sistemas de energía solar térmica para campings

SISTEMAS DE ENERGÍA SOLAR
TÉRMICA PARA CAMPINGS
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pítulo 11 –– IIntroducción
ntroducción ...................................
C
...............................................
.......... 66
Caapítulo
1.1
¿Por qué usar energía solar? ....................................................6
1.2
¿Por qué aplicarla en campings? ...............................................7
1.3
El proyecto SOLCAMP..............................................................7
1.3.1
Objetivo y grupos objetivo .......................................... 8
1.3.2
El consorcio............................................................... 8
1.3.3
Actividades ............................................................... 9
pítulo 22 -- S
ara C
ampings .....
istemas ssolares
olares ttérmicos
érmicos ppara
Campings
Sistemas
C
... 110
0
Caapítulo
2.1
Condiciones básicas .............................................................. 10
2.1.1
Irradiación ...............................................................10
2.1.2
Tejado y espacio para la caldera..................................12
2.1.3
Producción de agua caliente .......................................13
2.2
Componentes....................................................................... 13
2.2.1
Colectores................................................................13
2.2.2
Circuito solar ............................................................15
2.2.3
Almacenamiento .......................................................16
2.3
Sistemas ............................................................................. 17
2.3.1
Sistemas por termosifón ............................................18
2.3.2
Sistemas con uno o dos acumuladores solares ..............19
2.3.3 Sistemas con acumulador solar y acumulador para
energía de apoyo ................................................................20
pítulo 33 –– PPlanificación
lanificación yy D
imensionamiento ................
Dimensionamiento
C
.............. 2222
Caapítulo
3.1
Variables básicas .................................................................. 22
3.1.1
Fracción Solar y Eficiencia del Sistema .........................22
3.1.2
Orientación del tejado................................................23
3.1.3
Relevancia y gestión de sombras.................................23
3.1.4
Demanda de agua caliente .........................................24
3.2
Dimensionamiento ................................................................ 25
3.2.1 Reglas de cálculo para la superficie del colector y el
volumen de almacenamiento ................................................25
3.3
El software T*SOLcamp ......................................................... 26
3.3.1
Características ..........................................................26
3.3.2
Ejemplo de Cálculo....................................................27
pítulo 44 -- IInstalación
ermosolares ...........
nstalación dde
e ssistemas
istemas ttermosolares
C
......... 330
0
Caapítulo
4.1
Consejos útiles para el montaje .............................................. 30
4.1.1
Montaje de los colectores ...........................................30
4.1.2
Montaje del circuito solar ...........................................33
4.1.3
Montaje de los tanques de almacenamiento ..................34
4.2
Ejecución y mantenimiento de una instalación de ACS ............... 35
4.2.1
Procesos previos al inicio de la instalación ....................35
4.2.2
Ejecución de la instalación solar ..................................35
4.2.3
Puesta en marcha de la instalación ..............................37
4.2.4
Pruebas de recepción.................................................38
4.2.4.1.
Prueba de estanqueidad.........................................38
4.2.4.2.
Prueba de funcionamiento o calentamiento ...............39
4.2.4.3.
Prueba de libre dilatación .......................................39
4.2.4.4.
Prueba de circulación del fluido ...............................39
4.2.4.5.
Pruebas de accesorios ...........................................39
4.2.4.6.
Aislamiento de la instalación...................................39
4.2.5
Entrega de la instalación ............................................40
4.2.6
Mantenimiento..........................................................40
pítulo 55 –– C
ostes yy rrendimientos
endimientos ...............................
Costes
C
............................. 442
2
Caapítulo
5.1
Costes específicos del sistema ................................................ 42
5.1.1
Costes de los componentes y de instalación ..................42
5.2
Ayudas y subsidios ............................................................... 43
5.3
Balance energético y rendimientos .......................................... 43
5.4
Costes de generación solar y con combustibles fósiles ............... 44
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Las personas siempre han necesitado de la energía del Sol para su supervivencia.
Directa o indirectamente, toda la energía que usamos viene del Sol – irradia 15.000
veces más energía que la que usamos. Las plantas crecen con la radiación del sol, y
de esta forma producen alimento para los animales. Plantas y animales que se han
descompuesto hace millones de años sin aire, se convierten en aceite, gas y
carbón. En otras palabras – los combustibles fósiles que se usan actualmente,
representan la energía del Sol que fue almacenada en el pasado. Incluso la energía
nuclear viene del Sol – el Uranio que se usa es un producto de la explosión de una
estrella (nova) que ocurrió hace mucho tiempo.
El Sol nos da energía de dos formas: luz y calor. La gente ha usado la energía del
sol para hacer sus hogares más luminosos y calientes durante siglos. Hoy, un
equipamiento especial en hogares diseñados específicamente puede hacer más
efectiva la captación de la energía solar para dar luz y calor. Usando la energía
solar podemos hacer que nuestras casas sean más confortables, teniendo en cuenta
las muchas ventajas que tiene la energía del Sol: disminuir la dependencia de
combustibles fósiles, mejora de la calidad del aire, disminuir las emisiones de gas;
la producción y el mantenimiento de los sistemas solares estimula nuevos sectores
de trabajo y el desarrollo de empresas. Y, muy importante, el Sol no emite facturas
de energía al final del mes; una vez el equipo está instalado, la energía del Sol es
gratis.
Las dos tecnologías más populares para usar la energía son los colectores térmicos
y los módulos solares fotovoltaicos (PV).
Los colectores solares térmicos capturan el calor del sol para calentar espacios y
/o tener agua caliente sanitaria. Los colectores se instalan normalmente en los
tejados. La mayoría de los colectores solares están compuestos por cajas, marcos,
o espacios que contienen estos componentes:
ƒ
cubiertas transparentes que dejan pasar la energía solar;
ƒ
superficies oscuras dentro de los absorbedores, que captan el calor;
ƒ
materiales aislantes que evitan los escapes del calor;
ƒ
conductos o tuberías que conducen el aire o líquido caliente desde dentro
del colector hacia donde será usado o almacenado.
Los módulos solares fotovoltaicos (PV) producen electricidad a partir de la
energía de la luz solar. Probablemente conocerá las células fotovoltaicas que dan
potencia a muchos relojes y calculadoras. Las células se combinan en módulos, y
entonces producen electricidad de corriente continua (CC) del mismo tipo que la
corriente producida por las pilas. Dado que la inmensa mayoría de los hogares
tienen corriente alterna (CA), se hace necesario un ondulador para cambiar la
electricidad de corriente continua (CC) a corriente alterna (CA). La electricidad
producida por los módulos PV puede ser usada de formas diferentes como para
6
iluminación, electrodomésticos eléctricos, para dar potencia a los coches solares o
simplemente para almacenarla en un acumulador.
El uso de la energía solar es una negocio en gran expansión – en los últimos cinco
años las ventas de energía fotovoltaica ha crecido entre un 40 y un 50 por ciento
por año, mientras que la energía solar térmica crece a un 35% en Europa.
Actualmente, un 49% de la demanda de energía en Europa es usada para
calefacción y climatización, y una gran parte podría ser producida por sistemas de
energía solar térmica.
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Los campings representan una de las aplicaciones más apropiadas para los
sistemas de energía solar térmica. No sólo la demanda de agua caliente en los
campings coincide casi perfectamente con el abastecimiento de la energía solar –
durante las estaciones de Mayo a Octubre, aproximadamente se da el 75% de la
radiación anual – sino que los propietarios y clientes de los campings muestran un
comportamiento favorable hacia el medio ambiente y en la mayoría de los casos,
promotores del desarrollo sostenible a nivel local. No necesita subrayarse que los
sistemas solares térmicos en los campings sirven como un buen modelo de
demostración para los clientes, contribuyendo a que ellos se conviertan en
multiplicadores de una mayor difusión de esta tecnología. Además, los clientes de
los campings aman estar en contacto con la naturaleza. Ellos aprecian el aire
fresco, el agua limpia y un bello paisaje. Por tanto, para un camping una naturaleza
intacta es un requisito esencial para clientes satisfechos y el éxito económico.
Fig. 1 Coincidencia de irradiación solar y demanda de agua caliente en un camping
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Aunque obviamente la producción de agua caliente por sistema termosolar es una
solución económica especialmente para campings, la utilización de sistemas
termosolares en campings se da excepcionalmente, aun no está extendido. Aunque
7
hay ayudas y programas que brindan un apoyo financiero muy atractivo en muchas
regiones europeas, a veces adicional para campings, la respuesta es algo escasa.
No sólo en los países del norte de Europa sino también en regiones más al sur o de
la zona mediterránea con altos valores de la irradiación solar, los sistemas
termosolares no son un sistema común para producir agua caliente en campings.
El proyecto SOLCAMP tiene como objetivo el incremento de las instalaciones
termosolares en campings. Este proyecto está cofinanciado por la Comisión
Europea en el marco del Programa Energía Inteligente Europa, y tiene una duración
de 28 meses (desde Enero 2006 hasta Abril 2008).
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1..3
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1
Obbjjeettiivvoo yy ggrruuppooss oobbjjeettiivvoo
El proyecto SOLCAMP tiene como objetivo un incremento del uso de los sistemas
termosolares en campings. Se espera que después de la finalización del proyecto
una media de un 10% de campings de las regiones participantes se equipe con este
tipo de sistemas. El objetivo será alcanzado a través de acciones de mercadotecnia
y la introducción de las Auditorias Solares en campings como un instrumento de
consultoría estandarizado y neutral, en estrecha cooperación con asociaciones
locales y regionales de campings e instaladores. Las Auditorias Solares
suministrarán a los propietarios de campings información y datos de planificación
básicos para su establecimiento, libres de cualquier interés de productores e
instaladores. Servirá como un documento fundamental para la decisión de realizar
la inversión.
Los propietarios de campings es el principal grupo objetivo del proyecto SOLCAMP.
Las campañas de promoción para los sistemas termosolares están dirigidas a este
grupo en cada región participante.
Otro grupo objetivo son personas relacionadas con la planificación o instalación de
sistemas de calefacción. Ellos recibirán formación para que sean capaces de realizar
“Auditorias Solares”. Los cursos de formación les proporcionarán mejores
oportunidades para el intercambio de información y una participación activa en el
proyecto.
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3..2
2
Ell ccoonnssoorrcciioo
Al lado de DGS (Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie) como coordinador del
proyecto, BVCD y Valentin como socios alemanes, el resto de socios internacionales
provienen de Polonia (ECBREC), Austria (ESV), Eslovenia (ITI y ApE), Croacia
(DOOR), Italia (AGIRE, PEPS, ESCOS, APEA), España (DEPAEX) y Portugal
(ARECBA).
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1
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3..3
3
Accttiivviiddaaddeess
La puesta en práctica del proyecto SOLCAMP será llevada a cabo siguiendo los
mismos patrones en todas las regiones del proyecto. Se creará un sitio web común
para el intercambio de información y experiencias entre los socios y regiones del
proyecto, incluyendo boletines. Las principales actividades previstas son:
ƒ
Análisis de la situación actual (lista de campings interesados, de
empresas solares, esquemas de financiación, etc.)
ƒ
Establecimiento de un red local/regional con los socios participantes y
otros agentes relevantes en las distintas regiones
ƒ
Producción de una versión a bajo coste del software de simulación T*SOL
para el uso local/regional, será producida. Este software representa la
herramienta principal a ser usado por los auditores solares.
ƒ
Formación de “Auditores Solares” en cada región
ƒ
Los sistemas serán comprobados por un experto independiente según un
procedimiento común, que les hará entrega de la etiqueta SOLCAMP
Las actividades se publicarán el la página del proyecto www.solcamp.eu y en las
páginas nacionales SOLCAMP, respectivamente.
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Antes de utilizar la energía solar en campings, es necesario considerar las
condiciones pertinentes del entorno, es decir la cantidad de irradiación del lugar, la
posibilidad de montaje de los colectores sobre el tejado y del acumulador apropiado
en un espacio adecuado, y, para finalizar, la posibilidad de combinar el sistema de
calefacción existente con uno solar térmico.
2
2..1
1..1
1
Irrrraaddiiaacciióónn
Definiciones y características de la radiación solar
La energía irradiada por el sol es el resultado del proceso de fusión nuclear, en el
cual el hidrógeno se convierte en helio.
El Sol sigue “trabajando” con la misma capacidad desde hace 5000 millones de
años, de manera que podemos asumir que la radiación solar representará la fuente
de energía y vida en la tierra para los próximos millones de años. A diferencia de
los combustibles fósiles, cuyos recursos durarán solo para algunas docenas de años
(petróleo crudo) o para algunos siglos (carbón), se puede suponer que el Sol será
una fuente inagotable de energía. La radiación solar es al mismo tiempo la
fuente de la energía renovable, porque durante los próximos millones de años
alcanzará la tierra día tras día. La utilización de la radiación de la energía solar es,
al contrario del uso de combustibles fósiles (creados también por la energía del sol
en épocas anteriores, pero consumibles una sola vez e irrecuperables), un proceso
autónomo que no disminuye los recursos energéticos para las futuras generaciones.
En la práctica, la cantidad de energía de la radiación solar sobre la superficie del suelo
se expresa a través de la densidad de la radiación del flujo (irradiancia) sobre una
unidad de superficie y se denota de la siguiente manera: I – irradiancia global; Ib –
irradiancia directa; Id – irradiancia difusa. La unidad de la densidad de la radiación del
flujo solar es W/m2.
Con respecto a la energía solar, los parámetros más importantes que determinan el
potencial teórico y la posibilidad práctica de la utilización de la energía solar son:
irradiancia (valores provisionales) expresada en W/m2, e irradiación, que es la
energía de la radiación solar que alcanza la unidad de superficie del suelo durante
el tiempo especificado (hora, día, mes, año) y se expresa en J/m2 o
10
kW ⋅ h
.
m2
Irradiación
solar en España y en la Comunidad Autónoma de
Extremadura.
España es un país especialmente favorecido por la radiación solar gracias a su
privilegiada situación y climatología. La distribución de la irradiación solar en España,
que oscila entre los 3.2 kwh/m² y día de la zona más septentrional hasta los 5.3
kwh/m² y día de la isla de Tenerife, se muestra en la figura 2 diferenciando 5 zonas o
escalones de irradiación. Se puede apreciar cómo la mitad sur del país es la que más
irradiación recibe, aunque prácticamente la totalidad del territorio es privilegiada para
su aprovechamiento comparándola con el resto de Europa (figura 3).
Figura 2. Valores de irradiación media diaria
Figura 3. Irradiación anual (kWh/m2 ) según los valores del Atlas Europeo de Radiación solar
11
Dentro de España, Extremadura en una de las regiones más favorecidas por la
irradiación que recibe como así lo atestigua la figura 4, donde se pone de manifiesto el
gran potencial solar disponible en esta Comunidad Autónoma, de los más altos de
todo el país.
Figura 4: Irradiación solar anual en La Comunidad Autónoma de Extremadura expresado en
Wh/m2año
2
2..1
1..2
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Teejjaaddoo yy eessppaacciioo ppaarraa llaa ccaallddeerraa
Al principio de la planificación del sistema es importante registrar con precisión las
condiciones del sitio. Con respecto al tejado, se debe tener en cuenta los siguientes
puntos:
-
¿La superficie del tejado es suficiente para el campo de los colectores?
¿El tejado donde se deben montar los colectores está a la sombra de
árboles, partes del edificio u otros edificios?
¿Se puede caminar por encima del tejado (tejas frágiles)?
¿Podrá soportar la cubierta el peso de los colectores, más toda la
instalación?
Es necesario controlar también las siguientes condiciones, relacionadas con el
transporte y el montaje de la caldera en su espacio:
-
12
¿Altura del espacio de la instalación solar?
¿Diámetro y tamaño del acumulador inclinado?
-
¿Ancho mínimo de la puerta?
¿Cómo se transportará el acumulador solar hasta el sitio de la instalación?
Prroodduucccciióónn ddee aagguuaa ccaalliieennttee
2
2..1
1..3
3
En los campings la producción de agua caliente se gestiona generalmente a través
de un sistema central, que consiste en un calentador alimentado por gasóleo o gas
en combinación con uno o más acumuladores donde se almacenará el agua caliente
sanitaria (ACS).Cuando la distancia entre los acumuladores y las duchas es
considerable, se utiliza el sistema de retorno, de forma que obtenemos ACS nada
más abrir el grifo, con el consiguiente ahorro de agua que esto supone.
La integración de un sistema solar térmico en el sistema existente de agua caliente
requiere en muchas ocasiones una conexión a través de intercambiadores de calor
en combinación con un depósito intermedio adicional o con acumuladores de agua
caliente doméstica. En este caso, es necesario averiguar la compatibilidad de los
acumuladores existentes para la integración con el sistema solar.
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Coolleeccttoorreess
Colectores sin cubierta
El tipo más simple de colector es el que no tiene cubierta, aislante o caja,
construido normalmente con materiales plásticos y que es utilizado casi en
exclusiva para el calentamiento del agua de piscinas, permitiendo extender la
temporada de utilización de las mismas de 2 a 4 meses (figura 5).
Figura 5. Colector sin cubierta flexible
Este sistema es muy simple de implantar y su esquema es el que menos
componentes necesita como se aprecia en la figura 6:
13
Figura 6. Esquema del sistema de calentamiento del agua de la piscina
Colectores de placa plana
Es el colector comúnmente utilizado para la producción de agua caliente sanitaria
(ACS). Consiste en una serie de tubos embutidos o soldados a una placa revestida
de materiales o pintada para aumentar la absorción. En la figura 7 se representa un
colector de placa plana; por los tubos circula el fluido y todo el conjunto se
encuentra dentro de una caja aislada con una cubierta de vidrio cuya misión es la
de provocar el efecto invernadero, el cual se representa en la figura 8.
Figura 7. Esquema de un colector de placa plana
14
Figura 8. Efecto invernadero en el interior de un colector
El efecto invernadero es provocado por la selectividad del material de la cubierta, el
cual permite que la luz procedente del sol (de longitud de onda comprendida entre
0.3 y 3μm) lo atraviese. Sin embargo, al calentarse el interior del colector emite
una radiación con una longitud de onda comprendida entre 4.5 y 7.2μm, para la
cual la cubierta es opaca.
Colectores de vacío
Aunque estos colectores no son de aplicación en la mayoría de campings de
España, explicaremos brevemente en qué consisten. En estos colectores, la placa
absorbente se encuentra en el interior de un tubo de vidrio al que se le ha aplicado
un ligero vacío. De esta forma se reducen considerablemente las pérdidas de calor
debido fundamentalmente a una temperatura ambiente sensiblemente menor a la
de calentamiento del agua. Por ello estos colectores son de aplicación en lugares
fríos o para temperaturas del agua superiores a la normal para ACS (Figura 9).
Figura 9: Colectores de vacío
2
2..2
2..2
2
Ciirrccuuiittoo ssoollaarr
El calor captado en los colectores es transportado hacia los lugares de
almacenamiento por las conducciones del circuito. El sistema de transporte estaría
formado por los siguientes elementos (Figura 10):
-
las conducciones calorifugadas que transportan el fluido entre los colectores
y los depósitos.
el fluido térmico, formado por compuestos que evitan los riesgos de heladas
y corrosión que el agua corriente podría ocasionar.
la bomba de agua, encargada de impulsar el fluido a través de las
conducciones.
15
-
el intercambiador de calor, que puede ser interior o exterior al depósito y
cuya misión es la de ceder el calor del fluido de transporte hacia el agua
acumulada.
desaireadores, puntos de llenado y purga, válvulas de retención y demás
material de mantenimiento de las conducciones.
equipo de seguridad como válvulas de seguridad y vasos de expansión que
absorben las variaciones de volumen del circuito ocasionadas por cambios
de temperatura o aires
Figura 10: Distintos elementos que forman parte del circuito solar
2
2..2
2..3
3
Allmmaacceennaammiieennttoo
La energía generada en el campo de colectores debe ser almacenada pues no
siempre coinciden en el tiempo a lo largo de un día la generación y el consumo.
Aunque el perfil de producción a lo largo de los meses si coincide con la demanda
en el caso particular de los campings, solo en los meses centrales del año podremos
pretender que el 100% del ACS consumida sea de producción enteramente solar,
sin aportación de energía de otra procedencia (gas, fuel, etc.) para terminar de
calentar el agua hasta la temperatura deseada.
Al igual que las conducciones, los acumuladores emplean aislamientos de última
generación que reducen al mínimo las pérdidas durante la acumulación y permiten
que la temperatura del agua disminuya de forma muy lenta.
16
Figura 11: Típico acumulador para instalaciones solares de ACS
Los acumuladores utilizados en este tipo de instalaciones suelen ser de gran
capacidad, y su geometría y disposición vertical están diseñados para separar el
agua en su interior en función de la temperatura mediante estratificación, para
tomar la fracción más caliente para el consumo y ceder el calor captado en los
colectores a la fracción más fría, mediante intercambiadores de calor exteriores o
interiores de serpentín como el mostrado en la figura 12, aumentando así el
rendimiento del sistema.
Figura 12: Sección de un acumulador con detalle de la disposición de los serpentines
2
2..3
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S
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La producción de ACS es quizás la aplicación práctica de la energía solar que mejor
se adapta a las características de la misma, pues los niveles de temperatura que
son necesarios lograr (normalmente entre 45 y 50ºC) coinciden con los más
apropiados para una buena eficacia del colector.
17
Son múltiples y adaptables a cada caso concreto los sistemas susceptibles de ser
empleados, en función de la demanda, la energía disponible por el lugar donde se
encuentra la instalación, los horarios de consumo, el tipo de energía de apoyo a
emplear etc.
Comentaremos algunos sistemas por su gran utilización aunque no son frecuentes
en campings para centrarnos en el tipo más común para este tipo de instalaciones.
2
2..3
3..1
1
Siisstteemmaass ppoorr tteerrmmoossiiffóónn
Los sistemas por termosifón consisten en un grupo de colectores (generalmente 1 o
2) y un acumulador que usualmente va dispuesto en horizontal situado a mayor
altura que los colectores (Figura 13). Lo normal es que todos los elementos se
encuentren unidos entre sí de forma compacta. La peculiaridad de este sistema, y
la razón de que el acumulador se encuentre a mayor altura que los colectores, es
que aprovecha las diferencias de densidad debidas a la temperatura para que la
circulación del agua sea natural sin necesidad de bomba para la impulsión. Estos
sistemas son los más utilizados en viviendas unifamiliares hoy en día.
Figura 13: Funcionamiento y ejemplo de sistema por termosifón
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Fig. 14 Sistemas con uno o dos acumuladores solares
Son sistemas empleados cuando la necesidad de ACS es excesiva para un sistema
por termosifón. Cualquiera de estos dos sistemas es susceptible de funcionar o no
con energías de apoyo encontrándose la diferencia fundamentalmente en el
volumen a acumular y en el rendimiento obtenido (Figuras 15 y 16).
El primero es el típico sistema solar y es aplicable solo a campings de pequeñas
dimensiones (hasta 50 personas), Es necesario calentar el agua doméstica una vez
al día hasta los 60º C en caso de desinfección térmica.
Si el camping tiene una dimensión superior, el volumen de almacenamiento debe
ser ampliado instalando dos o más ulteriores acumuladores y realizando una
conexión hidráulica serial. Si los acumuladores están llenos de agua caliente
sanitaria, se debe efectuar también una desinfección térmica.
Figura 15: Sistema solar térmico con un acumulador donde recibe la aportación solar y la
energía de apoyo
19
Figura 16: Sistema solar térmico con dos acumuladores donde ambos reciben la aportación
solar y la energía de apoyo
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Fig. 17 Sistema con acumulador solar, acumulador de energía de apoyo y estación de agua
fría
En el caso de grandes producciones de ACS lo más recomendable es separar el
agua calentada por los colectores de la que calienta la energía de apoyo. De esta
forma, el agua precalentada en los colectores, pasa al acumulador donde reside la
energía de apoyo cuando se produce un consumo, y de esta forma la energía de
apoyo se utiliza únicamente para elevar los grados necesarios desde el
precalentamiento solar hasta la temperatura de consumo, consiguiéndose un
ahorro sobre sistemas anteriores (Figura 18).
Es destacable también que por necesidades higiénicas, el último acumulador de un
sistema de ACS debe encontrarse a una temperatura no inferior a los 60ºC, con
objeto de evitar el desarrollo de la Legionella, por lo que un ahorro extra se
20
encuentra en utilizar un acumulador para energía de apoyo de menor capacidad
que el o los acumuladores solares por lo que el volumen a mantener a 60ºC será
menor y con él, la energía necesaria.
Figura 18: Sistema con un acumulador solar y otro de apoyo
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Frraacccciióónn SSoollaarr yy EEffiicciieenncciiaa ddeell SSiisstteemmaa
El objetivo en el diseño de sistemas de producción de ACS mediante energía solar
es el de conseguir un alto porcentaje de la energía total necesaria (>60%) en el
periodo de funcionamiento del camping. Durante varios meses, el sistema de
energía habitual (combustibles fósiles o electricidad) se encontrará apagado y no
estará contaminando, por lo que ahorraremos combustible y alargaremos la vida
útil del sistema de apoyo.
La fracción solar (FS) representa la fracción imputable a la energía solar de toda la
energía necesaria para la producción de ACS, y la eficiencia del sistema (ES) es el
porcentaje de toda la irradiación global recibida por el área de colectores, que es
realmente transformada en energía útil por el sistema.
FS = Qs/(Qs+Qaux) x 100
ES = Qs/(IGA) x 100
Qs = energía aportada por el sistema solar (kWh/a)
Qaux = energía auxiliar necesaria (kWh/a)
IG = irradiancia global anual (kWh/a)
A = area colectora (m²)
La eficiencia del sistema depende de la fracción solar pues si aumentamos la
fracción solar aumentando el área colectora la eficiencia del sistema se reduce, y
cada fracción de energía que conseguimos de más, es más cara. Esta relación
puede observarse en la Figura 19:
Fig. 19: Eficiencia del sistema en función del área de colectores
22
3
3..1
1..2
2
Orriieennttaacciióónn ddeell tteejjaaddoo
La correcta orientación de los colectores es fundamental para conseguir la máxima
eficiencia. La siguiente gráfica (Figura 20) muestra la media de los valores anuales
de irradiancia (kWh/m²año) recibida por una superficie en función de la orientación.
En el eje horizontal se representan los grados de desviación del colector respecto
del sur, y en eje vertical se encuentra el ángulo de inclinación.
Figura 20: Irradiación global anual para diferentes orientaciones del colector
En la gráfica se puede observar como una desviación sobre el ángulo de inclinación
provoca un descenso mayor de la eficiencia que una desviación con respecto al sur.
En España, para una instalación que se encuentre activa todo el año, la inclinación
correcta es de 10º más que la latitud del lugar (de esta forma podrán captar más
irradiancia difusa en los meses en los que no sea suficiente solo con la energía
solar), y en cualquier caso de cara al sur geográfico.
Debido a las conexiones hidráulicas, no es común el uso de seguidores solares.
3
3..1
1..3
3
Reelleevvaanncciiaa yy ggeessttiióónn ddee ssoommbbrraass
La sombre reduce el rendimiento del sistema termosolar. Para tener en cuenta el
efecto de la sombra en la superficie de recepción (casas, árboles, etc.), diferentes
métodos pueden ser utilizados. Además de métodos gráficos y fotográficos, el
método más común y apropiado para los campings es la utilización de un programa
informático a modo de hoja de cálculo.
Varios softwares de cálculo están provistos de simuladores de sombras, por
ejemplo el T*SOL, Getsolar, Sundi. Después de determinar los ángulos de elevación
y azimut de objetos importantes, la influencia de las sombras puede ser
directamente calculada con la ayuda de un sistema de simulación. Este método
suministra unos resultados más precisos que los métodos mencionados
anteriormente. En el caso de T*SOLcamp (ver capítulo 3.3) el efecto de la sombra
puede ser considerado a través de la selección de uno de los escenarios de sombra
ofrecidos.
23
Deemmaannddaa ddee aagguuaa ccaalliieennttee
3
3..1
1..4
4
El consumo de agua caliente por parte de los clientes de un camping es una
variable clave para la planificación del sistema, y si no puede ser calculado, se
deberá estimar de la forma más precisa posible.
No solo es de interés la cantidad de agua caliente, también el perfil de consumo de
este agua es de vital importancia.
Cuando se determinan los requisitos, debemos realizar un pequeño estudio sobre
las posibilidades de ahorro de agua caliente (por ejemplo grifos con cierre
automático, duchas con alcachofas que repartan mejor el agua, cisterna con
sistema de dosificación, etc.). Con una temperatura menor del agua (45ºC es un
valor razonable) reduciremos significativamente el consumo de energía y la
inversión necesaria para la instalación).
Sin embargo, no es fácil estimar de forma precisa el consumo de agua caliente en
un camping, ya que existen grandes diferencias considerando el número y
distribución de los turistas y plazas permanentes, equipamiento sanitario diferente
(más o menos lujo), etc.
Si se conoce el consumo de energía para la producción de agua caliente, la cantidad
de agua caliente al año puede ser recalculada a través del siguiente procedimiento:
QHW = Efos x f x
sys
VHW = QHW / (cw x dT)
QHW = cantidad de energía necesaria (kWh/a)
Efos = consume de combustible al año en m³ para gas o en litros para diésel)
f = factor de intercambio para convertir m³ de gas o litros de diesel en kWh
sys
= eficiencia del sistema de calefacción (-)
VHW = cantidad de agua caliente (l/a o kg/a)
cw = capacidad de calor específico del agua (= 1.16 Wh/kgK)
dT = diferencia de temperatura entre el agua caliente y fría (K)
24
Ejemplo:
El consumo de gas para producir agua caliente es de 7.500 m³ por año. La
temperatura del agua caliente (temperatura de almacenamiento exigida) es
de 55ºC, y la media del agua fría es de 15ºC. El sistema de calefacción está
compuesto por una caldera con una eficiencia del 80%.
QHW = 7.500 m³/a x 10 kWh/m³ x 0,8 = 60.000 kWh/a
VHW = 60.000 kWh/a / (1.16 Wh/kgK x 40 K) = 1.293.000 kg/a
= 1.293 m³/a
Si no hay datos disponibles del consumo de energía, la experiencia muestra que la
media diaria de consumo de agua caliente en un camping varía entre 15 y 30 litros
(60ºC) por plaza y día. Una media de 20 litros (60ºC) al día puede ser una primera
suposición.
3
3..2
2
D
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o
El objetivo del dimensionamiento de un sistema termosolar para un camping es el
determinar el área apropiada de colectores y el volumen de almacenamiento, para
cubrir la demanda de agua caliente durante los meses de verano a través de una
fracción solar alta de aproximadamente un 75%.
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3
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3..2
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La experiencia ha demostrado que la siguiente determinación de la superficie del
colector y volumen de almacenamiento del acumulador, cumple con el objetivo
global de un alto grado de fracción solar sin producir grandes excedentes en los
meses más calurosos:
0,2 - 0,3 m² colector plano por plaza
50 - 100 litros de volumen de almacenamiento del acumulador por m² de
área de colector
Esto regla basada en la experiencia es útil para un primer chequeo, pero en ningún
modo debe sustituir a un estudio más riguroso. Un cálculo más preciso puede ser
realizado con un software como T*SOLcamp (ver capítulo siguiente).
25
3
3..3
3
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T*SOLcamp es el más rápido y fácil programa de diseño para sistemas
termosolares de ACS. Ha sido desarrollado en el marco del programa SOLCAMP por
el socio alemán Valentin Energiesoftware GmbH. Es la elección correcta para los
Auditores Solares que necesitan una herramienta fiable para diseñar sistemas
termosolares de forma rápida y precisa. Un número de sistemas diferentes puede
ser seleccionado para el abastecimiento del agua caliente. El programa es de fácil
manejo (user-friendly), guiándote a través de unos simples pasos con diálogos
mostrados de forma clara, permitiendo trabajar de forma rápida y eficiente.
3
3..3
3..1
1
Caarraacctteerrííssttiiccaass
Con T*SOLcamp puede usar los símbolos en una barra de navegación sencilla que
permite ir directamente a las distintas pantallas del programa. Puede también usar
los botones “continuar” y “atrás” para trabajar a través del programa desde el
principio hasta el final, así no es posible obviar ninguna entrada de registro.
T*SOLcamp ofrece una selección de cuatro sistemas diferentes de cálculo. Para el
suministro de agua caliente, hay un sistema de termosifón, un sistema bivalente
(de doble serpentín) con un tanque de almacenamiento, un sistema de dos
tanques, uno solar y un acumulador, así como un sistema a gran escala.
T*SOLcamp es un herramienta de planificación fiable que calcula el área de colector
y el volumen del tanque de almacenamiento, de tal forma que se eviten errores de
dimensionamiento. El número de colectores, seleccionados de entre cinco tipos
diferentes, es determinado a través de la entrada de los requisitos de agua caliente
o el número de plazas del camping.
T*SOLcamp tiene una gran selección de datos climáticos para lugares de Europa y
del mundo. Después de introducir la inclinación y la orientación, un detallado
sistema de cálculo es realizado para los componentes seleccionados del sistema. El
sistema se basa en algoritmos de cálculo del T*SOL®.
T*SOLcamp crea un informe de proyecto simple para los clientes con una
presentación de los datos del sistema y los resultados, así como una vista
preliminar del mismo. El informe puede ser impreso o enviado por correo
electrónico como un archivo adjunto en formato pdf.
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3
3..3
3..2
2
Ejjeemmpplloo ddee CCáállccuulloo
Se propone un ejemplo de un sistema termosolar para camping que ha sido
calculado en Vilanova i la Geltrú (Barcelona).
Los resultados del cálculo han sido los siguientes:
Fig. 21: Resumen del cálculo efectuado a través de T*SOL camp
27
Fig. 22: Datos del proyecto y componentes de la instalación
28
Fig. 23: Resultados mensuales del cálculo
Los resultados del cálculo son los siguientes:
Área del colector: 48 m²
Número de acumuladores solares: 1
Volumen total de los acumuladores solares: 3.500 litros
Volumen del tanque auxiliar de agua caliente: 2.000 litros
El sistema de energía solar térmica diseñado tiene una fracción solar de un 47
%. El coeficiente de rendimiento del sistema solar es de aproximadamente un 49
%.
La realización de sistema de energía solar térmica diseñado permitirá reducir el
consumo de energía del camping en 6,5 m³ de gasoil. Esto lleva a una reducción
de emisión de gases de CO2 en aproximadamente 17300 kg por año.
29
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La ubicación final del colector, de las tuberías y del depósito debe ser acordada con
el cliente. La ruta de transporte para el colector debe ser establecida, los
componentes sensibles asegurados (por ejemplo, a través de una instalación de
cristal bajo la ruta de transporte, o usando tablas para proteger al montaje en el
tejado de objetos que puedan caer), y los caminos bloqueados cuando se considere
oportuno. Es aconsejable que los materiales y las herramientas necesarios para la
instalación se guarden en un lugar protegido (siempre que sea posible).
4
4..1
1..1
1
Moonnttaajjee ddee llooss ccoolleeccttoorreess
En principio, los colectores pueden ser:
ƒ
Montados sobre un techo inclinado
ƒ
Integrados en el tejado
ƒ
Establecidos sobre un techo plano o una superficie libre
Montaje sobre un techo inclinado
Fig. 24: Colector de placa plana montado en el tejado de un camping
Las ventajas de la instalación en un tejado inclinado son las siguientes:
30
ƒ
Instalación rápida, simple, y más barata
ƒ
La superficie del tejado permanece cerrada
Las desventajas de la instalación en el tejado inclinado son las siguientes:
ƒ
Carga adicional en el tejado, (aproximadamente 20-25 kg/m² de la
superficie del colector para colectores planos, y 15-20 kg/m² para
colectores de vacío
ƒ
El impacto visual, que no es muy atractivo
ƒ
Las tuberías instaladas en parte sobre el tejado (influencia del tiempo,
daño producido por pájaros, etc.)
Integración en un tejado
Fig. 25: Integración en un tejado
Las ventajas de la integración en el tejado son las siguientes.
ƒ
No existe una carga adicional sobre el tejado
ƒ
Visualmente es más atractivo,(la cubierta del tejado puede ser fabricada
en diferentes colores)
ƒ
Las tuberías son colocadas debajo de la cubierta
ƒ
Se ahorran tejas.
Las desventajas de la integración en el tejado son las siguientes:
ƒ
Los materiales y el montaje son más costosos
ƒ
La superficie del tejado es ”atravesada”, creando puntos débiles
ƒ
Existe la posibilidad de necesitar transportar de vuelta las tejas que
sobran (mayor coste)
ƒ
Es un sistema menos flexible: ya que las estructuras de la cubierta deben
de estar a una determinada distancia de ventanas y chimeneas
31
Montaje sobre un techo plano
Fig. 26: Montaje sobre un techo plano
En principio, los colectores sobre techo plano deben ser colocados en un ángulo
apropiado. Para este propósito, las estructuras sobre tejado plano están disponibles
en acero galvanizado o aluminio con los correspondientes ángulos ya establecidos.
Ya que la superficie de los colectores está expuesta al viento, debe ser asegurada
de posibles alzadas, caídas o deslizamientos. Hay tres formas de hacerlo:
ƒ
Contrapuntos (bordes de hormigón, canales de grava, dados de hormigón
en los apoyos rellenos de grava). Aproximadamente 100-250 kg/m² de
superficie de colector para colectores planos y 70-180 kg/m² para tubos
de vacío (máximo 8 metros de altura del montaje sobre el nivel del suelo,
de acuerdo a la altura del edificio); para más altura deberemos aumentar
las cargas.
ƒ
Aseguración con cuerdas. La condición para utilizar este sistema es la
disponibilidad de puntos de fijación apropiados
ƒ
Anclaje al tejado plano. Un determinado número de soportes son
atornillados al tejado y sellados. Las piezas de anclaje son fijadas a estos
soportes, sobre las cuáles descansan los colectores montados
En cada caso, la fuerza de anclaje del tejado debe ser comprobada con
anterioridad.
Para la instalación horizontal de colectores de tubos de vacío, hay dos opciones de
alineación de los colectores:
ƒ
Tubos longitudinales hacia el ecuador, absorbedor horizontal
ƒ
Tubos transversales hacia
aproximadamente en 20-30º
el
ecuador,
absorbedores
ajustados
Las ventajas son:
32
ƒ
Instalación rápida y simple (bajos costes de instalación)
ƒ
No hay costes de estructura
ƒ
No hay que penetrar el tejado para los puntos de fijación
ƒ
Baja carga en el tejado debido al peso ligero de los contrapuntos, por
tanto menores cargas del viento
ƒ
En el caso de edificios protegidos (forman parte del patrimonio cultural o
arquitectónico), el campo colector debe ser instalado de tal forma que no
sea visible
Las desventajas son:
ƒ
Altos costes de los colectores de tubos de vacío
ƒ
Menor rendimiento cuando el sol está a bajo nivel
4
4..1
1..2
2
Moonnttaajjee ddeell cciirrccuuiittoo ssoollaarr
Los materiales que hayan sido probados debidamente y las técnicas de conexión
usadas para la calefacción clásica y accesorios sanitarios, pueden ser utilizados
para la instalación del circuito solar, siempre y cuando cumplan los siguientes
requisitos.
ƒ
Puedan alcanzarse temperaturas superiores a los 100ºC
ƒ
El fluido solar es una mezcla de agua-glicerina en proporción 60:40
ƒ
Los ajustes son montados externamente.
Otros puntos a tener en cuenta.
ƒ
Con tan altas temperaturas, no todos los tubos de plástico pueden resistir
ƒ
Glicol en contacto con zinc da lugar a la formación de barro
ƒ
El uso de tubos de acero es posible en principio, pero es muy costoso de
tratar (soldarlos, curvarlos, cortarlos, ensartarlos, aplicar cáñamo). Son
usados para grandes sistemas termosolares
ƒ
Tuberías corrugadas de acero inoxidable son raramente usadas. Son
usadas principalmente para la auto-instalación, y en este caso es posible
hacerlo sin soldarlas. En cualquier caso es mucho más caro que la tubería
de cobre
ƒ
Las tuberías de cobre están empezando a ser populares para pequeños
sistemas. Los sistemas comunes de conexión son de soldadura dura y
blanda.
La soldadura blanda está permitida hasta una temperatura permanente de 110ºC.
Para temperaturas más altas, la soldadura dura es la más frecuente.
Otras técnicas de conexión son:
ƒ
Ajustes de presión. Usando una pinza de presión, los ajustes de presión
(hechos de cobre con elementos sellados de EPDM) no puede ser
quitados, y están conectados a las tuberías de cobre. Esta técnica es
también usada para tuberías de acero inoxidable
ƒ
Abrazadera de conexión. Esto es una conexión atornillada desmontable,
que es fiable y resistente a la temperatura y al glicol
¿Qué tiene que ser considerado cuando se instalan las tuberías?
ƒ
Seleccionar los recorridos más cortos posibles
ƒ
Dejar la menor longitud posible de tuberías al exterior (altas pérdidas de
calor, aislamiento térmico más caro)
ƒ
Tener suficiente espacio para retroalimentar el aislamiento térmico
ƒ
Prever opciones
accesibilidad)
ƒ
Asegurarse que el sistema ha sido vaciado completamente
de
ventilación
(un
número
suficiente
con
buena
33
ƒ
En el caso de largos recorridos de tuberías (desde aproximadamente 15
metros) instalar curvas de expansión
ƒ
Prever aislamiento acústico
Nunca se debe olvidar el aislamiento térmico. El calor obtenido en el colector tiene
que ser conducido al tanque de almacenamiento con las menores pérdidas posibles.
El aislamiento térmico de las tuberías es por lo tanto muy importante. Factores
esenciales son:
ƒ
Suficiente espesor de aislamiento (hasta DN20: 20 mm, desde DN22
hasta DN35: 30 mm, para un diámetro mayor el espesor del aislamiento
es igual a la anchura nominal de la tubería con la conductividad termal, λ
= 0,04 W/mK)
ƒ
Sin huecos en el aislamiento (también conexiones aislantes, conexiones a
los tanques, etc).
ƒ
Selección conveniente del material (resistencia a la temperatura, la
irradiación y el clima, valores bajos de capacidad de calor)
4
4..1
1..3
3
Moonnttaajjee ddee llooss ttaannqquueess ddee aallmmaacceennaammiieennttoo
La capacidad de carga del suelo tiene que ser considerada (el peso del acumulador
incluyendo el volumen del agua). Si el tanque de almacenamiento está en el techo,
éste tiene que ser reforzado o la carga distribuida si es necesario.
El diámetro del tanque es restringido por la puerta más pequeña en el camino del
lugar de la instalación. El aislante térmico desmontable es una ventaja, así el
tanque de almacenamiento es más estrecho y puede ser transportado más
fácilmente. Los tanques esmaltados son sensibles al impacto. La altura del tanque
está determinada por la altura del lugar de instalación, porque las aguas residuales
o las tuberías de calefacción pueden reducir la altura. La dimensión del tanque
cuando está inclinado también tiene que ser considerada.
Si existe alguna duda sobre la mejor opción del sistema a emplear, consultaremos
al servicio técnico del productor. Esto es siempre mejor que tener que modificar
posteriormente el sistema cuando se detecta que no funcione correctamente.
Nunca olvidar el aislante térmico. Aparte de usar un material de alta calidad (valor
k de aproximadamente 0,3 W/m²K). Es importante asegurar una instalación
correcta:
ƒ
Usar aislante térmico para la base del tanque
ƒ
Usar un aislamiento que ajuste perfectamente
ƒ
Reforzar la cubierta superior con un espesor de al menos 15 cm
Se debe asegurar un aislamiento sin huecos en las conexiones de las tuberías,
bordes y tapones.
34
4
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2
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4..2
2..1
1
Prroocceessooss pprreevviiooss aall iinniicciioo ddee llaa iinnssttaallaacciióónn
Una vez obtenida la conformidad del cliente y habiéndose fijado de común acuerdo
por ambas partes una fecha para el comienzo y la conclusión de los trabajos, el
instalador deberá planificar todo el proceso de montaje, desde la posibilidad de
contratación de personal eventual hasta el acopio de material.
Al ser conocedor el instalador de las exigencias contenidas en el proyecto y de las
características propias de la instalación (mediante una primera visita de estudio y
toma de medidas), así como la de todos los productos y materiales que
intervendrán en la misma, puede comenzar a trabajar sobre planos, tomando
medidas y realizando un primer esquema de lo que va a ser el proceso de la
instalación. Este primer esquema deberá ser comprobado in situ antes de darlo por
definitivo, mediante una nueva visita al lugar de la instalación.
Normalmente las obras de infraestructura de albañilería (base de hormigón,
bancadas, etc.) deben efectuarse por el constructor de la obra civil, y no por el
instalador de energía solar, por lo que éste deberá comprobar al término de dicha
obra civil que todo está correctamente terminado para acomodar la instalación solar
propiamente dicha.
En cuanto a la provisión de los materiales, el instalador debe elegir componentes de
marcas acreditadas y, en su caso productos homologados que ofrezcan las
máximas garantías posibles pues es el propio instalador el primer responsable en
caso de fallo de alguno de los componentes y éste ha de exigir a su vez Al
fabricante o distribuidor las garantías necesarias, las cuales deben quedar
perfectamente especificadas y avaladas por escrito antes de confirmarse el pedido.
La recepción en taller es preferible ya que se dispone de mayores facilidades para
una revisión y eventual reposición de las piezas defectuosas.
4
4..2
2..2
2
Ejjeeccuucciióónn ddee llaa iinnssttaallaacciióónn ssoollaarr
Dependiendo de la magnitud de la instalación, puede comenzarse por varias partes
simultáneamente. Así, mientras se ensambla y se fija la estructura soporte de los
colectores, otros operarios pueden proceder al tendido de las tuberías, montaje de
las bombas, conexionado del acumulador etc. La última operación que se
recomienda hacer es el montaje de los colectores, para que estén el menor tiempo
posible recibiendo radiación sin que la instalación esté funcionando.
A continuación se exponen algunas recomendaciones para el montaje los diversos
componentes:
•
La sujeción de los colectores a la estructura deberá efectuarse de tal forma
que resista las cargas de viento y la nieve, pero el sistema de fijación
35
permitirá, si fuese necesario, el movimiento del colector de forma que no
transmitan esfuerzos de dilatación.
36
•
Cada colector deberá poderse desmontar en caso de rotura o avería
efectuando sobre los adyacentes el mínimo de operaciones.
•
Para conexionar entre sí los colectores se utilizan accesorios metálicos,
manguitos flexibles o tubería flexible, debiendo en los dos últimos casos
emplear preferentemente accesorios especialmente concebidos para este
tipo de conexiones.
•
El montaje del resto de los componentes de la instalación (bomba, vaso de
expansión, válvulas, etc.) no ofrece dificultad si se siguen sus
correspondientes instrucciones. Hay que prever un fácil acceso a cada
elemento, con el objeto de poder proceder a su mantenimiento cuando se
precise, así como a su eventual desmontaje.
•
Hay que procurar que las placas de características que lleven los equipos no
permanezcan ocultas a la vista una vez montados éstos.
•
Se recomienda no instalar ninguna válvula con su vástago por debajo del
plano horizontal que contiene el eje de la tubería.
•
Se recomienda disponer una tubería de derivación con sus correspondientes
llaves, salvando aquellos elementos importantes que se puedan averiar y
necesiten ser retirados para su reparación.
•
No se instalará ninguna válvula de corte que pueda aislar válvulas de
seguridad o vasos de expansión y que permita, al mismo tiempo, que el
circuito protegido por estos elementos pueda estar bajo presión.
•
En el punto más bajo de la instalación se dispondrá de una válvula de
vaciado, de forma tal que el eventual paso de líquido hacia el desagüe sea
claramente visible.
•
Los depósitos de expansión descansarán preferentemente sobre sus propios
soportes de fijación, anclados en el suelo o en un paramento.
•
Los vasos de expansión abiertos se instalarán guardando una distancia
mínima de un metro entre su conexión al circuito y el nivel del agua.
•
El dispositivo de rebose en los vasos de tipo abierto estará diseñado de tal
forma que reduzca la evaporación al mínimo. Dichos vasos llevarán un visor
que permita comprobar en todo momento el nivel del agua.
•
Las bombas en línea se instalarán preferentemente en la zona menos
caliente del circuito, aunque evitando el punto de mínima cota del mismo.
Se posicionarán con el eje de rotación en horizontal, y el diámetro de las
tuberías de acoplamiento no será inferior al de la boca de la aspiración de la
bomba.
•
Cuando la potencia de las bombas sea superior a unos 700 vatios deberán
instalarse manguitos antivibratorios.
•
No hay que olvidar dotar a las bombas de tomas para la medición de las
presiones en aspiración e impulsión, así como de montar aguas arriba un
filtro de malla o tela metálica.
•
El termostato diferencial se instalará sobre un paramento u otro
emplazamiento adecuado y a una altura tal que resulte cómodamente visible
y manipulable.
•
El sistema eléctrico y el cableado del mismo será instalado o revisado por un
técnico electricista, siendo importante efectuar una adecuada toma de tierra.
Las conducciones eléctricas no discurrirán nunca por debajo de las
conducciones para no quedar expuestas a posibles derrames y, en cualquier
caso, se distanciarán al menos 30 centímetros de éstas.
•
Los purgadores y separadores de aire se situarán en el punto de mayor
temperatura y menor presión del sistema (generalmente a la salida de los
colectores), ya que en dicho punto el agua tiene una menor capacidad para
disolver el aire que lleve, pudiendo aparecer micro burbujas.
•
Finalmente se efectuarán las conexiones a la fuente de energía auxiliar, a la
red de agua fría y a la red de distribución o suministro.
4
4..2
2..3
3
Puueessttaa eenn mmaarrcchhaa ddee llaa iinnssttaallaacciióónn
Al término del montaje de una instalación se inicia el proceso de puesta en marcha
de la misma, lo cual implica realizar una serie de operaciones que son
responsabilidad del instalador, toda vez que las instalaciones deben ser entregadas
llenas de fluido y en marcha. Seguidamente es normal que la propiedad o las
autoridades competentes exijan la realización de un conjunto de pruebas de
recepción o comprobación del correcto montaje y funcionamiento de la instalación.
En realidad no deben confundirse ambos aspectos y en todo caso, las pruebas de
recepción son necesarias para la seguridad del propio instalador, con independencia
de alguien las exija.
A continuación se enumeran las operaciones de puesta en marcha de una
instalación:
•
1.- Limpieza de la instalación. Es conveniente realizar un primer llenado y
drenaje de la instalación con el objetivo de realizar una limpieza interior de
las conducciones y localizar posibles fugas en el mismo.
•
2.- Llenado, purga y presurizado del circuito primario. Se debe instalar
un reductor de presión y tararlo a la presión necesaria para que se alcance
la mínima presión necesaria en el punto de mayor cota de este circuito. Se
suele tarar a la máxima presión de trabajo de los colectores ya que son los
elementos más débiles. Antes de llenar el circuito, comprobaremos que la
purga de las bombas y el purgador automático situado en el punto más alto
están abiertos, que la presión del vaso de expansión en frío y en vacío es la
correcta y que todas las llaves se encuentran en su posición correcta de
apertura o cierre. A continuación llenaremos el circuito y lo presurizaremos
en frío, y por último cerraremos las purgas de aire para inspeccionar las
conducciones en busca de alguna fuga.
•
3.- Llenado y purga del circuito secundario. Este circuito quedará
normalmente presurizado por la red de suministro por lo que no serán
necesarios reductores de presión. Con anterioridad al llenado, abriremos el
purgador automático situado en la parte más alta de este circuito, y
tararemos la válvula de seguridad a la máxima presión de trabajo del
elemento menos resistente de la instalación. Comprobaremos que todas las
llaves se encuentran en su posición correcta y pasaremos al llenado y
presurizado del circuito.
37
•
4.- Comprobación eléctrica de la instalación. Para comenzar
colocaremos en posición manual todos los interruptores de las bombas,
válvulas y resistencias. Iremos conectando independiente y manualmente
cada bomba, comprobando su tensión, consumo y sentido de giro de las
mismas. Las válvulas se comprobarán midiendo la tensión que les llega,
mediante la actuación sobre el control que las gobierna de forma manual.
Las resistencias se conectarán también de forma independiente y manual,
comprobando su correcto funcionamiento. A continuación se revisará el
funcionamiento de cada uno de estos elementos pero en funcionamiento
automático, actuando sobre cada termostato, simple o diferencial, que los
gobierne.
•
5.- Ajuste del caudal de los circuitos. En los sistemas por bombeo, el
caudal de los circuitos primario y secundario se ajustará por el siguiente
procedimiento: la instalación de la bomba deberá incluir un par de
manómetros (o uno diferencial) situados a la entrada y a la salida de la
misma, con un rango de presiones similar a las generadas por ésta. Para
facilitar la regulación del caudal se utilizarán preferentemente bombas con
varias posiciones de velocidad. Cuando se utilicen bombas sin esta
posibilidad, se instalará un bypass con una llave de regulación que permita
desviar hacia la aspiración de la bomba parte del caudal; sin embargo no es
posible conocer con precisión el caudal del circuito, excepto cuando la llave
de bypass está totalmente cerrada. Cuando se utilizan bombas regulables y
con la instalación en marcha en la posición de regulación de la bomba dando
el mínimo caudal, se tomará indicación de la diferencia de presión en los
manómetros y se entrará en la curva de actuación proporcionada por el
fabricante. Si el caudal es suficiente, el circuito estará regulado, en caso
contrario se pasará a la posición siguiente de regulación y se repetirá el
proceso hasta encontrar la posición de regulación que proporcione el caudal
más cercano al de diseño.
•
6.- Equilibrado de los circuitos. Es necesario equilibrar la pérdida de
carga de los colectores a la entrada y a la salida para que todas las líneas de
colectores funcionen con el mismo caudal. Esto puede conseguirse colocando
llaves de paso a la entrada y a la salida de cada línea de colectores, y
midiendo la pérdida de carga que sufre cada línea. Regularemos las llaves
de paso hasta que por cada línea circule el mismo caudal.
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4..2
2..4
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Prruueebbaass ddee rreecceeppcciióónn
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1..
Prruueebbaa ddee eessttaannqquueeiiddaadd
Con el fin de comprobar su estanqueidad, todas las tuberías y accesorios deben
probarse bajo una presión hidrostática no inferior a 1.5 veces la presión nominal de
funcionamiento del circuito testado. Este proceso se ajustará a la norma UNE
100.151 << Pruebas de estanqueidad en redes de tuberías>>.
La prueba se realizará en cualquier caso, antes de aislar las tuberías y antes de que
éstas queden ocultas por obras de albañilería. Para esta prueba lo normal es utilizar
una bomba hidráulica manual de fontanería.
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4
4..2
2..4
4..2
2..
Prruueebbaa ddee ffuunncciioonnaammiieennttoo oo ccaalleennttaammiieennttoo
No existe una prueba simplificada universalmente aceptada. A falta de
normalización con más fundamento, puede bastar como prueba de calentamiento el
verificar que en un día claro, sin efectuar consumos de agua, las bombas arrancan
por la mañana en un tiempo prudencial, y paran al caer la tarde, obteniéndose una
elevación correcta de la temperatura del depósito.
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2..4
4..3
3..
Prruueebbaa ddee lliibbrree ddiillaattaacciióónn
Según el nuevo RITE, en su IT 2.2.4, actuaríamos de la siguiente forma: llevaremos
a la instalación hasta la temperatura de estancamiento y, durante el enfriamiento
de la instalación y al finalizar el mismo, se comprobará visualmente que no hayan
tenido lugar deformaciones apreciables en ningún elemento o tramo de tubería, y
que el sistema de expansión haya funcionado correctamente.
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2..4
4..4
4..
Prruueebbaa ddee cciirrccuullaacciióónn ddeell fflluuiiddoo
La prueba consiste en alimentar eléctricamente las bombas, bien directamente o
bien con accionamiento manual cuando éste existe, comprobando que entran en
funcionamiento y que el incremento de presión indicado por los manómetros es el
que corresponde, según la curva de actuación de la bomba. Al caudal de diseño del
circuito.
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2..4
4..5
5..
Prruueebbaass ddee aacccceessoorriiooss
Conviene comprobar que las válvulas de seguridad funcionan y que sus tuberías de
conexión a la atmósfera no están obstruidas. El proceso se realizará durante la
prueba de presión del circuito, incrementando la presión delante de la válvula de
seguridad hasta alcanzar 1,1 veces la presión de tarado, comprobando que la
válvula abre. Debe comprobarse que las válvulas de corte, llenado, vaciado y purga
de la instalación actúan correctamente.
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4..2
2..4
4..6
6..
Aiissllaammiieennttoo ddee llaa iinnssttaallaacciióónn
Solamente después de finalizadas todas las pruebas y corregidas las posibles
deficiencias, se procederá al aislamiento de la instalación. Hay que tener en cuenta
que una vez efectuado éste, si se observan fugas o cualquier otra anomalía que
obligue a desmontar algunas piezas, esto exigiría también el levantamiento del
aislante, con la consiguiente pérdida de tiempo. Así pues, es necesario dejar la
operación del aislamiento para el final.
Unas reglas básicas para una perfecta ejecución del trabajo serían:
•
Utilizar herramientas en perfecto estado, especialmente cuchillos bien
afilados y buenas brochas.
•
El adhesivo a de estar fresco.
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4
4..2
2..5
5
•
Limpiar el material de posibles restos de aceite o agua, así como del
polvo que ensucie la superficie.
•
Las coquillas que muestran forma ovalada han de rajarse siempre por
el lado más plano.
•
Aplicar medidas exactas.
•
Las juntas a pegar entre coquillas deben estar siempre sometidas a
compresión y nunca a tracción.
•
No se instalará jamás el aislamiento en elementos que estén en
servicio. Realizado el aislamiento, no poner en servicio la instalación
antes de haber transcurrido 36 horas, a fin de permitir el
endurecimiento total del pegamento.
•
El aislamiento flexible
inmediatamente.
utilizado
a
la
intemperie
se
protegerá
Ennttrreeggaa ddee llaa iinnssttaallaacciióónn
Las últimas fases de la instalación, tras completar el aislamiento, suelen ser las de
protección de las tuberías y accesorios expuestos a la intemperie con
recubrimientos y pinturas especiales, o mejor aún con envolventes rígidas de
aluminio, PVC o algún material apropiado.
El recubrimiento del aislamiento se ejecutará dejando amplios solapes para evitar el
paso de la humedad. Las juntas se sellarán de forma que el conjunto quede
impermeable e inalterable a la intemperie.
Una vez finalizadas todas estas operaciones, el instalador procederá a una última
revisión con la instalación en marcha, inspeccionando todas sus partes y
comprobando su correcto funcionamiento.
Si todo funciona correctamente, la instalación puede ser ya entregada a su titular
quién firmará la consiguiente conformidad. Previamente deberán haberse cumplido
todos los trámites y requisitos legales que pudieran existir y realizadas todas las
pruebas que el director de obra considerase pertinentes a entera satisfacción del
mismo.
4
4..2
2..6
6
Maanntteenniimmiieennttoo
Según la IT 3.3 <<Programa de mantenimiento preventivo>>, las instalaciones
térmicas se mantendrán de acuerdo con las operaciones y periodicidades
contenidas en el programa de mantenimiento preventivo establecido en el “Manual
de Uso y Mantenimiento” que serán, al menos, las indicadas en la tabla 3.1 de esta
misma instrucción (fig. 27) según su potencia térmica sea inferior o superior a
70Kw.
Será responsabilidad del mantenedor autorizado o del director de mantenimiento,
cuando la participación de éste último sea preceptiva, la actuación y adecuación
permanente de las mismas a las características técnicas de la instalación.
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Fig. 27: Mantenimiento de instalaciones térmicas
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La energía solar térmica ha visto decrecer los costes de sus instalaciones desde sus
inicios, pero actualmente y debido a la evolución tecnológica y a las nuevas
políticas ambientales como respuesta a los problemas y acuerdos que nos afectan
en la actualidad (calentamiento global, Protocolo de Kyoto etc.) la energía solar
térmica, y la solar en general, continua disminuyendo los costes, como se puede
apreciar en el siguiente gráfico (Fig. 28).
Fig. 28: Desarrollo de los costes específicos en función a la energía térmica instalada.
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5..1
1..1
1
Coosstteess ddee llooss ccoommppoonneenntteess yy ddee iinnssttaallaacciióónn
De estas dos variables que conforman el precio final de una instalación solar
térmica, el coste de los componentes es el más importante (75-80%) pero también
el más susceptible de bajar con el tiempo (Figura 29). Actualmente, la media de
costes para instalaciones de energía solar térmica de tamaño y potencia similar a
las montadas en campings, rondan los 700 euros/m2 de colector necesario para la
misma, aunque existe una variabilidad importante en función de la complejidad,
tamaño y lugar escogido para la instalación.
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Fig. 29: Factores intervinientes en el mercado tradicional español de la solar térmica.
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2
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Las ayudas en España están enfocadas hacia las subvenciones, no existiendo
ayudas fiscales en este sentido. Las subvenciones en el marco español están
reguladas por el Decreto 162/2005, y dentro de la Comunidad Autónoma de
Extremadura existe un convenio de colaboración entre el IDAE y la Junta de
Extremadura para el desarrollo del Plan de Energías Renovables, que también
facilita subvenciones compatibles con las del Decreto 162/2005.
Estas subvenciones consisten en:
•
Decreto 162/2005:
Para solar térmica con captadores (más frecuente en instalaciones para
campings), se prevé una subvención de hasta 300.51 Є/m2, con un máximo de
30.000 Є por proyecto o un 40% del mismo.
•
Convenio IDAE – Junta de Extremadura:
Se establece una ayuda pública en la inversión de hasta el 65% para instalaciones
térmicas solares de baja temperatura
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El rendimiento de una instalación solar térmica con colectores planos (los más
usuales en campings españoles) es de aproximadamente de un 35%, y una
instalación solar térmica bien diseñada y ejecutada puede llegar a cubrir hasta un
70-80% de toda la energía necesaria para la producción de ACS durante todo el
año, dado que la mayor parte del consumo coincide con la temporada de mayor
energía solar disponible.
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La generación de ACS por medio de sistemas solares no puede sustituir al 100% el
uso de los combustibles fósiles, pero si puede disminuir hasta en un 80% la
aportación de estos combustibles, como fuel, gas etc.
Como dato diremos que con grandes consumos, como los producidos en un
camping, una instalación solar térmica puede tener de un 20% a un 25% de
rentabilidad frente a los gastos que tendríamos de utilizar en exclusiva
combustibles fósiles para la obtención del ACS.
Como ejemplo podemos poner la comparativa de ahorro en viviendas si utilizamos
un sistema solar, gas o electricidad para la generación de ACS (Fig. 30).
Fig. 30: Comparativa de ahorro con térmica solar, combustibles fósiles como el gas y
electricidad.
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