente en direccin al acumulador.

En los equipos directos, el agua que asciende por el panel se mezcla

directamente con el agua de acumulacin, mientras que en los equipos indirectos el fluido que circula por el panel y por la camisa exterior del depsito no se mezcla con el agua de consumo. El proceso se producir de forma constante durante las horas de sol, aumentando gradualmente la temperatura del agua de acumulacin. Cuando se origina una demanda de agua caliente, sta es extrada de la parte superior del acumulador donde permanece estratificada a mayor temperatura, entrando al mismo tiempo por la zona inferior la misma cantidad de agua fra. Poniendo ambas tomas en extremos opuestos del depsito, se evita en gran medida el efecto de mezcla y el consiguiente enfriamiento de la acumulacin. 2. Perfiles de anclaje de los colectores

Dispositivos que permiten la sujecin de colectores al suelo o tejado donde van ubicados y con la inclinacin adecuada. Para captar la mxima energa del sol, el colector debe quedar perpendicular a los rayos solares, con una inclinacin aproximada igual a la latitud del lugar (aprox. 45 en Espaa) y orientado hacia el sur


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Actualmente existen en el mercado una amplia gama de sistemas universales y especficos para la sujecin de colectores tanto sobre tejados oblicuos como planos.

Para los primeros, se suministran placas y piezas de fijacin, que se colocan sobre la estructura inferior suministrada por la empresa instaladora. Para los segundos, es preciso tener en cuenta que la carga esttica mxima que se manifiesta de todo el conjunto formado por colectores, estructura y/o muretes (que aproximadamente puede ser de 125 Kg/m2 ) as como la distancia para subestructura a proporcionar por parte del instalador. En el caso particular de tejados planos con pistas de plstico en el techo, es preciso colocar losas de hormign slo con una pieza intercalada de base de polister de 5 mm.


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En caso de que las velocidades de los vientos en el lugar de ubicacin fuesen apreciables, sera preciso contemplar las presiones resultantes que se muestra en la siguiente tabla:

Prever un acceso al tejado cerca de los

colectores para facilitar los trabajos de control y mantenimiento.

Si existe gran distancia entre batera de colectores y el remate del tejado, es preciso situar una reja de recogida de nieve encima de la batera de colectores en aquellas zonas en las que puedan darse grandes cantidades de nieve.

Los colectores pueden conectarse por debajo de la superficie del tejado a travs de tejas con gran ventilacin


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3. El fluido caloportador

Es aquel fluido que pasa a travs de los colectores y transfiere a otra parte del sistema la energa trmica absorbida. Principalmente, se suele emplear agua con adicin de anticongelante tipo glicol (etilenglicol o propilenglicol) para prevenir que el fluido caloportador se congele debido a las bajas temperaturas. El conjunto de caractersticas ms relevantes de esta sustancia, en concreto en el caso del TYFORCOR-HTL suministrado por VIESSMANN son la siguientes:

Debido a la presencia de este anticongelante, habr que tener en cuenta

que las caractersticas de la nueva mezcla son distintas a las del agua, esto es: Los anticongelantes son generalmente txicos, por lo que es preciso

asegurar la imposibilidad de mezcla entre el fluido del circuito primario y el secundario, lo cual se consigue con un intercambiador de calor, una presin del primario menor que la del secundario, y una vlvula de seguridad del circuito primario tarada a una presin inferior a la del agua de red.

La viscosidad del agua se ve incrementada con la adicin de este anticongelante, lo cual modifica prdidas de carga en tuberas y la potencia del electrocirculador.


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El coeficiente de dilatacin de los anticongelantes es superior al del agua, por lo que se aplica un coeficiente corrector 11 para el volumen del vaso de expansin.

El calor especfico de la mezcla disminuye con respecto a la del agua, por lo que habr que tenerse en cuenta en el clculo del caudal, afectando as al dimensionado de tuberas y electrocirculadores.

La temperatura de ebullicin se eleva con la presencia del anticongelante (lo cual es un fenmeno deseable), pero la estabilidad es menor al degradarse el anticongelante a aproximadamente 120 C. Sin embargo, esta temperatura nunca se debera alcanzar a priori en este tipo de instalaciones.

4. Conducciones

Al igual que ocurre con muchos otros componentes de las instalaciones para obtener A.C.S. mediante energa solar, las conducciones no constituyen novedad alguna si se comparan con las empleadas para otros usos, como calefaccin o fontanera. Los materiales ms usados son cobre, hierro galvanizado, hierro negro y plsticos. En este proyecto, se emplean tuberas de cobre, ya que es sin duda, el material ms aconsejable para las instalaciones de energa solar; es tcnicamente idneo, econmicamente muy competitivo, y medioambientalmente mucho menos contaminante que determinados plsticos (como el PVC). Recordar que las tuberas de cobre


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slo tienen pequeas cantidades residuales de fsforo, que adems facilita la soldadura (con lo cual el precio de la mano de obra necesaria es inferior que en el caso de la tubera de acero) y goza de las excelentes caractersticas de este metal, a saber: resistencia a la corrosin, inalterabilidad y ductilidad. La antedicha resistencia a la corrosin, se presenta tanto a los lquidos que pueden circular por su interior, como a agentes exteriores (aire, humedad elementos constructivos, etc.) y es debida a que en contacto con agua, se recubre con rapidez de una fina pelcula de xido, que lo protege. Adems reacciona mejor con los bicarbonatos solubles, dando lugar a menos carbonatos y, por tanto, a menos incrustaciones.

Y por ltimo, su maleabilidad y ductilidad permiten una cmoda manipulacin y gran facilidad para realizar trazados complicados, y puede resistir sin reventar una o ms heladas, lo que aade un importante factor de seguridad. Se incluye en el curso la siguiente tabla con los dimetros mnimos recomendamos para tuberas en instalaciones de A.C.S.

5. Aislamiento


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Elemento fundamental en toda instalacin de energa solar trmica, cuya funcin es disminuir en la medida de lo posible, las prdidas calorficas en la parte posterior del colector, las tuberas y el interacumulador de A.C.S. La eleccin de un aislamiento viene determinada por varios factores, entre los que destacan: bajo coeficiente de conductividad; precio competitivo; colocacin sencilla; gama de temperatura adecuada; condicin ignfugo; no ser corrosivo para las superficies con las que est en contacto; ser estable y no enmohecerse; buena resistencia mecnica y peso especfico reducido.

Para ejemplificar este tipo de dispositivo, se ha considerado conveniente la eleccin del aislante SH/ARMAFLEX, de la compaa ARMSTRONG; y del recubrimiento ARMAFINISH de la misma marca, con el fin de mejorar la resistencia a la intemperie, aumentar la resistencia del aislante a los rayos U.V., y como proteccin adicional contra posibles sustancias agresivas de la atmsfera. En efecto, el desarrollo de las caractersticas tcnicas de los aislamientos trmicos flexibles de espuma elastomrica, garantizan no slo unos adecuados aislamientos, sino que aseguran la calidad, adecuada instalacin y un buen servicio al cliente, hasta el punto de cumplir con el Apndice 03.1 del RITE y estar fabricados con mtodos productivos libres de CFCs. Los coeficientes de transmisin de calor de este tipo de material es de k = 0,037 W/mC (a 20C), estando especficamente diseados para instalaciones hidrosanitarias o de calefaccin, poseyendo adems una buena atenuacin acstica.


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Como accesorios a SH/Armaflex, se puede encontrar una serie de productos que mejoran sus caractersticas, a saber:

Adhesivo Armaflex 520: especialmente diseado para el pegado del

aislante, garantizando una homognea y fiable unin en las juntas. Pintura Armafisnish: recomendaba por su flexibilidad en instalaciones

exteriores y para identificacin de lneas en las interiores. Disolvente Armafisnish: para limpieza de superficie, tiles y posibles

manchas.

6. Interacumulador de alta eficiencia

El interacumulador (dispositivo que integra en un mismo elemento el acumulador de A.C.S. y el cambiador de calor) est destinado a un triple fin: almacenar el A.C.S. a la temperatura requerida para su consumo en los momentos de poca o nula insolacin; aportar la energa necesaria para


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calentar el agua cuando la radiacin solar es insuficiente para alcanzar la temperatura deseada; y permitir la transferencia de energa calorfica entre los fluidos de los circuitos primario y secundario, sin que stos se mezclen fsicamente, mediante un simple o doble serpentn helicoidal.

En este curso en cuestin, el interacumulador de agua caliente elegido es el modelo Vitocell B-300 con capacidad para 350 l, del fabricante VIESSMANN, cuyas caractersticas y dimensiones se reflejan en las tablas que se aportan a continuacin. Es de destacar en este dispositivo, que incorporan dos serpentines de intercambio trmico con esmalte Ceraprotect, resistente a la corrosin y fabricado en acero inoxidable especial AISI 316L estabilizado al Ti. El calor procedente de los colectores solares se transmite al agua a travs del serpentn inferior. A mayor demanda e imposibilidad de suministrar el calor necesario mediante el aporte solar, la caldera de apoyo efecta un calentamiento adicional a travs del serpentn superior. Las grandes superficies de intercambio trmico de estos serpentines llegan hasta el fondo del interacumulador previniendo eficazmente contra la enfermedad de la legionella. Adicionalmente, dispone de una proteccin catdica por medio de nodo de Mg, pudiendo suministrarse con nodo de corriente inducida como accesorio.


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El funcionamiento bsico de este tipo de interacumulador consiste en que el cambiador est incorporado en forma de doble serpentn helicoidal, constituido por tubos arrollados en espiral, como se ha comentado. En el interior de estos serpentines, el lquido caloportador est en circulacin forzada, mientras que en el exterior la renovacin del lquido en contacto con el serpentn, se hace por conveccin natural. Mediante esta solucin adoptada, en la que la energa de apoyo de la caldera se aplica directamente al acumulador de A.C.S., se tiene lo que se denomina subsistema nico apoyo-almacenamiento.

Como adems el intercambiador de doble serpentn es interior, la mayor superficie de intercambio debe estar situada en la parte inferior del acumulador, mientras que la aplicacin de la energa auxiliar se hace principalmente en la parte superior. Esta disposicin presenta la ventaja de proporcionar el A.C.S. inicial a la temperatura fijada ms rpidamente. Sin embargo, adolece de dos inconvenientes:


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Si los deflectores interiores para la entrada y salida del agua estn mal

diseados, el agua del acumulador se agita y se mezcla cada vez que se usa el A.C.S., destruyndose la estratificacin, y juntndose la energa solar y la auxiliar.

Es decir, se mezcla el agua calentada por ambos procedimientos, lo que va en contra del 4 Principio bsico para el ptimo aprovechamiento de la energa solar trmica: no juntar la energa solar con la convencional.

Mediante este diseo, la rentabilidad de la instalacin slo se lograr si se

regula convenientemente el termostato a una temperatura baja, y se intenta aprovechar al mximo el aporte solar procurando minimizar el consumo cuando la energa auxiliar est activada. En algunos casos, para no destruir la estratificacin, se separa interiormente el acumulador en dos zonas mediante una placa perforada.

Si la estratificacin est bien lograda, ocurre que, cuando la insolacin es

insuficiente, solamente la parte superior del acumulador (zona calentada por la energa de apoyo) tiene agua caliente, por lo que a menos que dicho acumulador haya sido previsto con una capacidad muy superior a la de un termo elctrico convencional, con el consiguiente encarecimiento, se correr el riesgo de no disponer de agua caliente suficiente para las necesidades de consumo diario en perodo de prolongada nubosidad. Para paliar este inconveniente, puede aumentarse, cuando las condiciones sean adversas, la temperatura del agua calentada por las energa auxiliar actuando sobre el termostato y obtener ms litros de agua a la temperatura


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de utilizacin, aadiendo en el punto de consumo agua fra en una cierta proporcin. Esta solucin, sin embargo, debe ser evitada siempre que sea posible, pues aparte de llevar aparejado un mayor gasto, la mayor temperatura puede afectar negativamente a la instalacin.

De todo lo expuesto, se deduce que la opcin de un subconjunto nico

apoyo-almacenamiento no es quiz la ptima, aunque en aras de la simplicidad y la economa, puede ser aceptable, confiando en las buenas caractersticas del acumulador elegido, y conociendo sus carencias. 7. Manmetro e hidrmetro

Aparatos que sirven para conocer el valor de la presin en el interior de una tubera o depsito. La nica diferencia existente entre ambos es la unidad en la que trabajan: mientras el primero mide la presin en bar o Kg/cm2, el segundo lo hace en m.c.a. (recordar la equivalencia 1 bar = 1,02 Kg/cm2 = 10,1975 m.c.a.). Adems, los hidrmetros se usan hasta alturas de 40 m, cuando el circuito no est presurizado (depsito de expansin abierto). Para presiones mayores o circuitos presurizados (depsito de expansin cerrado), se usan manmetros, con escalas casi nunca superiores a 6 Kg/cm2. Se ha optado por mostrar en el curso manmetros de la firma HONEYWELL.

8. Desaireador o purgador

Dispositivo encargado de evacuar los gases (generalmente aire), contenidos en el fluido caloportador, hacia el exterior, mediante su colocacin


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en el punto ms alto de la instalacin tras la salida de los colectores (donde se acumulan los gases al separarse del fluido).

En efecto, la presencia de gases en el circuito puede dar lugar a la

formacin de bolsas que impidan la correcta circulacin del fluido caloportador y provocar corrosiones en la tubera o los colectores. Para tener la certeza de que los gases disueltos en el lquido son evacuados hacia el exterior por el purgador, el diseo del mismo se basa en la fuerza centrfuga que lanza el agua hacia las paredes, y al ser ms ligero el aire, se acumula en el centro, ascendiendo por la parte superior. Modelos ms complejos eliminan incluso las microburbujas, mediante un tubo central y un filamento colocado radialmente que origina una turbulencia en el fluido y una posterior absorcin de las mismas. Este curso muestra desaireadores de la marca HONEYWELL 9. Vlvula de seguridad

Elemento limitador de la presin del circuito para proteger los componentes de la instalacin, que cuenta en ocasiones con la presencia de un manmetro para un mejor tarado de la vlvula (presin a la cual acta dejando escapar fluido). Se suelen instalar en el circuito primario, por cuanto la actual legislacin (RITE, sucesora del Reglamento de Instalaciones de Calefaccin, Climatizacin y Agua Caliente Sanitaria) exige la colocacin de tales vlvulas en todos los circuitos sometidos a presin y variaciones de temperatura. Mecnicamente, en la mayora de los casos, constan de un muelle que es vencido por la sobrepresin del circuito. Su tamao viene determinado por su dimetro de conexin al circuito y se selecciona en funcin del tamao de la instalacin. A continuacin se aprecia este dispositivo de firma HONEYWELL.


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En algunos casos (sobre todo si la instalacin no est monitorizada con frecuencia), puede resultar interesante dotar a la misma de un sistema de lleno automtico tras un vaciado de seguridad. Con esto se evita la molestia de tener que hacerlo automticamente, y se garantiza que el nivel de fluido caloportador dentro de la instalacin es el adecuado. Se muestra a continuacin esquema con su principio de funcionamiento.

10. Vlvula antirretorno

Vlvula que slo permite el paso del fluido en un sentido, impidiendo la circulacin en sentido contrario. Pueden ser vlvulas de retencin de clapeta o de obs. En las primeras, el fluido ejerce un empuje al circular sobre una compuerta, que por su posicin se cierra inmediatamente al cesar dicha circulacin, impidiendo as el flujo en sentido inverso (termosifn inverso).


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Este tipo de vlvula produce poca prdida de carga, por lo que son

adecuadas para usarlas en circuitos primarios. En las vlvulas de obs, el principio de funcionamiento es muy similar, pero en vez de disponer de una compuerta, se tiene un obs impulsado por un muelle. Este segundo tipo, produce una fuerte prdida de carga, por lo que es aconsejable su colocacin en circuitos secundarios sometidos a presin de la red. Se incluyen fotografas de vlvulas antirretorno GEM. 11. Vlvula de paso y vlvula de regulacin

Elementos encargados de interrumpir total o parcialmente el paso del fluido por el interior de las tuberas. Las de cierre total se utilizan para separar una parte de la instalacin o aislarla del servicio, mientras que las de cierre parcial sirven para producir una prdida de carga adicional en el circuito, con objeto de equilibrar la instalacin o regular el caudal. Se insertan ejemplos del fabricante GEM.

12. Vlvula de relleno de mezcla anticongelante

Vlvula destinada a realizar operaciones de reposicin de la mezcla anticongelante en el interior del circuito primario. Puede ser del tipo esfera, de asiento de compuerta, de mariposa y en general cualquier tipo de vlvula de


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paso con un embudo para facilitar el llenado, ser vlido para este objetivo, como las que el fabricante GEM oferta en el mercado.

13. Grifo de vaciado

Tambin llamada vlvula de cuadradillo (pues el volante es una tuerca cuadrada que evita su apertura accidental), es una vlvula que permite vaciar el circuito primario o el secundario con facilidad, segn donde se instale, para as realizar operaciones de mantenimiento de la instalacin. Se ubica generalmente en la parte inferior de los circuitos. Se aprecia estos dispositivos de HONEYWELL.

14. Vlvula reductora de presin

Vlvula cuya finalidad es reducir la presin de entrada del agua de la red, si dicha presin es excesiva, a fin de proteger los dispositivos que constituyen la instalacin. Un ejemplo de este tipo de la marca HONEYWELL, es la que aparece en la foto.


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15. Vlvula de tres vas

El diseo de la mayor parte de las instalaciones actuales proyectadas, requieren que los fluidos circulen por vas alternativas. Para conseguir eso de forma automatizada, se emplean las llamadas vlvulas de tres (e incluso cuatro) vas, de manera que una seal elctrica procedente del termostato o del regulador electrnico diferencial, activa un servomotor, abriendo y cerrando las vlvulas correspondientes. Vlvulas del fabricante GEM (manuales y automticas) son las que se muestran seguidamente, junto con sus caractersticas ms relevantes.


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16. Filtros, manguitos y tapones

Los filtros percoladores permiten retener cualquier objeto de cierto tamao que pudiese venir en el agua de suministro de la vivienda. Los filtros anticalcreos, permiten minimizar el contenido de cal del agua para evitar daar el resto de dispositivos que conforman la instalacin solar. Tanto los manguitos de unin de colectores entre s mediante racores, como el tapn u obturacin de fin de lnea de colectores son pequeos elementos que permiten cerrar lneas de tuberas de fluido con el fin de evitar que el lquido caloportador escape de las mismas.

17. Termmetro


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Instrumento que mide la temperatura de un fluido estando lo ms en

contacto posible con el mismo, ya sea sin estar baado directamente por l o por el contrario inmerso de lleno en tal fluido. Los ms habituales son los termmetros de contacto (con abrazadera) o de inmersin (con vaina). Con el abaratamiento de los dispositivos digitales, se comercializan tambin los llamados termmetros digitales multipunto. En el curso, se muestran termmetros de HONEYWELL

Tal y como se ha anticipado, los de abrazadera se colocan sujetndolos sobre las tuberas mediante una sujecin circular generalmente metlica. Los de inmersin, provistos de un bulbo de diferentes longitudes, se introducen dentro de la tubera, dentro de los acumuladores o de los intercambiadores, protegidos por una vaina. La fiabilidad de la medida aumenta en stos ltimos, al ser mucho ms directo su contacto con el fluido cuya temperatura se desea medir. 18. Depsito de expansin

Dispositivo destinado a absorber las posibles dilataciones del agua con el aumento de la temperatura. Existen depsitos de expansin abiertos y cerrados, donde stos ltimos presentan notables ventajas frente a los primeros: fcil montaje, pues pueden ubicarse en cualquier sitio de la instalacin; no es necesario aislarlos adiabticamente; no absorben O2 del aire al instalarse en circuitos cerrados; y eliminan las prdidas del fluido caloportador por evaporacin, evitando la corrosin e incrustacin provocada por el agua de reposicin. La capacidad o volumen til del depsito debe ser


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igual, como mnimo, al aumento total de volumen por la dilatacin del fluido caloportador de la instalacin a la temperatura considerada

Disponen generalmente de una cmara de N2 separada por medio de una membrana de la cmara de lquidos y cuya presin inicial depende de la altura de la instalacin. Adems, para que no aparezca ningn medio portador de calor en la vlvula de seguridad, el depsito de expansin tiene que dimensionarse con una capacidad tal que pueda acoger el volumen de los colectores en caso de formacin de vapor. Para ello, disponen de una vlvula que permiten subir o bajar la presin del N2 segn las necesidades de la instalacin (aconsejable tarar la presin a unos 0,8 Kg/cm2 por encima de la altura manomtrica en la que est el propio depsito). 19. Electrocirculador

El electrocirculador o bomba de circulacin es un aparato accionado por un motor elctrico, capaz de suministrar al fluido caloportador una cantidad de energa suficiente para transportarlo por el circuito a una determinada presin, desde los colectores hasta el almacenamiento. As, la energa producida por el electrocirculador, debe vencer la resistencia que opone el fluido a su paso por la tubera o el resto de dispositivos que conforman la instalacin hidrulica, y debe mantener la presin deseada en cualquier punto. Las prdidas de carga que el caudal necesario para el correcto funcionamiento de cualquier instalacin provoca en la misma, sern la suma de las prdidas de carga de cada uno de los elementos que la constituyen (tuberas, accesorios,). Por tanto, para la seleccin del electrocirculador del circuito


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primario, se calcularn tales prdidas de carga, y se recurrir a las curvas caractersticas caudal-presin dadas por el fabricante.

20. Sistemas de disipacin trmica Los disipadores trmicos, tal y como sus propios nombres indican, permite evacuar el exceso de calor generado (sobre todo en los meses de verano), cuando hay poco consumo de A.C.S., averas o corte de fluido elctrico en la instalacin que impida que las bombas circulen el agua, o baja demanda de calor. Estos sistemas, permiten prolongar la vida til de las instalaciones, eliminan las intervenciones por mantenimiento correctivo, evitan presiones elevadas, prdidas de fluido caloportador por la vlvula de seguridad y corrosiones internas por entrada de aire.


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En efecto, en momentos de gran aportacin solar y baja demanda de

calor, y cuando la temperatura de salida de los colectores se sita en torno a los 90C, la vlvula inicia la apertura de la va hacia el disipador y se produce el enfriamiento del fluido. A partir de este momento, la vlvula dar mayor o menor paso hacia el disipador, en funcin de la temperatura de salida. El tubo de by-pass desempea el papel de retorno del intercambiador de calor. A mayor temperatura, mayor seccin de salida hacia tal intercambiador y menor de paso a la instalacin, e inversamente. El doble mbolo de la vlvula se posicionar automticamente, manteniendo en todo momento la temperatura lmite consignada de 90C.

Y en momentos de mayor gravedad (cuando se desconecta la bomba, p.ej.) o en perodos de gran duracin en verano (colegios en poca de vacaciones), el fluido de los colectores alcanza la temperatura mxima de consigna rpidamente. La vlvula de retencin, que en reposo siempre est abierta, en el momento que la bomba deja de funcionar se establece la circulacin de forma natural por diferencia de densidades (efecto termosifn) entre la ida del colector, el tubo by-pass y el retorno del colector. El agua


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circula por el tubo de by-pass en sentido contrario y transmite al sensor de la vlvula la temperatura ms alta del fluido. La vlvula abre la va hacia el intercambiador y ste enfriar el agua en la totalidad de su superficie. El agua fra de retorno del intercambiador, de mayor peso especfico que la caliente de los colectores, genera la presin suficiente para establecer la circulacin del fluido, con lo que la disipacin se regula sin ms energa que la debida a la gravedad.

21. Sistemas de apoyo El sistema de apoyo trmico es fundamental en toda instalacin de energa solar para produccin de A.C.S. El motivo es obvio: cuando el sol no sea capaz de aportar la energa suficiente (das nublados, de lluvia, nieve o granizo) o cuando se precise una gran cantidad de A.C.S. en horario nocturno, sin aportacin de sol que pueda cubrirla, habiendo consumido ya el agua almacenada en el acumulador, es preciso obtener esa energa de otra fuente distinta de la del sol.


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Los posibles diseos de instalaciones combinadas de energa solar y calderas de combustible o bombas de calor varan en los distintos pases de Europa segn sus normativas y concepciones del uso de la energa solar trmica. En Espaa, estas aplicaciones deben cumplir unas reglas bsicas como son: Consumir prioritariamente energa solar evitando prdidas por

acumulacin. Asegurar la correcta complementariedad entre la energa solar y la energa

auxiliar. No juntar la energa solar con la energa auxiliar excepto en casos

justificados. Nunca debe mezclarse el A.C.S. con el agua para calefaccin.

De acuerdo con estos postulados, los esquemas para la conexin de los sistemas de energa solar trmica y sistemas de apoyo deben incluir un acumulador de A.C.S. producida por los colectores solares que no deben estar conectados directamente a tal sistema. El aporte de energa del sistema auxiliar se realizar en un segundo depsito que depender del uso final de la instalacin o bien en produccin instantnea.

Aspectos bsicos para el diseo de un sistema combinado de energa solar trmica y sistema de apoyo: 1. Diseo: es importante considerar la integracin de un sistema solar trmico

en los primeros pasos del diseo del proyecto, para adaptarlo adecuadamente. Es ms eficaz, robusto y prctico hacer un diseo y


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dimensionamiento adecuado en la fase de proyecto, cuando todava las cosas se pueden corregir, que hacerlo a posteriori.

2. Temperatura de retorno: cuanto ms fra est el agua de retorno que pasa al sistema solar, mayor ser su rendimiento. Asimismo, cuanto ms baja sea la temperatura de uso tambin ser mayor el rendimiento y menor la necesidad dl sistema de apoyo.

3. Gestin de la acumulacin de calor: debe utilizarse un nico acumulador para el sistema de energa solar trmica (que ser complementado por otro del sistema auxiliar). Cierto es que el uso de ms de un acumulador en el sistema solar implica mayores costes, pero permite desacoplar las producciones energticas

Como se ha anticipado, con el estado actual de la tecnologa, las

opciones de las que se dispone son muy variadas y dependen de muchos factores: preferencias o conocimientos del cliente, disponibilidad de recibir combustible, comodidad, precio, condiciones medioambientales, normativas de aplicacin, disposiciones constructivas, compatibilidad entre dispositivos, versatilidad de los mismos... Vamos a enumerar brevemente algunas de estas soluciones, ordenadas de mayor a menor grado respeto medioambiental: en la medida de lo posible, no se debe tratar slo de dar una solucin viable tcnica y econmicamente, sino tambin de aportar la solucin que menos contamine. Calderas de biomasa o biocombustibles: la combinacin de una caldera de biomasa con un sistema de energa solar trmica para A.C.S. y/o calefaccin es una opcin particularmente atractiva, viable tcnica y econmicamente, y totalmente respetuosa con el medio ambiente en funcin de un nivel muy bajo de emisiones contaminantes. Esto es, adems de usar energas limpias y de estar tecnolgicamente probadas, tambin pueden ser una solucin econmicamente atractiva. Por otro lado, los biocombustibles son un recurso autctono, que ofrece tambin una mayor seguridad de suministro y estabilidad de los precios.


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El conjunto solar permite parar la instalacin de biomasa en verano, reduciendo su mantenimiento, emisiones y prdidas de energa por uso intermitente debido al bajo consumo de energa trmica. El acumulador del sistema de energa solar puede utilizarse para equilibrar las variaciones de carga de la caldera de biomasa en invierno, lo que supone una ventaja considerable tanto para los picos de carga como para los valles (atena las variaciones de carga de la caldera). Como ya es sabido, si se utiliza el diseo apropiado, el sistema de energa solar puede aportar energa tanto a la generacin de A.C.S. como a la calefaccin. Adems el sistema de energa solar puede utilizarse para otros usos como son el calentamiento de piscinas o la climatizacin mediante la generacin de fro por medio de una mquina de absorcin. Por ltimo, un sistema de energas solar supone un valor aadido al edificio debido a la imagen verde que se deriva de la visin de los colectores solares.


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Bomba de calor: la bomba de calor reversible, como resultado de la

evolucin tcnica natural de los sistemas de aire acondicionado, permiten aportar tanto fro como calor dotando a estos dispositivos de una gran versatilidad. Adems, los altos rendimientos medidos en trminos de COP (Coefficient Of Performance) en torno a COP = 3, son un reflejo de la eficacia con la cual toman energa elctrica y la transforman en calor, aprovechando asimismo el calor ya existente en el ambiente.


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Hay que aadir, adems, que el carcter reversible de estos dispositivos, permiten tambin generar fro en un intercambio aire-agua, consiguiendo mediante fan-coils o a travs de suelo radiante, dar una solucin global a las necesidades de climatizacin de una vivienda (tanto en fro como calor). Asimismo, la unin de este tipo de mquinas junto con el aporte trmico obtenido mediante energa solar, permite aprovechar al mximo toda su potencialidad en lo que se conoce como calefaccin a baja temperatura (45)

Caldera de gas natural: seguramente el gas natural es el menos

contaminante de los combustibles fsiles conocidos como hidrocarburos, debido a su composicin qumica y los productos de su combustin. Es una mezcla gaseosa compuesta principalmente por Metano (CH4), pero tiene una proporcin menor de otros elementos. Se encuentra hace millones de aos en las profundidades de la Tierra y hoy da su distribucin est muy extendida gracias al transporte del mismo mediante oleoductos y entre ciudades mediante conducciones canalizadas. Usualmente se encuentra acompaado del petrleo, pero puede tambin estar en forma aislada. Es ms liviano que el aire, no es txico y no tiene sabor, color ni olor, pero se le aade un odorizante para reconocerlo. Adems, es menos inflamable que la mayora de los combustibles de uso domstico y no requiere procesos de transformacin para su uso, lo que permite tener un costo realmente competitivo.


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Calderas de gasleo / propano / butano: existen en el mercado una

amplia gama de calentadores y calderas de otros hidrocarburos, como gasleo para A.C.S. y calefaccin (generalmente en depsitos a granel), y aunque vigente pero con tendencia a desuso, de propano / butano.

Desde el punto de vista tcnico y legislativo, estos combustibles son perfectamente compatibles con instalaciones de A.C.S. y en muchos casos, los precios son muy competitivos. Cierto es, no obstante, que las emisiones contaminantes son mayores que en los tipos de calderas estudiados con anterioridad. Una correcta regulacin de los mismos, as como un mantenimiento y un consumo eficiente, hacen disminuir su consumo de combustible y por tanto, mejorar econmicamente la instalacin de apoyo a los sistemas de energa solar.


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Muy en desuso ya, podramos citar tambin las antiguas calderas de carbn. La dificultad del suministro, la suciedad y cenizas generadas en el proceso de combustin, la poca eficiencia energtica y la emisin de partculas muy contaminantes (sobre todo xidos de azufre), hacen que prcticamente no se encuentren en el mercado. Parece no obstante, que el proceso de licuefaccin del carbn (conversin en estado lquido) y la incorporacin de filtros activos podra provocar la aparicin de una nueva generacin de calentadores de este tipo, modificando eso s, la tecnologa existente hasta ahora en trminos de proceso de combustin y transporte del mismo. Calentadores elctricos: la produccin de A.C.S. a partir de energa

elctrica, ha experimentado modificaciones en los ltimos aos. Los sistemas tradicionales de acumulacin, an estando plenamente vigentes, se van sustituyendo por los calentadores de produccin instantnea. Si bien es cierto que en algunos pases tienen gran aceptacin (debido a la facilidad de diseo y dimensionado, comodidad de uso, unificacin de suministro en viviendas todo-elctrico, seguridad en su utilizacin), resulta que el coste poco competitivo de la energa elctrica respecto otras energas, la poca eficiencia de transformacin trmica (la energa elctrica es limpia en el punto de consumo, pero sucia en el punto de produccin), provocan que no tenga un uso ms extensivo. Obviamente y en


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contrapartida, las compaas elctricas tratan de multiplicar la demanda de este tipo de dispositivos destinados a A.C.S. y calefaccin, con precios especiales como las llamadas tarifas nocturnas.

22. Regulador electrnico diferencial

Desde el punto de vista de su control, una instalacin de A.C.S. por energa solar no se diferencia excesivamente de los sistemas de calefaccin clsicos: necesitan una regulacin y control eficaces, no slo sobre la fuente de energa (colectores), sino sobres todos los elementos de trasferencia y apoyo (caldera). De hecho, una mala regulacin de cualquier instalacin, puede no solo aportar energa til en momentos en los que podra y debera hacerlo, sino que puede disiparla hacia el ambiente.

La instalacin proyectada en este curso est gobernada por un

regulador electrnico diferencial que acta sobre los colectores, el electrocirculador y la salida del interacumulador. Dicho regulador diferencial compara la temperatura de la salida del colector con la existente a la salida


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del acumulador. Cuando la primera sea mayor que la segunda en una cierta cantidad mayor que la ajustada en el regulador (que suele oscilar entre 4-7C), ste ordenar a la bomba que se ponga en marcha para activar la instalacin. Una segunda regulacin independiente para el sistema de energa de apoyo, puede ser la constituida por un termostato clsico que, activa o desactiva el elemento calefactor elctrico incorporado en el interior del acumulador o la caldera de apoyo, siempre que la temperatura de ste descienda de los 60 C fijados, partiendo de la informacin que le da el par de sensores de temperatura. Todos los anteriores sensores pueden ser termopares, termorresistencias o termistores y se incluyen con el regulador o el termostato.

En la instalacin que se ha tomado como tipo, la eleccin ha sido optar

por el regulador electrnico diferencial THERMOMAX SMT 400, altamente sofisticado y que proporciona al usuario control e informacin completos de su sistema. Adicionalmente, tiene un modo de servicio inteligente para la divisin automtica del calor, de tal modo que incrementa la rentabilidad de la energa solar. De forma ms pormenorizada, las caractersticas bsicas son: Extremadamente fcil de utilizar con seleccin de idioma ingls / espaol. Regulador digital diferencial para una eficiente recoleccin del calor. Indicador digital de la temperatura del colector. Indicador digital de las temperaturas de los depsitos 1 y 2. Indicador digital de la energa diariamente recogida en Kcal. Visualizacin de barras de energa instantnea recogida en KW, con

autoajuste, recuperables por usuario va interfaz de comunicaciones. Seleccin de hora / calendario. Dos temperaturas preajustables que proporcionan un sistema multiusuario.


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Incremento de temperatura ajustable entre 4 y 10C. Termostato para la proteccin del sistema contra la congelacin. Termostato de la temperatura mxima del sistema. Temperatura mxima / mnima diaria de todos sus sensores. 3 termostatos independientes de tiempo para intensificar el calor.

Exhibicin grfica de temperatura del colector y depsito, as como incremento de energa para cualquier da grabado en memoria por un perodo de 9 meses.

Exhibicin grfica de las temperaturas mximas diarias del colector y la ganancia total de energa durante las ltimas 8 semanas.

Pantalla que indica el estado actual de entradas para la verificacin del sistema.

Indicador de alarma para advertencia en caso de fallo del sensor o de excedente de temperatura.

Regulador y sensor conectables para facilidad de instalacin. Modalidad inteligente de desviacin del calor. Datos tcnicos: Elctricos Mecnicos

Voltaje 220-240 VCC Dimensiones 160mm, 100mm, 85mm

Fusible 6,3 A Peso 0,90 Kg + 0,19 KgSalidas rel Bomba 1: 2A 450 W Tipo de sensor Pelcula platino SX


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PT100 Bomba 2: 2A 450 W Compensacin 3 hilos Bomba 3: 3A 450 W Longitud cable 25m + 5m + 5m Auxiliar 1: 2A 450W Bateras PP recargable Auxiliar 2: 2A 450W Salidas totales inferiores 5,5 A 1250W

23. Intercambiador de calor

ltimo de los dispositivos que pueden conformar una instalacin de A.C.S. (pero no por ello menos importante), su cometido en traspasar el calor obtenido en el circuito primario (agua caliente con anticongelante) hacia el circuito secundario (agua para el propia consumo). Este dispositivo evita que se mezclen los fluidos de ambos circuitos, situacin totalmente necesaria dada la toxicidad del anticongelante.

Existen varios tipos de intercambiadores de calor en el mercado, siendo

los de carcasa-tubos y los de placas, los ms extendidos.


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En este curso, se ha optado por dar las caractersticas del cambiador de calor VITOTRANS 200 del fabricante VIESSMANN, demostrada su eficacia y compatibilidad con otros dispositivos, tanto de esta firma como de tantos otros fabricantes del sector. Sus caractersticas ms relevantes son las indicadas a continuacin.


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ANEXO I ESTUDIO DE ELECTROCIRCULADORES

Este breve anexo, es un estudio de los electrocirculadores o grupos de

impulsin, que actualmente estn presentes en el mercado. La informacin cotejada, proviene casi en su totalidad de la propia documentacin que estas empresas ofrecen. Las compaas fabricantes estudiadas han sido: GRUNDFOS, WILO, SALMSON, ROCA y DUB PUMPS IBRICA. Aparentemente y an a falta de datos sobre cuota de mercado, las compaas lderes por calidad y ventas son GRUNDFOS y WILO. Las restantes parecen tener menor presencia en el sector.

Desde el punto de vista tcnico, se deben distinguir segn su uso, 4 tipos de electrocirculadores: bombas principales para ACS y calefaccin; derivaciones en calderas; bucles de mezcla y recuperadores de calor. Y segn el tipo de rtor, existen 3 tipologas: de rtor hmedo, de rtor seco lineal y axial. Para las aplicaciones ms habituales relacionadas con las instalaciones de energa solar, se entiende que son las primeras (en ambos casos de tipologas) las ms habituales. Se ha elaborado un pliego de caractersticas tcnicas orientativas de lo que se considera sinnimo de bombas de buena calidad. Obviamente, no tienen porqu darse todas las


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caractersticas en todas ellas, pero s en la gama completa de producto del fabricante elegido.

Total compatibilidad para usos con agua potable o productos alimentarios; con colectores solares trmicos; con calderas de gas/gasleo/biomasa/elctricas/fuel; con bombas de calor aire/agua; con intercambiadores de calor de placas o carcasa-tubos; con sistemas de suelo radiante; y/o piscinas.

Rango de funcionamiento amplio segn uso: Temperatura T en intervalo [-25C, +140C] Presin P 20 bar Potencia P comprendida en intervalo [25W,355.000W] Caudal Q en intervalo [0,1 m3/h, 1000 m3/h]

En este sentido, es especialmente interesante asegurar el mximo

rendimiento de la bomba en las condiciones de trabajo en las cuales va a estar funcionamiento durante ms tiempo durante toda su vida til. Haciendo un estudio aproximado, parece ser que del nmero de horas de uso en 1 ao (8.760h), est funcionando 1.000 h transportando entre 0 y 20% del caudal mximo; durante 6.760 h trasiega entre un 20 y 70% del mismo; y durante las 1.000 h restantes, lleva entre 70 y 100% del caudal mximo.


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Resistencia a aguas agresivas o cidas, de incluso pH


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Innecesaria proteccin del motor o mdulo de motor protegido contra

sobrecargas (de acuerdo a IP42, IP43 e IP44 y conexin a red segn IEC387) o contra bloqueos mediante contador protector del bobinado en combinacin con rel de disparo ante sobretemperatura.

Posibilidad de recirculacin libre de agua a su travs, por efecto termosifn o gravedad, sin necesidad de que sta sea presurizada por la propia bomba.

Mnimo 2 aos de garanta. Fcil y segura conexin elctrica y puesta en marcha rpida, con

posibilidad de alimentacin monofsica (230 V) y/o trifsica estrella (400 V) o tringulo (230 V).

Arranque antibloqueo temporizado cada 24h para evitar posibles obstrucciones en caso de paradas prolongadas por escaso uso.

Alto par de arranque (gracias a condensador incorporado) y variador electrnico de seguridad.

Conmutador de velocidad giratorio accionable manualmente o mediante seal de regulador electrnico diferencial (con convertidor de frecuencia integrado), de fcil acceso y que posibilite obtener hasta 4 velocidades variables seleccionables. Con ello la bomba permite adecuarse a las necesidades de caudal en cualquier instante y conseguir un mayor confort y ahorro energtico.

Control remoto de arranque/parada bajo protocolo de comunicaciones (protegido con recubrimiento antioxidante) y conectividad entre bombas mediante infrarrojos.

Acceso monitorizado a datos de funcionamiento y mdulo de alarmas externas luminosas.


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Entradas analgica/digital, temporizadores (24h) y termostatos ajustables (35-45C) y sensor de presin diferencial incorporado.

Potencia elctrica parsita 50W o equivalente al 2% de potencia calorfica mxima.

Indicador mediante leds luminosos del sentido de rotacin del motor, de la velocidad escogida y de la tensin de utilizacin.

Posibilidad de conexin de mdulo-display en caja de bornas, de memoria no voltil para almacenamiento de datos y autoarranque tras corte de suministro elctrico.

Posibilidad de regular bomba bajo distintos criterios: P-Q; P-v; P-T y de hace purgas al dispositivo.

Cumplimiento de normas UNE-EN-1297-1. Existencia de gama de producto especfica para aplicaciones solares

trmicas. En este sentido, aparentemente slo GRUNDFOS dispone de dicha gama, cuyas caractersticas ms relevantes son:

ANEXO II ESTUDIO DE INTERACUMULADORES


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El presente estudio se ha realizado tomando un espacio muestral de 7 compaas (se considera suficiente para tener una idea acertada de lo que existe en el sector). Las empresas fabricantes o comercializadoras estudiadas han sido las siguientes: VIESSMANN, BUDERUS, SAUNIER DUVAL, JACQUES GIORDANO, GEISER GX, MASTER MV-R y AE.

Las caractersticas genricas de los dispositivos que ofrecen es ciertamente variada, toda vez que las funcionalidades de los depsitos ms pequeos (100 l p.ej., son obviamente distintos de los de mayor capacidad, 750 l). Para tratar de sintetizar la informacin de la forma ms concisa posible, a continuacin se enumera una batera de caractersticas que todo buen acumulador debera cumplir. Se recalca que no tienen porqu darse siempre todas, pero creemos modestamente que s son sinnimos de producto de buena calidad. Asimismo, recordamos tambin que el pliego de condiciones que el I.D.A.E. recomienda, es un buen punto de partida para elegir un determinado acumulador.

En primer lugar y de forma genrica, todo depsito acumulador de ACS debe cumplir la normativa UNE-EN 12897 y la Instruccin Tcnica Complementaria MIE-AP-11.

Deben ir protegidos por proteccin catdica de nodo permanente de magnesio con indicador de desgaste del mismo.


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Deberan permitir la posibilidad de incorporar nodos y rectificadores de corriente inducida anticorrosin (constituidos por sistema de corriente impresa, rectificador automtico, electrodo de referencia, nodo de titanio activado de 10 aos de vida y con distribucin homognea por la interioridad del depsito mediante pletinas presoldadas), si existen tuberas de cobre (que puedan descargar iones Cu2+ ) con recirculacin de agua o cuando sus calidades sean:

dureza>30; [cloruros]>100mg/l; [sulfatos]>100mg/l; 5000cm


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Acero vitrificado de doble capa al vaco para evitar oxidacin a altas temperaturas y aguas agresivas en volmenes inferiores a 1000l.

Acero con tratamiento epoxdico o mineralosinttico de calidad alimentaria, compatible con la temperatura de trabajo y proteccin catdica aplicada y de calidad garantizada como evitar su despegue (disbonding) a pH elevados.

Acero inoxidable recomendable AISI 316L estabilizado al titanio, de alta resistencia a la corrosin y compatible higinicamente con productos alimentarios.

Acero galvanizado en caliente de alta calidad con proteccin catdica.

Acero con tratamiento trmico, recubrimiento interno de tefln o hidrofln (PTFE) y esmaltado de 2 capas.

0, 1 2 serpentines (tubos helicoidales lisos o corrugados) de acero inoxidable para intercambio de calor con disposicin tal que permita evacuar aire hacia arriba y agua hacia abajo, y tendidos hasta el fondo del depsito para una correcta distribucin del calor en el proceso de intercambio trmico con el agua fra.


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Deberan permitir la posibilidad de incorporar resistencia elctrica de apoyo monofsica/trifsica de entre 2 y 6 kW con termostato/acuastato de doble seguridad incorporado, conectable a regulador electrnico diferencial y limitado a 95C, ya sea como energa de apoyo a generacin de ACS o a sus mltiples combinaciones: calefaccin, climatizacin de piscinas y/o refrigeracin mediante equipos de absorcin.

Deberan incorporar patas ajustables de nivelacin. Deberan permitir incorporar bomba de calor El ndice de rendimiento del mismo NL tendra que estar comprendido

entre 1,4 y 2,7. Debe permitir la posibilidad de interconexin de acumuladores entre s

en serie o paralelo. Debe habilitarse la posibilidad de alcanzar un mnimo de 55-60C, y

recomendable 70C para aniquiliar cultivos de legionella, bien por el propio aporte solar en verano, bien por aporte energa auxiliar en invierno, al menos una vez por semana.

Podran incluir panel de control incorporado con termostato o centralita. Deben incorporar vlvulas de seguridad taradas a presin y purgador

de gases de ubicado al menos a 30 mm por encima del manguito roscado de salida de ACS por parte superior del depsito.

Las garantas de los fabricantes oscilan entre 5 y 10 aos. Las presiones de trabajo mximas deben ser de hasta 10 bar. La gama de producto debe comprender desde los 100 l hasta los 1000 l

de capacidad e incluso superiores. Los pesos de los mismos, pueden oscilar desde 60 kg hasta 450 kg de peso en vaco.

Comercialmente hablando, se est imponiendo el disponer de una presentacin cromtica de distintas tonalidades: plata, blanco, rojo

Buderus comercializa un innovador sistema patentado de intercambio de calor, consistente en un tubo transmisor de calor troncocnico, que mediante un ingenioso sistema de clavetas de silicona, permite obtener rpidamente agua caliente a alta temperatura de forma estratificada, y


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que posteriormente aporta calor al resto del depsito mediante el principio de calentamiento al bao Mara.

Si el peso del conjunto depsito + volumen de agua no es excesivo, se deberan poder plantear instalacin del mismo en varias posiciones (colgado de pared, de pie, horizontal, apilable) si bien la posicin vertical es la que mejor garantiza la estratificacin trmica del agua caliente.

ANEXO III ESTUDIO DE REGULADORES ELECTRNICOS DIFERENCIALES

Temperaturas rango de trabajo de sondas (-10, +99C) Histresis termostatos (1, 20C)


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T (0, 15C) Tensin de trabajo 230V 10% 50/60 Hz. Bajo consumo elctrico (3 W) y potencia mxima de rel de salida de

800W o libre de potencia, proteccin contra sobretensiones o picos de intensidad y mnimo 2 aos de garanta.

Los cables elctricos deben cumplir leyes REBT, y el conjunto del sistema elctrico debe cumplir la normativa vigente IEE, incorporando toma de tierra y cumpliendo protecciones elctricas y contra derrames de agua IP21, IP30, IP40 y/o IP55.

Las sondas deben ser de platino Pt1000 encapsulables en vainas y con posibilidad de aplicar pasta termoconductora. Asimismo, la centralita debera ser capaz de incorporar sondas de alta temperatura tipo termopar (250C) o de baja temperatura para piscinas (40C).

Longitudes de cables de sonda de suficiente dimensin o fcilmente

conectables a cables ms largos (de hasta 100m con secciones de 1,5 mm2), siendo stos de material PVC o silicona resistentes a temperaturas comprendidas entre (-50, +180C).

Ubicacin del dispositivo de fcil instalacin, tipo mural, empotrable o rail din, pero siempre en estancia interior, nunca a la intemperie ni cerca de campos electromagnticos.

Memoria interna de parmetros programados aunque centralita pierda suministro de la red elctrica.

Posibilidad de conexin de instalaciones de calefaccin convencional/suelo radiante.

Carcasa de material sinttico a prueba de impactos y grado de estanqueidad 1P54.

Poco peso, pequeas dimensiones, fiable y de calidad contrastada.


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Pantalla de muestra de datos LCD retroiluminada, en blanco/negro o color, con pictogramas y animaciones del circuito solar en funcionamiento, de fcil comprensin y lectura, en lenguajes espaol/ingls.

Una de las causas que motivan la imperiosa necesidad de incorporar estos dispositivos en las instalaciones (aparte de la inequvoca necesidad de regular la instalacin solar) es cumplir con la obligatoriedad que el RITE impone para redes de ACS e instalaciones de calefaccin, ya sea tanto para usuarios particulares como bloques de viviendas. En este ltimo caso, las centralitas deben permitir una lectura automtica de contadores para facturar a abonados por la cantidad exacta de energa consumida, aumentando as la agilidad en la toma de datos y mejorando la gestin energtica de la comunidad.

Transmisin remota de datos (telemetra) mediante algn protocolo de comunicaciones: Longworks, GSM, MBUS, GMS, infrarrojos, ultrasonidos, radiofrecuencia, mdem RTB Tales medios de comunicacin se materializan en los reguladores diferenciales mediante determinadas ranuras de entrada/salida tipo bus-interface RS232, RS485, IS-bus, que permiten la necesaria conectividad para transmitir los datos almacenados por la centralita a un PC porttil o a un terminal de mano compatible con dicha centralita.

Los protocolos de comunicaciones anteriormente mencionados, deben ser abiertos y compatibles con todos los sistemas de regulacin y control del mercado, as como con posibles dispositivos futuros de gestin domtica de edificios.

Monitorizacin de parmetros en tiempo real as como memoria RAM de acumulacin de datos de hasta 1 ao, relativos a toma de temperaturas mximas y mnimas, activacin de bombas, calormetros, caudalmetros y sensores de radiacin solar, con precisiones aceptables en torno al 2% 0,1C. Dichos datos histricos deben complementarse con software especfico que permita captura de tales datos, posterior tratamiento informtico, exportacin de resultados a otros programas, almacenamiento de consumos, establecimiento de estadsticas, visualizacin de grficos comparativos, disponibles en


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todo momento por los usuarios finales o encargados de mantenimiento de tales instalaciones.

Escalabilidad del dispositivo: posibilidad de ampliar sus funcionalidades mediante mdulos de expansin externos, que permitan disponer, por ejemplo, de hasta 16 entradas (sondas de temperatura multipunto) y 12 salidas (actuadores sobre bombas, vlvulas,) adicionales.

Fcil programacin a medida del sistema o amplia seleccin de preconfiguraciones bsicas (combinaciones predefinidas colectores-depsitos-bombas), seleccionables en un entorno amigable de acceso a opciones va mens. Dicha programacin debe permitir conexiones automticas y modificacin de velocidades de giro de electrocirculadores por diferencial de temperatura, desconexiones por histresis, conectividad y/o actuacin sobre vlvulas de 2/3 vas, temporizacin de puestas en marcha programadas, termostatos, caudalmetros lo cual habilita para que las centralitas controlen conmutaciones preferenciales sobre sistemas con 2 depsitos, grupos de colectores con distintas orientaciones u en general casi cualquier combinacin de dispositivos involucrados en una instalacin solar.

Funciones de programacin contra la legionelosis (sometimiento peridico del depsito a 70C); funcin vacaciones (refrigeracin del depsito en perodos de no utilizacin del sistema; limitacin de la temperatura de obtencin del agua en colector; funcin antihielo (recirculacin agua caliente en funcin de cierta temperatura); funcin de deteccin de posibles partculas slidas presentes en circuito agua, funcin de deteccin del tubo de vaco que permita rpida identificacin


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de temperatura y funcin autodiagnstico automtico de fallos o sobretemperatura, con alarma visual o sonora.

ANEXO IV FLUJOGRAMA DE LA INSTALACIN DE ENERGA SOLAR

Tomando como instalacin-tipo la que a continuacin se muestra, se va a tratar de modelizar el comportamiento de la misma mediante un flujograma de funcionamiento. Especial inters tienen, las temperaturas que el regulador diferencial est tomando constantemente, las decisiones que toma y las actuaciones que realiza sobre bombas y sistemas de apoyo. Adems, este tipo de flujogramas es muy til en la simulacin de sistemas. Para ello, se ha empleado la nomenclatura tpica del desarrollo de programas informticos: rombos (preguntas) y rectngulos (acciones) interconectados mediante lneas con flechas. Las variables a emplear son: T: T agua caliente ERED: estado regulador EB3: estado bomba 3 Tsc : T sonda del colector EB1: estado bomba 1 Eca : estado caldera Tsd : T sonda depsito EB2 : estado bomba 2

=encendidoapagado

binarias10

.var


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ANEXO V

EJEMPLOS DE INSTALACIONES DE ENERGA SOLAR TRMICA


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