Energia Solar Tèrmica

ENERGIA SOLAR TRMICAENERGIA SOLAR TRMICAENERGIA SOLAR TRMICAENERGIA SOLAR TRMICA

Sergi Bermdez Morata

CONTENIDOSCONTENIDOSCONTENIDOSCONTENIDOS1. Introduccin a la energa solar1. Introduccin a la energa solar2. Conceptos bsicos de radiacin solar3 El t d i t l i l3. Elementos de una instalacin solar4. Dimensionamiento de instalaciones 5. Tipologas y esquemas principales6 Normativa aplicable6. Normativa aplicable7. Ejemplo terico-prctico8. Mantenimiento en una instalacin9. Visita a una instalacin real9. Visita a una instalacin real

IntroduccinIntroduccinIntroduccinIntroduccin

Instalaciones de energa solar: instalaciones

n

Instalaciones de energa solar: instalaciones que transforman la radiacin solar en energa til para el consumo humano

d

u

c

c

i

energa til para el consumo humano. Dos tipologas principales segn el uso: Energa trmica

n

t

r

o

d

Energa trmica Energa elctrica (fotovoltaica)

La fuente de energa utilizada es la radiacin

1

.

I La fuente de energa utilizada es la radiacin solar que se clasifica como energa de flujo ventajas e inconvenientesj

Actualmente la tecnologa ms eficiente es la trmica con rendimientos entre el 30 y el y65%

MotivacinMotivacin de lasde las instalacionesinstalacionesMotivacinMotivacin de las de las instalacionesinstalaciones

Partic lares interesados

n

Particulares interesados: Motivaciones ecolgicas

d

u

c

c

i

Ahorro econmico Edificios pblicos: demostrativo

n

t

r

o

d

Edificios pblicos: demostrativo Edificios singulares: imagen de empresa

C t i f t d l l

1

.

I Construcciones afectadas por la ley

SituacinSituacin deldel mercadomercadoSituacinSituacin del del mercadomercado

Crecimiento del uso exponencial de la

n

Crecimiento del uso exponencial de la tecnologa solar trmica. En Catalunya: 2004: 80 000 m2 40 000 casas con ACS solar

d

u

c

c

i

2004: 80.000 m 40.000 casas con ACS solar 2010:500.000 m2 250.000 casasFUENTE: (Pla de lEnergia a Catalunya)

n

t

r

o

d

Las nuevas normativas favorecen el crecimiento TODOS los nuevos edificios

1

.

I incorporarn energa solar trmica La oferta de material solar est en

expansin y mejora (I+D) Bajan los precios del material (mercados

asiticos)

SituacinSituacin deldel mercadomercadoSituacinSituacin del del mercadomercado

n

d

u

c

c

i

n

t

r

o

d

1

.

I

RadiacinRadiacin solarsolarRadiacinRadiacin solarsolar La radiacin solar es una onda electromagntica La energa de estas ondas es proporcional a la

frecuencia: E = K f (ecuacin de PlanK)

S

o

l

a

r

K: constante de PlanK F: frecuencia [Hz = 1/s]

La longitud de onda se mide en m 0 000001 mci

n

S

La longitud de onda se mide en m = 0,000001 m Banda de frecuencia visible: 0,4 0,7 m

El S lad

i

a

c

El Sol: tiene 109 veces ms radio que la Tierra 300 000 veces ms masa fuente de energa inagotable2

.

R

a

300.000 veces ms masa fuente de energa inagotable est a 150.000.000 km y la radiacin llega en 8 minutos tiene 200.000.000.000.000 de veces la potencia de todas las

centrales del mundo.

TipoTipo dede energaenergaTipoTipo de de energaenerga La energa solar es una energa de flujo: I t bl Inagotablegratuta y de aprovechamiento local = equilibrio social

y territorial

S

o

l

a

r

yecolgica (no emite SO2, CO2, CO..., no genera

residuos)Inconvenientes:c

i

n

S

Inconvenientes: llega de forma discontnua y con poca densidadno se puede controlar (on/off)

a

d

i

a

c

no se puede controlar (on/off)equipos caros (amortizacin unifamiliar 7-12 aos)se necesita de energa auxiliar de combustin (fsil o

bi )

2

.

R

a

biomassa)

RadiacinRadiacin solarsolarRadiacinRadiacin solarsolar Constante solar media:

1.353 W/m2 La atmsfera hace de

S

o

l

a

r

filtro: reflexin, transmisin y absorcin.

c

i

n

S

La energa transmitida:Directa

a

d

i

a

c

Difusa (cambio de direccin)

La radiacin es2.

R

a

La radiacin es modificada por el entorno (tierra nieveentorno (tierra, nieve, paredes...)

Radiaci solarRadiaci solarRadiaci solarRadiaci solar La declinacin de la Tierra nos ofrece las estaciones

meteorolgicas segn la inclinacin de los rayos incidentesL t t i l bi d dS

o

l

a

r

La trayectoria solar cambia cada da La radiacin incidente cambia a lo largo del da

c

i

n

S

La radiacin disponible depende del lugar geogrfico Con cielo despejado:

2ad

i

a

c

Radiacin mxima: 750 1000 W/m2 10-20 % difusa

Con nubes:2.

R

a

Con nubes: Radiacin mxima: 200 500 W/m2 20-90 % difusa 20 90 % difusa

Valores estndar de referencia en Espaa: 1000 W/m2

RadiacinRadiacin solarsolarRadiacinRadiacin solarsolar La densidad de energa solar se mide en:

MJ/m2 o kWh/m2 o kcal/m2(1 kWh = 3,6 MJ; 1 MJ = 240 kcal)

S

o

l

a

r

Para realizar los clculos se utilizan datos de radiacin solar en das medios de cada mes

i t i li i MJ/ 2/dci

n

S

para una cierta inclinacin: MJ/m2/da Fuentes:

a

d

i

a

c

Tablas de radiacin de Censolar (para Comunidades, PCT IDAE)Atlas de Radiacin Solar de Catalunya (ICAEN2

.

R

a

Atlas de Radiacin Solar de Catalunya (ICAEN, formato digital: f-Chart)Otros... (datos experimentales extrapolando)Otros... (datos experimentales extrapolando)

RadiacinRadiacin solarsolarRadiacinRadiacin solarsolarS

o

l

a

r

c

i

n

S

a

d

i

a

c

2

.

R

a

RadiacinRadiacin solarsolarDatosDatos:

50 litros de agua a 12C 1 m2 captacin (horizontal)rendimiento global

S

o

l

a

r

rendimiento global instalacin 50%1 da de funcionamiento con radiacin global media

c

i

n

S

radiacin global mediacapacidad calorfica del agua:

1 kcal/ C / kg

a

d

i

a

c

1 kcal/ C / kg

Clculo: 14 MJ/m2/da x 1 da x 1 m2 x

2

.

R

a

16 MJ/m2/dia50% = 7 MJ de energa solar aprovechada7 MJ x 240 kcal/MJ = 1680

15 MJ/m2/dia

14 MJ/m2/dia

kcalEquivale a un aumento de 34CRADIACIN SOLAR

ANUAL MEDIA 14 MJ/m2/dia

13 MJ/m2/diaResultado:

50 litros de agua a 46CANUAL MEDIA (superfcie horizontal)

TrayectoriaTrayectoria solarsolar inviernoinviernoTrayectoriaTrayectoria solar solar inviernoinvierno

OesteAltura mxima: OesteAltura mxima:A=0 (sur)h=2513h (12h

S

o

l

a

r

13h (12h solar)

c

i

n

S

Ah

Sur Norte

a

d

i

a

c

2

.

R

a

Este

A=53h=49h (8h solar)

TrayectoriaTrayectoria solarsolar veranoveranoTrayectoriaTrayectoria solar solar veranoverano

O tAltura mxima: Oeste

S

o

l

a

r

Altura mxima:A=0 (sur)h=7114h (12h

c

i

n

S

14h (12hsolar)

Sur Norte

a

d

i

a

c

A

h

2

.

R

a

A=116

Este

A=116h=47h (5h solar)

SombrasSombrasSombrasSombras

Oeste

S

o

l

a

r

c

i

n

S

Sur Norte

a

d

i

a

c

2

.

R

a

Este

Captador solarCaptador solaro Captador solarCaptador solarTiene muchas caractersticas constructivas y de funcionamiento

diferentes que lo definen:

o

n

a

d

o

diferentes que lo definen: sistemas de aislamiento:

material aislante "al vaco"

m

e

n

s

i

o

diferentes sistemas de trasmisin de calor: radiacin solar absorcin en el absorbedor conduccin al fludo

caloportador radiacin solar absorcin en el absorbedor cambio de fase lquido/vapor

4

.

D

i

m

radiacin solar absorcin en el absorbedor cambio de fase lquido/vapor de un fludo conduccin al fludo caloportador

diferentes tamaos (1 m2 hasta los 2,6 m2...) diferentes materiales y sistemas constructivos:

o

s

/

4

absorbedor de cobre recubrimientos: pintura negra o tratamientos especiales (TINOX,...) soldadura absorbedor conductos (buen contacto) caja bien finalizada (prdidas por conveccin purga de humedades)

m

e

n

t

o

caja bien finalizada (prdidas por conveccin, purga de humedades) aislantes de calidad y gruesos apropiados

diferentes sistemas de posicin, fijacin y conexin: vertical u horizontal

3

.

E

l

e

m

conexin lateral o conexin con flexo bocas para purga (AIRE!!) y vaciado fijacin estructura estndar o estructura de construccin propia

3

Captador SolarCaptador Solaro

Rendimiento (): El rendimiento de esta "mquina viene expresada por una curva en

o

n

a

d

o

funcin del salto trmico y unos coeficientes definidosempricamente:

= [ a1 T* ] [ a2 G (T*) ]

m

e

n

s

i

o

= o [ a1 T ] [ a2 G (T ) ]

donde: o: rendimiento ptico, o eficiencia mxima a1 (o k1): coeficiente prdida trmica lineal, W/m K

4

.

D

i

m

a1 (o k1): coeficiente prdida trmica lineal, W/m K(prdidas en la superfcie del colector)

a2 (o k2): coeficiente prdida trmica cuadrtica, W/m K(prdidas en los componentes del colector)

o

s

/

4

(prdidas en los componentes del colector) G (o I): irradiacin solar o intensidad de radiacin, 800 W/m T* = (Tm Ta) / G

m

e

n

t

o

Tambin se puede aproximar a una recta con dos parmetros: = o m T*

3

.

E

l

e

m

donde: m (o UL): coeficiente de prdidas global, W/m2 Cm = [ 075 a1 ] + [ 16 (a2 o) ^05 ]

3


Certificacin de los captadores, por INTA o el CENER.Se debe pedir para realizar los clculos y para confirmar su

o

n

a

d

o

p p y phomologacin.

El fabricante debe dar parmetros bsicos como: caudal recomendado del captador [l/min l/h ]

m

e

n

s

i

o

caudal recomendado del captador [l/min, l/h...] prdida de carga [mm.c.a.] volmen de fluido contenido [dm, m...] d l t d [k ]

4

.

D

i

m

peso del captador [kg] area de absorcin [m, cm...] presin mxima de servicio [bar, atm ...]

o

s

/

4

El captador llevar una placa visible (CTE) donde conste: nombre y domicilio del fabricante y su anagrama modelo tipo y ao de produccin

m

e

n

t

o

modelo, tipo y ao de produccin nmero de serie de fabricacin peso del captador area de absorcin

3

.

E

l

e

m

area de absorcin presin mxima de servicio3


Tipos: Colector de Placa Plana; con cubierta simple o doble

o

n

a

d

o

Colector de Tubos de Vaco; de flujo directo o tubo de calor Colector de Plstico sin cubierta Colector Cilndrico o Parablico con concentrador

m

e

n

s

i

o

Colector Cilndrico o Parablico con concentrador

4

.

D

i

m

o

s

/

4

m

e

n

t

o

Nota: el CTE recomienda en ACS usar colectores con un UL< 10 W/m C

3

.

E

l

e

m

3


Curvas de Rendimientos segn el tipo de colector:

o

n

a

d

o

m

e

n

s

i

o

4

.

D

i

m

o

s

/

4

m

e

n

t

o

3

.

E

l

e

m

3

Captador solarCaptador solaro Captador solarCaptador solar Los captadores solares son elementos modulares: seo

n

a

d

o

Los captadores solares son elementos modulares: se pueden poner tantos como sean necesarios en una instalacin.

m

e

n

s

i

o

Se asocian en bateras, y a su vez, stas se unen para crear el campo de captacin.L i i t t d t d d4

.

D

i

m

Las asociaciones tanto de captadores como de bateras se pueden hacer en paralelo o en serie:

o

s

/

4

m

e

n

t

o

3

.

E

l

e

m

3

paralelo serie

Captador solarCaptador solaro Captador solarCaptador solaro

n

a

d

o

m

e

n

s

i

o

4

.

D

i

m

o

s

/

4

m

e

n

t

o

3

.

E

l

e

m

Tubos de Captador de

3

Tubos de vaco

Captador de placa plana

Estructura deEstructura de soportesoporteo Estructura de Estructura de soportesoporte

Permitir las necesarias dilataciones trmicas sin transferiron

a

d

o

Permitir las necesarias dilataciones trmicas, sin transferir cargas que puedan afectar la integridad de los captadores o al circuito hidrulico.

m

e

n

s

i

o

Tiene en cuenta la fuerza del viento: f=pSsenp: presin frontal del vientoS: superfcie del captador

4

.

D

i

m

S: superfcie del captador: inclinacin del captador

L t d j i d l t d fi i t os

/

4

Los puntos de sujecin del captador sern suficientes en nmero, teniendo el rea de soporte y posicin relativa adecuadas, de forma que no se produzcan flexiones en el captador.

m

e

n

t

o

Perfiles de acero en L (40x40x5 mm)

U d bl t

3

.

E

l

e

m

Uso de cables tensores.

3

Estructura deEstructura de soportesoporteo Estructura de Estructura de soportesoporte

Evitar traspasar con el ancoraje la cubierta del edificio (Tacoon

a

d

o

Evitar traspasar con el ancoraje la cubierta del edificio. (Taco qumico)

Cubierta Plana > Dados de hormign (40x40 cm) > deben

m

e

n

s

i

o

Cubierta Plana -> Dados de hormign (40x40 cm) -> deben permitir el desage.

Proteccin de la estructura a la corrosin:

4

.

D

i

m

Proteccin de la estructura a la corrosin:

En el interior: pinturas (minio o galvanitzado) E l t l it d i i li to

s

/

4

En la costa: galvanitzado por inmersin en caliente

Los topes de sujecin de los captadores y la propia estructura no h b b l t dm

e

n

t

o

harn sombra sobre los captadores.

Tornillera y accesorios de acero inoxidable.

3

.

E

l

e

m

y

3

Estructura deEstructura de soportesoporteo Estructura de Estructura de soportesoporteo

n

a

d

o

m

e

n

s

i

o

4

.

D

i

m

o

s

/

4

m

e

n

t

o

3

.

E

l

e

m

3

TuberasTuberaso TuberasTuberas MATERIALES (CTE): Circuito Primario:

o

n

a

d

o

COBRE: el ms aconsejable en instalaciones solaresmuy bueno tcnicamente y muy competitivodos tipos: rgido o flexible

m

e

n

s

i

o

p gfcil de manipular y fcil soldaduraaguanta la corrosinaguanta sin rebentar una o ms heladas

4

.

D

i

m

aguanta sin rebentar una o ms heladasbaja prdida de cargapara grandes instalaciones(>54mm) No cobre

ACERO INOXIDABLE: ms difcil de manipular y soldar

o

s

/

4

ACERO INOXIDABLE: ms difcil de manipular y soldarms pesadomuy caro

Circuito Secundario:

m

e

n

t

o

Circuito Secundario: COBRE ACERO INOXIDABLE (aguas muy cloradas) PLSTICOS: cualidades similares al cobre

3

.

E

l

e

m

PLSTICOS: cualidades similares al cobreej. Polietileno reticulado aguanta hasta 120Cfcil manipulacin

3

TuberasTuberaso TuberasTuberas DIMENSIONAMIENTO: i l id d i it i i 13 15 /o

n

a

d

o

mxima velocidad en circuito primario 13 a 15 m/s en circuito abierto 25 m/s

prdida de carga por metro lineal < 40 mm c a

m

e

n

s

i

o

prdida de carga por metro lineal < 40 mm.c.a. dimetro mnimo segn caudal: D = j C^035

on; D = dimetro en cm

4

.

D

i

m

C = caudal en m3/hj = 22 para tuberas metlicas

24 t b l tios

/

4

= 24 para tuberas plsticas

Se deben calcular las prdidas de carga que tiene el circuito Se pueden utilizar tablas o bacos

m

e

n

t

o

circuito. Se pueden utilizar tablas o bacos. Dimetros usuales: domstico: de 15 hasta 35 mm de D t y 1 mm de grosor

3

.

E

l

e

m

domstico: de 15 hasta 35 mm de Dext y 1 mm de grosor gran consumo: cualquiera (1 polideportivo municipal hasta 63

mm), segn instalacin.

3

TuberasTuberaso TuberasTuberas

tabla dimetros segn ca dalon

a

d

o

tabla dimetros segn caudal:

m

e

n

s

i

o

Distncia (m)

4

.

D

i

m

Distncia (m) Dimetre mnim (mm) 50 > 50

o

s

/

4 Cabal (l/h) ACER COURE

< 800 < 500 20 18

m

e

n

t

o

800 500 20 18

De 800 a 1500 De 500 a 1500 25 22

3

.

E

l

e

m De 1500 a 2200 De 1500 a 1800 32 28

de 2200 a 4500 De 1800 a 5600 50 42

3

TuberasTuberaso TuberasTuberaso

n

a

d

o

m

e

n

s

i

o

4

.

D

i

m

o

s

/

4

m

e

n

t

o

3

.

E

l

e

m

3

AislamientoAislamientoo

o

n

a

d

o

m

e

n

s

i

o

4

.

D

i

m

o

s

/

4

m

e

n

t

o

En los tramos exteriores se debe proteger el aislante

3

.

E

l

e

m

En los tramos exteriores se debe proteger el aislantecon una pintura especial para la proteccin contra los rayos UVA.

3 Tambin hay la opcin del calorifugado (chapa de aluminio), aunque es muy caro.

Bomba deBomba de recirculacinrecirculacino Bomba de Bomba de recirculacinrecirculacin

La bomba es el elemento que hace mover el fludoon

a

d

o

La bomba es el elemento que hace mover el fludo caloportador para "transportar" la energa desde el campo de captacin hasta la acumulacin.

m

e

n

s

i

o

p p Para conseguirlo consume una energa elctrica que

transforma en mecnica para vencer las prdidas de carga que sufre un cierto caudal de fludo en las

4

.

D

i

m

carga que sufre un cierto caudal de fludo en las tuberas del circuito hidrulico.

Caractersticas constructivas:

o

s

/

4

Caractersticas constructivas: normalmente de rtor humido (refrigeracin) hierro fundido: para circuitos cerrados

m

e

n

t

o

bronce o acero inox: para circuitos de ACS (cal, oxidacin) Caractersticas mecnicas: curva caudal (m3/h) vs prdidas de carga (mm c a )

3

.

E

l

e

m

curva caudal (m /h) vs. prdidas de carga (mm.c.a.) consumo elctrico y potencia pico de arranque (inst. elec.)3

Bomba deBomba de recirculacinrecirculacino Bomba de Bomba de recirculacinrecirculacino

n

a

d

o

m

e

n

s

i

o

4

.

D

i

m

o

s

/

4

m

e

n

t

o

3

.

E

l

e

m

3

AcumuladorAcumuladoro AcumuladorAcumulador Elemento donde se acumula la energa generada en

l d t ion

a

d

o

el campo de captacin: acumulacin directamente con ACS acumulacin en tanques de inercia (circuito cerrado)

m

e

n

s

i

o

acumulacin en tanques de inercia (circuito cerrado) Recibe la energa mediante un intercambiador: serpentn 1-2 m2 (interacumulador, hasta 1000 l)

4

.

D

i

m

intercambiador de placa plana externo (acer inox): calculado y ensamblado a medida (fabricantes) (a partir de 1000l)

doble envolvente (tank-in-tank) (hasta 700 l)

o

s

/

4

( ) ( ) Combinaciones

Caractersticas fsicas:

m

e

n

t

o

verticales / horizontales (estratificacin!!) mural / de pie bocas de conexin (depsito de derechas o izquierdas)

3

.

E

l

e

m

bocas de conexin (depsito de derechas o izquierdas)

3

AcumuladorAcumuladoro AcumuladorAcumulador

Aislamiento: para material con coef= 0 04 W/m2/C a 20on

a

d

o

Aislamiento: para material con coef= 0,04 W/m2/ C a 20 C (p.e. espuma rgida de poliuretano) superfcie < 2m2 30mm

m

e

n

s

i

o

superfcie > 2m2 50mm (a partir de unos 1.500 litros) si exterior: + 10 mm

4

.

D

i

m

Materiales (atencin corrosin!!): acero al carbono galvanizado en caliente: deposicin de zinc, ok

h t 60C [LAPESA 600 lit i i 851 ]os

/

4

hasta 60C [LAPESA 600 litros inercia = 851 ]. acero al carbono vitrificado: revestimiento cermico (esmaltado),

ok hasta 70C [LAPESA 500 l = 1.122 ]

m

e

n

t

o

acero al carbono con resinas epoxy: similar vitrificado pero aceptavolmenes mayores (coef. dilatacin similar al acero)

acero inoxidable: AISI 316L (Cromo-Nquel-Molibdeno) el mejor

3

.

E

l

e

m

acero inoxidable: AISI 316L (Cromo Nquel Molibdeno) el mejorpara la corrosin [LAPESA 500 l =1.636]3

AcumuladorAcumuladoro AcumuladorAcumulador Proceso de fabricacin muy delicado:

o

n

a

d

o

Proceso de fabricacin muy delicado: grandes volmenes (transporte!) soldaduras en caliente pueden estropear el material los revestimientos deben poder dilatar el acero: si no quebraduras!

m

e

n

s

i

o

los revestimientos deben poder dilatar el acero: si no quebraduras! Proteccin contra la corrosin:

corrosin depende de: T, contenido cal, sales, ... Se forma por deposicin, desgaste y oxidacin del material

4

.

D

i

m

proteccin catdica con nodo de magnesio: hasta volmenes de 1000 l, recambio anual

proteccin catdica con corrientes: sistema de polarizacin inica con CC Consumo elctrico Correx up

o

s

/

4

CC. Consumo elctrico. Correx-up Bocas y entradas:

entrada y salida ACS entrada y salida circuito solar

m

e

n

t

o

entrada y salida circuito solar boca de inspeccin purga de lodos bocas sondas

3

.

E

l

e

m

bocas sondas entrada y salida sistema convencional 3

AcumuladorAcumuladoro AcumuladorAcumulador Dimensionamiento:

o

n

a

d

o

en proporcin a los m2 de captacin y segn el desfase entre captacin y consumo.

lmites segn CTE (para ACS): entre 50 i 180 l/m2

m

e

n

s

i

o

lmites segn CTE (para ACS): entre 50 i 180 l/m el volmen del acumulador auxiliar es siempre

menor que el del solar

4

.

D

i

m

o

s

/

4

Perode de desfasament Volum dacumulador( l/m2 de collector )

m

e

n

t

o

( l/m2 de col lector )

Coincidncia entre captaci i consum De 35 a 50

Inferior a 24 hores (vivendes, hotels...) De 60 a 90

3

.

E

l

e

m

Entre 24 i 72 hores (processos industrials...) De 75 a 150

Superior a 72 hores (segona vivenda...) a calcular

3

AcumuladorAcumuladoro AcumuladorAcumuladoro

n

a

d

o

m

e

n

s

i

o

5

.

D

i

m

o

s

/

5

m

e

n

t

o

4

.

E

l

e

m

4

IntercambiadorIntercambiador dede energaenergao IntercambiadorIntercambiador de de energaenerga Donde tiene lugar el intercambio de energa trmica entre el

o

n

a

d

o

Donde tiene lugar el intercambio de energa trmica entre el circuito solar y el circuito secundario o de acumulacin.

Tipos: doble pared:

m

e

n

s

i

o

doble pared: o rendimiento inferioro poca prdida de cargao hasta 700 litros acumulacin

t

4

.

D

i

m

serpentn: o rendimiento medianoo prdida de carga no negligible (m de tubo lineal)o hasta 1000 litros acumulacin

o

s

/

4

o hasta 1000 litros acumulacin placas:

o rendimiento altoo mucha prdida de carga (mx 3 m.c.a.)

m

e

n

t

o

o necesita 1 bomba extra conjunto ms caroo Diseo modular: compuesta por placas AISI 316L + bastidoreso Diseo de fbrica: placas electrosoldadas

3

.

E

l

e

m

3

IntercambiadorIntercambiador dede energaenergao IntercambiadorIntercambiador de de energaenerga

Potencia de intercambio: Pi [W]> 500 x A [m2]on

a

d

o

Potencia de intercambio: Pi [W]> 500 x A [m ]

m

e

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o

4

.

D

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m

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s

/

4

m

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3

.

E

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3

IntercambiadorIntercambiador dede energaenergao IntercambiadorIntercambiador de de energaenergao

n

a

d

o

m

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s

i

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4

.

D

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4

m

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3

.

E

l

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m

3

VasoVaso dede expansinexpansino VasoVaso de de expansinexpansin Absorbe las variaciones de volmen del fludo del

circuito debidas a cambios de temperatura

o

n

a

d

o

circuito debidas a cambios de temperatura. El fludo del circuito aumenta su volmen, y por

consiguiente aumenta la presin del circuito, cuandose calienta

m

e

n

s

i

o

se calienta. Normalmente se utilizan los vasos de expansin

cerrados.

4

.

D

i

m

Fabricados en acero, tienen diferentes cualidadessegn el fludo que deben contener.

Tienen una cmara de gas (p e nitrogen) separadaos

/

4

Tienen una cmara de gas (p.e. nitrogen) separada por una membrana flexible.

Se debe dimensionar en funcin del volmen de fludod l i it V 10% Vm

e

n

t

o

del circuito: Vmin= 10% Vcircuito Hay otros condicionantes como: la altura, presin del

circuito, % anticongelante,...

3

.

E

l

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, g ,

3

VasoVaso dede expansinexpansino VasoVaso de de expansinexpansino

n

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o

m

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4

.

D

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s

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4

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3

.

E

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3

FludoFludo caloportadorcaloportadoro FludoFludo caloportadorcaloportador

Agua: para circuitos abiertos Poco utilizados

o

n

a

d

o

Agua: para circuitos abiertos. Poco utilizados. Problemas de corrosin con la temperatura.

Agua + anticongelante: normalmente un alcohol

m

e

n

s

i

o

g g(propilenglycol) en una cierta proporcin (%). toxicidad: P primari > P circuit ACS aumento de la viscosidad aumento prdidas de carga

4

.

D

i

m

aumento de la viscosidad aumento prdidas de carga el fludo se dilata ms baja la capacidad calorfica del fludo

o

s

/

4

baja la capacidad calorfica del fludo sube la temperatura de ebullicin

Debe escogerse la proporcin de anticongelante en fm

e

n

t

o

funcin de la temperatura mnima histrica del emplazamiento.

Utilizar un grfico T vs %

3

.

E

l

e

m

Utilizar un grfico Tcongelacin vs. %anticongelante

3

FludoFludo caloportadorcaloportadoro FludoFludo caloportadorcaloportadoro

n

a

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o

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s

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4

.

D

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4

m

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3

.

E

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3

VlvulasVlvulas yy accesoriosaccesorioso VlvulasVlvulas y y accesoriosaccesorios Vlvula de corte (manual)

Vl l d 2 ( t t ti )on

a

d

o

Vlvula de 2 vas ( corte automtico) Vlvula de 3 vas (de zona, diferentes circuitos) Vlvula mezcladora termosttica

m

e

n

s

i

o

Vlvula mezcladora termosttica Vlvula antiretorno Vlvula de regulacin de caudal - caudalmetro

4

.

D

i

m

Vlvula de seguridad (tarada a ...) Filtro de colador

P d t ti ( 150 C )os

/

4

Purgador automtico ( 150 C ) Manmetro Termmetro

m

e

n

t

o

Termmetro Vainas y sondas Alimentador automtico

3

.

E

l

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m

Presostato3

VlvulasVlvulas yy accesoriosaccesorioso VlvulasVlvulas y y accesoriosaccesorioso

n

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4

.

D

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4

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3

.

E

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m

3

CentralitaCentralita de controlde controlo CentralitaCentralita de controlde control Un termostato diferencial es el equipo electrnico ms sencillo para el

o

n

a

d

o

Un termostato diferencial es el equipo electrnico ms sencillo para el control de la instalacin para aprovechar la energa solar.

Se encarga de verificar la temperatura en los captadores y en el acumulador, y cuando debe pone en funcionamiento las bombas.

m

e

n

s

i

o

Sondas de temperatura: normalmente son PTC o NTC (cambio de resistencia en funcin de la

temperatura)

4

.

D

i

m

1 instalada dentro de la salida del captador (TC) 1 instalada en el depsito en la parte baja (TF)

Actuador: la centralita tiene un rel que se activa cuando la diferencia t l t t d d ll io

s

/

4

entre las temperaturas de sonda llega a una consigna. Se recomienda utilizar un contactor externo a la centralita para protegerla

de sobreintensidades y asegurar la duracin del rel.

m

e

n

t

o

Consigna:REL ON SI (TC TF) > 7 CREL OFF SI (TC TF) < 2 C

3

.

E

l

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m

3

CentralitaCentralita de controlde controlo CentralitaCentralita de controlde control

Hay muchos modelos de centralitas que incluyen mson

a

d

o

Hay muchos modelos de centralitas que incluyen ms opciones de control. Por ejemplo: PARADA por TF > Tmax

m

e

n

s

i

o

p ARRANQUE de sistema de evacuacin de calor si TC > 100C

y TA > Tmax ARRANQUE de bomba si TC < 5 C (antihielo)

4

.

D

i

m

ARRANQUE de bomba si TC < 5 C (antihielo) ACTIVA vlvula de zona para dirigir el fludo caloportador al

sistema de calefaccin o refrigeracin por disipador.

o

s

/

4

ARRANQUE instalaci por clula de radiacin Control de velocidad de la bomba para conseguir una

temperatura exacta del fludo caloportador.

m

e

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t

o

p p

3

.

E

l

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m

3

CentralitaCentralita de controlde controlo CentralitaCentralita de controlde controlo

n

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4

.

D

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s

/

4

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3

.

E

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m

3

DisipadoresDisipadores de calorde caloro DisipadoresDisipadores de calorde calor

Disipando el exceso de calor generado por:on

a

d

o

Disipando el exceso de calor generado por: Falta de consumo Averas o falta de corriente elctrica

m

e

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s

i

o

Sobredimensionamiento superfcie de captacin Necesarios para evitar que: Se produzcan saltos trmicos superiores a 60C entre la temperatura

4

.

D

i

m

Se produzcan saltos trmicos superiores a 60 C, entre la temperatura ambiente y la del colector

Se produzcan presiones elevadas y prdidas de fludo caloportador, obligando a su posterior reposicin

o

s

/

4

g p p Corrosiones internas por entradas de agua de la red

Ubicacin: a la salida del campo de captacin

m

e

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t

o

Tipos: AEROTERMOS: los ms utilizados en medianas y grandes

instalaciones

3

.

E

l

e

m

Disipadores de seguridad por gravedad: para pequeas instalaciones(

DisipadoresDisipadores de calorde caloro DisipadoresDisipadores de calorde caloro

n

a

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4

.

D

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4

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3

.

E

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3

ContadorContador dede energaenergao ContadorContador de de energaenerga

Mide la energa producida o consumida: Q= VCeT (kcal)

o

n

a

d

o

Mide la energa producida o consumida: Q= V Ce T (kcal) Segn CTE: obligado en instalaciones > 20 m Ubicacin:

m

e

n

s

i

o

Circuito primario (aspiracin bomba): mide la produccin solar Circuito secundario (entrada acumulador solar): mide la energa solar

aportada al usuarioF d

4

.

D

i

m

Formado por: Contador volumtrico o caudalmetro con emisor de impulsos Dos sondas de temperatura (ida y retorno)

o

s

/

4

Unidad de adquisicin y procesamiento de datos Tipos: Compacto: procesador incorporado al caudalmetro

m

e

n

t

o

Compacto: procesador incorporado al caudalmetro Mural: procesador independiente para colocarlo en pared o caja

Se recomienda colocar FILTRO en la boca de alimentacin del contador.

3

.

E

l

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3

ContadorContador dede energaenergao ContadorContador de de energaenergao

n

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4

.

D

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4

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3

.

E

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3

CaractersticasCaractersticas de los de los tipostipos de de i t l ii t l i

m

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instalacionesinstalaciones Aprovechamiento ACTIVO o PASIVO

q

u

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p Rango de temperatura: T 500 C : alta temperatura

Tipos de sistema:

o

g

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s

Tipos de sistema: equipos compactos sistema por elementos (modular)

T

i

p

o

l

o Movimiento de la energa: Termosifnico Circulacin forzada

5

.

T

Circulacin forzada Fludo caloportador: Agua de consumo (ACS)g ( ) Agua aditivada (intercambiador-ACS)

AplicacionesAplicaciones comunescomunesAplicacionesAplicaciones comunescomunes consumo domstico unifamiliar:

m

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s

ACS ACS + CALEFACCIN (suelo radiante)

q

u

e

m

ACS + CALEFACCIN + PISCINA ACS + PISCINA

y

e

s

q

consumo domstico en edificios de viviendas:ACS

o

g

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s

ACS + PISCINA (comunitaria) gran consumo:

T

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p

o

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o

ACSACS + PISCINA5

.

T

ClasificacinClasificacinClasificacinClasificacin Tipo centralizada:

m

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s

p Vivienda unifamiliar Grandes consumidores: hoteles

q

u

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m

Grandes consumidores: hoteles, polideportivos, hospitales...

Tipo distribuda: Vivienda plurifamiliary

e

s

q

Tipo distribuda: Vivienda plurifamiliar Acumulacin de ACS solar individual Acumulacin de ACS solar comunitaria

o

g

a

s

Acumulacin de ACS solar comunitariao Aporte auxiliar individual

Aporte auxiliar comunitario

T

i

p

o

l

o

o Aporte auxiliar comunitario Acumulacin de inercia comunitaria

Distribucin a acumulador individual

5

.

T

o Distribucin a acumulador individualo Distribucin con intercambiador

EsquemaEsquema BsicoBsicoEsquema Esquema BsicoBsicoEnerga solar para ACS en vivienda

if ili

m

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s

unifamiliar:

q

u

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m CALENTADOR INSTANTNEO(MODULANTE POR

y

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s

q

Campo de

(MODULANTE POR TEMPERATURA)

o

g

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s

colectores

T

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p

o

l

o

ACS 40C

5

.

T

Suministro de aguaGrupo de impulsin

CIRCUITO SOLAR O PRIMARIO

ACUMULACIN CIRCUITO CONVENCIONAL

Esquema en Esquema en edificioedificiom

a

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5

.

T

Esquema sistema Esquema sistema centralizadocentralizadom

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5

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T

Normativa en laNormativa en la construccinconstruccine

Normativa en la Normativa en la construccinconstruccin

Desde 1999 Barcelona tiene Ordenanza

l

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l Desde 1999 Barcelona tiene OrdenanzaMunicipal sobre Captacin Solar Trmicaen edificios

v

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p

l

en edificios Desde febrero 2006: Ordenanza Solar

Modificada de Barcelona (adaptacin)

m

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v

Modificada de Barcelona (adaptacin) A partir de agosto de 2006: Decret

dEcoeficincia de Catalunya

.

N

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m

d Ecoeficincia de Catalunya A partir de septiembre de 2006: Cdigo

Tcnico de la Edificacin DB HE4

6

Tcnico de la Edificacin DB HE4 Otra normativa de aplicacin: RITEIT

CTECTEe

CTECTEUsos de aplicacin, demanda para clculos

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l

energticos y contribucin solar mnima:

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CTECTEe

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CTECTEe

CTECTEl

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DecretDecret dEcoeficinciadEcoeficincia CatalunyaCatalunyaDecret Decret d Ecoeficinciad Ecoeficincia -- CatalunyaCatalunyae

Usos de aplicacin, demanda para clculos

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p , penergticos y contribucin solar mnima:

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DecretDecret dEcoeficinciadEcoeficincia CatalunyaCatalunyaDecret Decret d Ecoeficinciad Ecoeficincia -- CatalunyaCatalunyae

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OrdenanzasOrdenanzase

Ayuntamiento de BarcelonaUsos de aplicacin demanda para clculos energticos y

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l Usos de aplicacin, demanda para clculos energticos y contribucin solar mnima:

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Captador solarCaptador solarCaptador solarCaptador solare

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Estructura deEstructura de soportesoporteEstructura de Estructura de soportesoportee

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TuberasTuberasTuberasTuberase

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AislamientoAislamientoAislamientoAislamientoe

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Bomba deBomba de recirculacinrecirculacinBomba de Bomba de recirculacinrecirculacine

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AcumuladorAcumuladorAcumuladorAcumuladore

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IntercambiadorIntercambiador dede energaenergaIntercambiadorIntercambiador de de energaenergae

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VasoVaso dede expansinexpansinVasoVaso de de expansinexpansine

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FludoFludo caloportadorcaloportadorFludoFludo caloportadorcaloportadore

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VlvulasVlvulas yy accesoriosaccesoriosVlvulasVlvulas y y accesoriosaccesoriosVlvula de llenado automtico

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VlvulasVlvulas yy accesoriosaccesoriosVlvulasVlvulas y y accesoriosaccesoriosVlvula mezcladora termosttica

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Prueba de presin - Manmetro

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VlvulasVlvulas yy accesoriosaccesoriosVlvulasVlvulas y y accesoriosaccesoriosVlvula antiretorno

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Vlvula de seguridad

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Vlvula de equilibrado6

VlvulasVlvulas yy accesoriosaccesoriosVlvulasVlvulas y y accesoriosaccesoriosPurgadores

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Vlvulas de dos y tres vas

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CentralitaCentralita de controlde controlCentralitaCentralita de controlde controlTermostatos diferenciales

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CentralitaCentralita de controlde controlCentralitaCentralita de controlde controlSondas y vainas

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DisipadoresDisipadores de calorde calorDisipadoresDisipadores de calorde calore

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ContadorContador dede energaenergaContadorContador de de energaenergae

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LegionelosisLegionelosis RD 865 2003RD 865 2003e

LegionelosisLegionelosis RD 865 2003RD 865 2003l

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ConsumosConsumosConsumosConsumose

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RadiacinRadiacinRadiacinRadiacine

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ClculoClculo de m2 dede m2 de captacincaptacinClculoClculo de m2 de de m2 de captacincaptacine

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ClculoClculo hidrulicohidrulico primarioprimarioClculoClculo hidrulicohidrulico primarioprimarioe

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ClculoClculo hidrulicohidrulico secundariosecundarioClculoClculo hidrulicohidrulico secundariosecundarioe

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ClculoClculo bombasbombas dede circulacincirculacinClculoClculo bombasbombas de de circulacincirculacine

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ClculoClculo vasos devasos de expansinexpansinClculoClculo vasos de vasos de expansinexpansine

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ClculoClculo intercambiadorintercambiadorClculoClculo intercambiadorintercambiadore

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ClculoClculo disipadordisipadorClculoClculo disipadordisipadore

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Esquema deEsquema de situacinsituacinEsquema de Esquema de situacinsituacine

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MantenimientoMantenimiento dede vigilanciavigilanciaMantenimientoMantenimiento de de vigilanciavigilanciae

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MantenimientoMantenimiento dede correccincorreccinMantenimientoMantenimiento de de correccincorreccine

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Documents

Energia Solar Tèrmica