Acumulador solar.

Sin duda, la energía que se recibe del Sol no siempre coincide con las épocas de mayor consumo. Por ese motivo, si se quiere aprovechar al máximo la energía que nos concede el Sol, será necesario acumular la energía en aquellos momentos del día que más radiación existe, para utilizarla posteriormente cuando se produzca la demanda.

Lo habitual es almacenar la energía en forma de calor en depósitos especialmente diseñados para este fin. Según las características específicas del tanque de almacenamiento y los materiales con los que haya sido fabricado, podremos conseguir guardar las calorías ganadas durante más o menos tiempo; desde unas horas (ciclo de la noche al día), hasta dos días como máximo.

Uno de los factores a tener en cuenta a la hora de elegir el material del acumulador es el problema de la corrosión, ya que una de las consecuencias derivadas de este problema es que el óxido y los sedimentos favorecen el desarrollo de la legionela, por lo que es esencial evitarla. Además existen otros problemas clásicos comos son:

ƒ Posible coloración del agua caliente, lo que provoca un rechazo de los consumidores y en algunos casos disminución inaceptable de la calidad del agua.

ƒ Problemas de suministro debido a perforaciones de los acumuladores.

ƒ Costes derivados de la reparación, protección o sustitución de los acumuladores.

Existen múltiples factores que inciden en el tiempo en el que se producen los daños por corrosión en los acumuladores de agua caliente. Uno de esos factores que incide de manera notable en la velocidad de corrosión de la mayoría de materiales, es la elevación de la temperatura de trabajo. Por ello no puede decirse que exista una solución a base de seleccionar un material determinado que permita garantías en todos los tipos de agua.

La norma indica que la superficie interior de los depósitos y tuberías deberá ser resistente a la acción del agua a la temperatura de 70ºC y del cloro disuelto en la misma a concentraciones de hasta 50 ppm.

Para evitar que se produzca un ataque rápido debido a la corrosión, existen dos grandes tendencias: por un lado la construcción del acumulador con materiales como algún tipo de acero inoxidable, el cobre o algunos tipos de plásticos, y por otro lado la utilización de un revestimiento interior. Esta última solución para evitar la corrosión, por si sola no suele ser suficiente, por lo que los depósitos necesitan llevar una protección catódica para garantizar la ausencia de corrosión en el interior del acumulador durante el periodo de vida de los ánodos. Además, materiales como el acero galvanizado, muy empleado en el pasado en la fabricación de acumuladores, no son aptos para resistir la acción agresiva de una fuerte dosis de cloro o de una temperatura elevada.

El riesgo de proliferación de la bacteria de la legionela crece al aumentar el volumen de agua almacenado. Pero en el caso de las instalaciones solares, la reglamentación exige un volumen de acumulación (en los depósitos solares) de entre el 80% y el 100% del consumo diario de ACS, si el consumo es regular a lo largo de todo el año.

En los sistemas de acumulación se debe procurar que el agua esté dividida en dos capas a temperaturas diferentes: la del agua fría y la del agua caliente, separadas entre sí por una capa a temperatura intermedia (es la capa de mayor riesgo, porque estará a una temperatura ideal para la proliferación de la bacteria). El volumen de esta capa deberá ser lo más reducida posible, para que sea máximo el volumen útil del sistema de acumulación. En otras palabras: se debe favorecer la estratificación del agua, empleando depósitos cilíndricos verticales de diámetro reducido y gran altura.

Cuando un acumulador se encuentra estratificado la temperatura del mismo es función de su altura vertical, decreciendo la temperatura de la parte superior a la inferior.

La calidad de la estratificación viene dada por los procesos de: ¾ Calentamiento o carga térmica.

¾ Mezcla por circulación interna o durante la descarga térmica. ¾ Degradación por transferencia térmica.

En estos procesos tienen gran importancia la configuración del acumulador, la situación de las conexiones y las velocidades de circulación del fluido en el interior.

Para favorecer la estratificación, la entrada y la salida del depósito al intercambiador de calor se sitúan en la zona inferior de dicho depósito, de tal manera que al entrar el agua caliente procedente del intercambiador, tenderá a subir por efecto termosifón produciéndose el intercambio de calor con el agua más fría que se encuentra en el acumulador. La entrada del agua procedente del intercambiador, se situará por encima de la salida para evitar que se produzca una circulación de agua sin que haya intercambio en el acumulador.

La eficiencia de una instalación solar aumenta al hacerlo la estratificación de temperaturas alcanzadas en el acumulador porque:

¾ Cuando existe consumo de agua caliente, al estar el agua más caliente en la parte superior, es ésta la que va primero hacia el consumo consiguiéndose por tanto trasvasar el agua a mayor temperatura y retardar, en su caso, la activación del sistema de apoyo.

¾ El agua almacenada en la parte inferior se encuentra a menor temperatura por lo que el agua que va desde el acumulador hasta los captadores o el fluido de trabajo que va desde el intercambiador hacia los captadores también está a menor temperatura. En ambas situaciones la temperatura de entrada a captadores es más baja y por tanto el rendimiento de éstos aumenta.

El intercambiador de calor será exterior, con lo que los acumuladores estarán vacíos de serpentines interiores, lo que facilitará su limpieza, mantenimiento y protección.

El depósito acumulador debe tener una boca de registro y limpieza para facilitar su mantenimiento. También debe tener una válvula de vaciado en la parte más baja, para que siempre que se necesite, el depósito quede totalmente vacío. Como elemento de protección, se colocará una válvula de seguridad que evite que la instalación sufra sobrepresiones. Debe tener también sus correspondientes válvulas de corte para que, en cualquier operación que se realice (reparación, limpieza, etc), pueda ser aislado del resto de la instalación. Además, dicho depósito llevará un termómetro para poder visualizar la temperatura directamente y una sonda de temperatura que regule la circulación del fluido portador de calor por el intercambiador.

Nos vamos a valer del Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE) y sus Instrucciones Técnicas Complementarias (ITE) para poder calcular el volumen del depósito de acumulación.

Conocido el consumo medio diario de ACS (véase Tabla 3), se puede obtener el volumen del acumulador solar mediante los requisitos exigidos en el ITE 10.1.3.2,

donde se indica que las instalaciones cuyo consumo sea constante a lo largo del año, el volumen del depósito de acumulación cumplirá la condición:

M V M ≤ ≤ ⋅ 8 , 0 donde:

M: consumo medio diario de los meses de verano. M = 3.215,52 L/día. V: volumen del depósito acumulador.

Por lo tanto, el volumen de acumulación (en litros) estará comprendido entre los siguientes valores: 52 , 215 . 3 42 , 572 . 2 ≤ V ≤

El fabricante Saunier Duval nos facilita una amplia gama de acumuladores para instalaciones colectivas. Los acumuladores de acero con recubrimiento epoxidico BDLE han sido diseñado y fabricados para instalaciones que requieran un gran volumen de acumulación. Todos los acumuladores de esta gama están dotados de protección catódica con ánodos permanentes y todos disponen de boca de hombre de 400 mm según normativa vigente. Dentro de la misma escogeremos el modelo de 3.000 L de acero vitrificado con revestimiento epóxidico de calidad alimentaria (ver anexo IV).

Uno de los aspectos más importantes de los acumuladores es el dimensionado del aislamiento para evitar, en la medida de lo posible, pérdidas por transferencia de calor. Para el cálculo del espesor del aislamiento, se ha seguido el apéndice 03.1 de la ITE 03, en la que se indica que para depósitos de más de 2 m2 de superficie, el espesor del aislamiento deber ser de 50 mm. El acumulador que hemos escogido tiene una capa de aislamiento de poliuretano de alta densidad de 50 mm, libre de CFC, que cumple perfectamente con las condiciones del ITE 03.