SUMARIO GENERAL
1. INTERPRETACIÓN DE PROYECTOS DE IST ... 6
2. ORGANIZACIÓN Y PREPARACIÓN DEL MONTAJE... 8
2.1 Calidad en el montaje... 9
2.1 Aprovisionamiento de materiales y puesta en obra ... 10
2.1.1 Plan de calidad ... 10
2.1.2 Medios Técnicos ... 11
3. PRESUPUESTOS DE MONTAJE... 13
4. MONTAJE DE LA INSTALACIÓN SOLAR TÉRMICA ... 14
4.1 Elementos de una instalación solar térmica ... 16
4.2 Montaje de los captadores solares térmicos... 17
4.2.1 Inclinación y alineación de los captadores e integración arquitectónica ... 18
4.2.2 Estructuras, bancadas y soportes... 20
4.2.3 Conexionado de los captadores solares... 24
4.2.4 Equilibrado hidráulico ... 28
4.3 Montaje del sistema de intercambio ... 30
4.4 Montaje del sistema de almacenamiento ... 32
4.5 Montaje de las bombas circuladoras ... 37
4.5.1 Condiciones de montaje de bombas circuladoras ... 39
4.6 Montaje del circuito hidraulico ... 40
4.7 Montaje de Válvulas ... 42
4.8 Montaje del sistema de apoyo... 44
4.9 Circuito de recirculación... 45
4.10 Montaje del sistema de medida, regulación y control... 46
4.10.1 Montaje del Termostato diferencial ... 47
4.10.2 Montaje de Controladores programables ... 53
4.10.3 Configuración con acumulación solar centralizada ... 64
4.10.4 Configuración con acumulación solar individual ... 67
4.10.5 Medición y seguimiento... 69
4.10.6 Monitorización ... 70
5. MAQUINARIA Y HERRAMIENTAS EMPLEADAS EN EL MONTAJE ... 72
5.1 Herramientas para el mecanizado de tuberías... 73
5.2 Desplazamiento e izado de materiales y equipos... 74
6. MONTAJE DE LA INSTALACIÓN. ... 75
6.1 Preparación y replanteo de las instalaciones... 75
7. DOCUMENTACIÓN DE LOS MATERIALES. ... 77
8. CALIDAD EN EL MONTAJE... 77
9. PARTES E INFORMES. ... 78
BIBLIOGRAFIA Y WEBGRAFÍA... 80
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RESULTADOS DE APRENDIZAJE
Planifica montajes de instalaciones solares térmicas especificando sus fases y determinando los recursos previstos.
Aplica técnicas de montaje de instalaciones solares térmicas justificando la secuencia de las operaciones y describiendo los procedimientos para su control.
TECNICAS PROCEDIMIENTOS Y APTITUDES
Seleccionar la información relevante para el montaje de instalaciones solares térmicas de entre los documentos del proyecto o memoria técnica.
Identificar los diferentes componentes de la instalación, localizando el emplazamiento previsto.
Especificar los procesos de montaje implicados. Establecer y secuenciar las fases de montaje. Determinar los recursos necesarios.
Elaborar los planes de montaje.
Planificar el aprovisionamiento de materiales y la puesta en obra. Elaborar presupuestos de montaje.
Elaborar los manuales de instrucciones para la instalación de equipos. Realizar el replanteo de la instalación.
Realizar operaciones de mecanizado y conformado empleadas en el montaje de instalaciones solares térmicas.
Realizar operaciones de roscado, abocardado, soldado, y otras técnicas de unión empleadas en el montaje de instalaciones solares térmicas.
Controlar el montaje de estructuras, bancadas, soportes y sus sistemas de fijación. Controlar las operaciones de montaje y conexión de captadores.
Controlar las operaciones de montaje y conexión de los sistemas de acumulación, intercambiadores, circuladores y sus tuberías de interconexión.
Controlar las operaciones de montaje y conexión de los sistemas eléctricos y de control. Establecer las condiciones de interconexión con otras instalaciones de apoyo.
Establecer los puntos críticos y los criterios de control de calidad del montaje.
Redactar los criterios de aplicación en los planes de seguridad, protección ambiental y calidad en el montaje de la instalación solar térmica.
CONCEPTOS
Interpretación de proyectos de instalaciones solares térmicas.
Organización y preparación del montaje. Técnicas de planificación estratégica.
Especificaciones metodológicas para el montaje de captadores, intercambiadores y equipos hidráulicos.
Especificaciones metodológicas para el montaje de tuberías, circuladores y resto de componentes del sistema de distribución.
Especificaciones metodológicas para el montaje de los sistemas de control. Aprovisionamiento de materiales y puesta en obra. Planificación logística. Presupuestos de montaje.
Manuales de montaje de la instalación.
Maquinaria y herramientas empleadas en el montaje. Preparación y replanteo de las instalaciones.
Estructuras, bancadas y soportes. Geometría y esfuerzos, cálculos básicos. Acciones de viento y nieve. Sistemas de anclaje y fijación. Técnicas de montaje de estructuras. Integración arquitectónica.
Obra civil: Desplazamiento e izado de materiales y equipos.
Técnicas y operaciones de ensamblado, asentamiento, alineación y sujeción.
Aplicación de las técnicas y operaciones de mecanizado, conformado y unión, roscado, abocardado y uniones soldadas en el montaje de equipos e instalaciones.
Técnicas y operaciones de orientación, inclinación y alineación de captadores. Montaje de los diferentes elementos de una instalación solar térmica.
Calidad en el montaje. Pliegos de prescripciones técnicas.
Documentación técnica del trabajo. Documentación de los materiales. Partes e informes.
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INTRODUCCION
1. INTERPRETACIÓN DE PROYECTOS DE IST
Resultado de aprendizaje: Seleccionar la información relevante para el
montaje de instalaciones solares térmicas de entre los documentos del proyecto o memoria técnica.
Cuando un instalador se enfrente al montaje de una instalación de energía solar de térmica, deberá manejar la documentación que siempre viene acompañada y la cual contiene todo lo que se debe hacer.
Así pues, en primer lugar se va a estudiar los documentos que definen una instalación solar. En su elaboración, debes prestar mucha atención, ya que se trata de un trabajo de oficina preparatorio del trabajo de campo que se vaya a realizar. Si haces un buen planteamiento vas a evitar situaciones en el montaje que necesiten improvisación o pérdidas de tiempo, las cuales se habrían resuelto en oficina en menos tiempo, más cómodamente y por lo tanto con menor coste económico real.
A la hora de abordar una obra de energía solar térmica este planteamiento puede ser estudiado mediante dos tipos de documentos legales: el Proyecto y la Memoria Técnica. La elección de uno de estos dos tipos de documentos viene impuesto por la legislación vigente para este tipo de instalaciones. Dicha legislación es el Reglamento de
Instalaciones Térmicas en Edificios (RITE) en su Artículo 15. Documentación técnica de diseño y dimensionado de las instalaciones térmicas. Esta documentación es
necesaria para la presentación en el servicio territorial de industria para el alta de la instalación. El Reglamento hace esta separación en función de la potencia que va a tener la instalación:
Potencias menores de 5 kw. No se necesita la elaboración de ningún documento. Potencias entre 5 y 70 kw. Se necesita Memoria Técnica
Potencias superiores a 70 kw. Es necesaria la redacción de un proyecto.
Estas distinciones son a nivel general para instalaciones de producción de Calor o Frío para la climatización de los locales. En el caso de la energía solar térmica se pueden utilizar colectores solares para:
El apoyo de calefacción,
La generación de frío con máquinas de absorción y colectores solares, preferentemente de tubos de vacío.
La preparación del Agua Caliente Sanitaria (ACS), siendo su uso obligatorio desde la entrada en vigor del CTE (Código Técnico de la Edificación) y recogido en su Documento básico de Ahorro de energía HE 4 (Contribución solar mínima de agua caliente sanitaria).
_________________________________________________________________________________________ En cuanto a los sistemas solares y el ACS, el reglamento indica que tampoco es necesaria la presentación de una memoria técnica para instalaciones menores de 70 kW consistentes en sistemas solares compuestos de un único elemento prefabricado, así como aquellos sistemas consistentes en termos eléctricos, calentadores instantáneos o calentadores acumuladores.
Debes tener presente que para el cálculo de la potencia térmica de una instalación, en la realidad no solo existen instalaciones aisladas (para un solo propietario), sino que se tiene en cuenta la existencia de edificios con múltiples instalaciones unitarias. Para estas, el reglamento indica que la documentación a presentar vendrá determinada por la suma de las potencias totales del edificio. Esta potencia se refiere a la suma de la potencia de los generadores unitarios instalados en el edificio, y que en el caso de la solar térmica corresponde a los generadores de apoyo (calderas o bombas de calor).
Por otro lado, en el RITE en el segundo apartado del Artículo 2. Ámbito de Aplicación se contempla la obra desde otro punto de vista: Obra de Reforma y Obra Nueva.
En el caso de la obra nueva hay poco que explicar ya que su propio nombre indica el tipo de trabajo que se realizará en edificios de nueva construcción, ya sea en solares nuevos
o con demolición del edificio existente. Fig. : Oficina técnica
Sin embargo en el caso de que se disponga ya de una instalación antigua y se someta ésta a una reforma, deberá cumplir con el nuevo reglamento. Como reforma se entiende aquella obra en la que se cambie una instalación con respecto a la documentación con la que fue dada de alta en industria siendo estos casos: Los Añadidos a la instalación, la sustitución de los equipos de la instalación, el cambio de tipo de energía y el cambio de uso del edificio. En este caso ocurrirá lo mismo que en el caso anterior, pero en caso de que no tengamos potencias que sumar se tomará como potencia la multiplicación de la superficie de apertura de campo de los captadores solares instalados por 0,7 kW/m2.
Cuando tengas que manejar los documentos de una instalación de un edificio nuevo de cierta entidad que necesite la redacción de un proyecto por un arquitecto, puede suceder que debido a la complejidad de las instalaciones que se necesitan para su correcto funcionamiento, se haya contratado la redacción del proyecto específico de instalaciones, incluido en el proyecto general del edificio, a un ingeniero industrial.
La estructura documental del proyecto de edificación viene definido en el CTE en su
Artículo 6 Condiciones de Proyecto y el de instalaciones en la norma UNE 157001:2002.
Pero en todo caso si existe este proyecto específico de solar térmica es aquí donde todo vendrá definido y por lo tanto es este el documento a estudiar, sin perder de vista el proyecto general de edificación en el que se encuadra la instalación.
Para los proyectos de instalaciones la norma UNE indica como documentos básicos de proyecto: Índice General, Memoria, Anexos, Planos, Pliego de Condiciones, Estado de Mediciones y Presupuesto.
En el caso de que no exista proyecto específico de instalaciones, la instalación vendrá definida en los distintos elementos que incorpora el proyecto general de edificación. Por lo que en este caso, lo más interesante para estudiarlo es buscar los capítulos correspondientes a la instalación solar térmica en cada uno de estos elementos: ya sean memoria, planos, mediciones o pliegos de condiciones.
Una vez identificada la documentación, estudiarás la misma, teniendo en cuenta el proyecto original en cuanto a coordinar lo que se va a montar con el resto de unidades de obra para que no haya interferencias, tanto en obra como en el uso de la vivienda.
2. ORGANIZACIÓN Y PREPARACIÓN DEL MONTAJE
Antes de empezar a montar hay que tener muy claros los costes que van a suponer todas las operaciones a realizar. Deberás tener en cuenta la mano de obra, los materiales y los medios técnicos que se van a utilizar en la obra, sin olvidar los Costes Indirectos. Y a todo esto aplicarle el Beneficio Industrial (BI) que se pretende obtener de la obra y el IVA que hay que aplicar.
Antes de comenzar con los trabajos, debes preparar documentación para hacer el seguimiento de la obra. Esto es, debes preparar el control de los materiales y la ejecución, así como los medios técnicos y auxiliares que se van a usar.
El control de materiales y ejecución, está regulado tanto en el RITE como en el CTE. Y en cuanto a los medios Técnicos nos basaremos en el RD 1215/1997 de 18 de julio por el que
se establecen las disposiciones mínimas de seguridad y Salud para la utilización por los
trabajadores de los equipos de trabajo.
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2.1 Calidad en el montaje
A partir de la aprobación del CTE y del RITE del 2007 se debe establecer un control de calidad que implica una gestión detallada de los materiales tanto de su recepción en obra como de la conservación de los mismos para incluirlos en los certificados finales de instalación, fines de obra de edificación y libros del edificio.
¿Alguna vez te has fijado en los sellos de calidad que tienen los productos? En el caso de los materiales de construcción e instalaciones existe un sistema que debes conocer para poder verificarlo. Lo siguiente que debes realizar es comprobar la certificación de conformidad. Esta se hará según las condiciones que indiquen las normas que le correspondan. Para poder hacer esto dependerá si estas estudiando un proyecto o bien estas haciendo el estudio que posteriormente servirá de base para cumplimentar la memoria técnica.
El proyecto deberá venir con un plan de control de la calidad, y deberá traer la relación de Normas exigibles para dicho control. En el caso de que esto no sea así deberás notificarles al Director de Obra y Director de Ejecución de la obra que no existe la documentación necesaria para realizar dicho plan. Y posteriormente deberás conseguir la documentación necesaria para cada material.
Por lo tanto lo primero es saber lo que es exigible, el RITE en su artículo 18 Condiciones
de los equipos y los materiales, especifica estos requisitos. El problema es saber que le
corresponde a cada uno de ellos. Esto debe venir expuesto en el pliego de condiciones si existe proyecto. En caso de que lo tengas que elaborar, deberás realizar una labor de investigación que consistirá en obtener de las mediciones y presupuesto un listado de materiales y ver que norma le es exigible para elaborar el posterior plan de calidad. A continuación se expone el listado de normas que se le aplican a dicho material:
Normas UNE, emitidas por AENOR.
Marcas o sellos de otros países miembros de la Unión Europea.
Marcas o sellos del Espacio Económico Europeo, o en Turquía, siempre que se reconozca por la Administración pública competente que se garantizan un nivel de seguridad de las personas, los bienes o el medio ambiente, equivalente a las normas aplicables en España.
2.1 Aprovisionamiento de materiales y puesta en obra
En la recepción de los materiales de obra ¿Como vas a gestionar la recepción de los mismos? ¿Es necesario que los materiales que se van a utilizar traigan "papeles"? ¿Cuales son esos papeles? Como ves, son muchas preguntas las que se pueden plantear en relación a la recepción de materiales de obra y aún más cuando se conoce como suelen funcionar los suministros a obra.
En este apartado se va a responder a estas preguntas, y ver que documentación te puede ayudar a realizar este requisito legal de forma correcta.
En la gestión de la recepción de materiales de obra hay que tratar con múltiples suministradores, algunos tendrán capacidad técnica para facilitarnos la documentación requerida, pero en otros casos tratarás con pequeños almacenistas a los que no suele resultarles sencillo conseguir los certificados exigidos a los materiales que venden. Aun así es necesario que hagas el esfuerzo de conseguir la documentación. La mejor manera es firmar en el contrato de suministro que el pago de las facturas están condicionados no solo con la recepción del material sino también con la entrega por parte del suministrador de la documentación que le vas a requerir y que viene definida en el pliego de condiciones técnicas o el plan de control de calidad que se plantee para la obra.
El correcto control de los materiales te va a ayudar a poder mantener las garantías de la instalación, y en caso de avería justificar la elección de los materiales usados y el cumplimiento de los requisitos técnicos que tenía el proyecto o memoria técnica.
El primer requisito a exigir es que todos los equipos y materiales que vamos a usar lleven el marcado CE. La marca CE puede considerarse como el pasaporte para el comercio del producto dentro de los países de la Unión Europea. De todas maneras poseer dicho marcado no garantiza la calidad del producto. Realmente es un requisito mínimo de comercialización por lo que el no tener ni siquiera dicho marcado, (cuando el material que estemos recibiendo tenga que ostentarlo) es condición más que suficiente para su rechazo.
2.1.1 Plan de calidad
Una vez identificados los materiales y sabiendo que norma les vamos a exigir, tenemos que saber que papel es exactamente el que necesitas. El cumplimiento de las normas UNE se puede hacer por dos caminos:
_________________________________________________________________________________________ Declaración de conformidad.
Certificado de calidad.
La Declaración de Conformidad es un documento que elabora el fabricante con su propio departamento de calidad de la empresa. En él se Declara, es decir, se asegura de manera fehaciente, que el material que vende cumple las condiciones expuestas en la norma y lo hace mediante un documento firmado.
Sin embargo, el Certificado de Calidad tiene un nivel de exigencia más alto y en el cual el fabricante ha contratado los servicios de un órgano de certificación externo a la propia empresa, que se encarga de ensayar las características exigidas y dar fe de su cumplimiento. Una vez comprobado esto, esta entidad otorga su sello de calidad asegurando pues las condiciones óptimas del material.
A la hora de recibir los materiales estos vendrán acompañados de la documentación, y además esta documentación será única para cada uno de las entregas. Por lo que, en función de estos requerimientos, elaborarás un plan de calidad que consistirá en una lista de chequeo o una base de datos, que incluya:
1. Identificación del material y Garantía con nº de serie, lote.
2. Declaración de conformidad: consiste en una declaración firmada por parte del fabricante diciendo que se cumplen los requerimientos del anexo ZA de la norma UNE que le corresponda.
3. Certificado de Calidad: Emitido por una Entidad Homologada que asegura el cumplimiento de las condiciones de la norma gracias a los ensayos realizados por dicha entidad.
4. En su caso la Marca o Sello del Espacio Europeo o de Turquía.
5. Resultado de los ensayos realizados por nosotros (mediante una empresa especializada) si no puede acreditar su idoneidad con ninguno de los puntos anteriores.
Para recopilar esta información no te vale con la etiqueta del material, ya que aunque recoge toda esta información, te tiene que dar el documento emitido por persona física, y firmada por ella. Esta documentación junto con los Libros de uso y mantenimiento de los equipos instalados (calderas, controles...) se recopilará a lo largo de la obra para incorporarla al certificado final de obra y al libro del edificio.
2.1.2 Medios Técnicos
Por medios técnicos debes entender todas aquellas herramientas, andamios, grúas, etc. que van a ser utilizadas para poder realizar el montaje de la instalación solar térmica.
La Ley 31/95 de Prevención de Riesgos Laborales, integra la gestión de la prevención en todos los trabajos, y mediante el RD 1215/1997 de 18 de julio, que establece las disposiciones mínimas de seguridad y salud para la utilización por los trabajadores de los equipos de trabajo, es donde se regula que condiciones tienen que cumplir los medios técnicos que se van a usar en obra.
Por lo tanto, deberás elaborar un plan de control de los medios técnicos a utilizar en la obra, mediante otra lista de chequeo en la que comprobarás la documentación necesaria antes de ser usada en obra.
Fig. : Izado de los captadores solares con una grúa
La normativa de utilización establece que solo se pueden usar en obra maquinas legalmente comercializadas, es decir, que lleven el marcado CE. Esta vez a la obtención de este marcado va asociado la Certificación de conformidad. Esta certificación suele estar asociada a todos los equipos de reciente construcción.
Aunque lo normal es que todos vengan con dicho marcado CE, puede darse el caso de que en el caso de tener que usar un equipo visiblemente antiguo (el marcado CE aun no existía), debes exigir la Puesta en Conformidad de dicho equipo con las condiciones que se le exigirían para la obtención del marcado. Esta puesta en conformidad la realizará una empresa especializada.
Es muy importante exigir el manual de instrucciones de los equipos a utilizar para poder distribuirlos a los operarios autorizados para su uso, puesto que hay que facilitarles una copia con estas instrucciones que deberán conocer antes de darles la autorización para el uso del equipo.
En algunos casos puede ser necesario dar al trabajador una formación específica para el uso del equipo y las medidas de seguridad que debe tomar, además del manual con las condiciones antes expuestas.
Todo esto que se ha tratado debe quedar registrado y por lo tanto junto a cada máquina deberá venir asociada la siguiente lista de documentos:
Marcado CE.
Manual de Instrucciones.
Listado de las personas autorizadas en la obra para el uso del equipo. Por cada operario autorizado:
_________________________________________________________________________________________ o Declaración firmada en la que asegura el conocimiento del manual de
instrucciones.
o En caso de haberse realizado formación específica el certificado de aprovechamiento por parte del organismo que haya impartido dicha formación. o Esto no excluye la presentación por cada operario de la formación obligatoria
específica para el puesto que desarrolle en Prevención de Riesgos Laborales. Por último si por la duración de los trabajos hay que establecer un plan de mantenimiento
en virtud de lo expuesto en el manual de instrucciones de la máquina, deberíamos recogerlo también en esta documentación.
3. PRESUPUESTOS DE MONTAJE
En este apartado no vas a ver como elaborar un presupuesto, pero si has de tener en cuenta que en función del tipo de obra, este presupuesto tendrá mayor o menor entidad. En general hay tres maneras de hacer un presupuesto:
Presupuesto total de la obra.
Presupuesto con partidas globales o capítulos completos. Presupuesto por partida de obra.
Presupuesto total de la obra: En este tipo de presupuesto se da un precio cerrado por el
total de los trabajos a realizar, de forma que una vez hayas calculado los costes de materiales mano de obra y medios auxiliares (sin olvidar otros tipos de costes indirectos), le añades el Beneficio Industrial (BI) que se quiere obtener y el IVA que le tenemos que repercutir, obteniendo el presupuesto general que es el que se le va a entregar al cliente como precio cerrado.
Este tipo de presupuesto solo es recomendable para pequeñas obras en las que si hay errores no van a existir grandes desviaciones. En el caso de instalaciones solares térmicas este tipo de presupuestos es muy recomendable para el montaje de equipos compactos unitarios ya que no existen gran cantidad de partidas de obra.
Presupuesto con partidas globales o capítulos completos: En este tipo de presupuesto
se desglosa en grupos de partidas de obra, que podrían incluirse en un solo capítulo dentro de un presupuesto. Como ejemplo podrías establecer las siguientes partidas globales de obra para una instalación solar:
1. Instalación de Captadores.
2. Instalación de los equipos hidráulicos.
4. Instalaciones eléctricas y de control.
5. Medios Auxiliares y Seguridad de Obra.
6. Pruebas y ensayos de las instalaciones.
Para cada una de estas partidas actuarás como en el caso anterior calculando los costes de materiales mano de obra y medios auxiliares, y prorratearemos los Costes Indirectos (CI) de la empresa entre todas las partidas. Una vez hecho esto las sumarás para hallar el total y añadirle el Beneficio Industrial a obtener y el IVA.
Este tipo de presupuesto es útil para pequeñas y medianas instalaciones. Es buena solución en el caso del uso de Memorias Técnicas o pequeños proyectos.
Presupuestos por partida de obra: Este tipo de presupuesto es el que se usa en los
proyectos y lógicamente en todas las grandes obras, donde se valora cada partida de manera separada. Cada partida corresponde a un trabajo determinado en el que se consume una cantidad de material de mano de obra y de medios auxiliares, descritos mediante sus precios unitarios descompuestos.
Para hay que tener una cierta experiencia. Existen programas informáticos que se usan para realizar mediciones y presupuestos de este tipo y que gestionan librerías de partidas de obra prediseñadas que luego cada uno modifica para su proyecto específico. Una vez seleccionada la partida a usar se efectúa la medición de esta, es decir, si la partida es: Instalación de colector térmico, marca CCCC y modelo MMMM con todas sus conexiones etc. y se van a montar 4, pues esa es la medición. Al sumar todas las mediciones y sus precios, ya que las partidas están valoradas, nos sale el presupuesto general que es al que le aplicamos otra vez el BI, los CI y el IVA.
4. MONTAJE DE LA INSTALACIÓN SOLAR TÉRMICA
Una vez que ya has preparado toda la documentación para hacer un seguimiento adecuado de la obra, llega la hora de visitar el lugar donde se va a montar la instalación.
Has de tener en cuenta que, independientemente de que sea obra nueva o bien una obra de reforma, en la visita a la misma deberás realizar la toma de gran cantidad de datos muy importantes para la ejecución. Y aunque tengas planos de proyecto o bien del estado actual del edificio, es muy importante comprobar in situ todo lo que vas a necesitar saber para acometer la instalación de forma correcta.
_________________________________________________________________________________________ Cuando llegues al lugar de la instalación una de las primeras cuestiones a tener en cuenta es la comprobación de la orientación. El ideal es orientar los colectores al sur, cuestión que no siempre será posible
Esta dirección se puede marcar mediante una brújula magnética o bien mediante algún dispositivo GPS. La orientación por GPS siempre es más exacta ya que no depende de las posibles interferencias magnéticas que puede llegar a sufrir una brújula. Además esta última nos indica el norte magnético y no el geográfico que es el que nos interesa para optimizar la alineación de los captadores. Actualmente es muy fácil hacer esto ya que gran cantidad de móviles (que siempre llevamos encima) poseen este sistema de orientación y nos pueden indicar esta alineación.
Fig. : Croquis del lugar de la instalación
Una vez en el lugar también has de comprobar donde se disponen todas las acometidas y puntos que se van a necesitar para enlazar nuestra instalación. Estos elementos serían:
Acometida eléctrica para la alimentación de los equipos.
Acometida de agua para el llenado de la instalación solar, y otros probables usos tales como la limpieza de los colectores en operaciones de mantenimiento.
Conexión con los puntos de consumo del edificio, teniendo en cuenta el tipo de instalación que nos ocupe.
Los puntos de desagüe, tales como sumideros para poder realizar un vaciado controlado de la instalación o bien conducir hacia allí los desagües de las válvulas de seguridad instaladas.
Es conveniente que todos los datos obtenidos en esta visita los tomes sobre una copia del plano de cubierta que tengas, efectuando si es necesario las correcciones realidad-plano que existan. Si no dispones de él deberías elaborar un croquis general acotado con la distribución de los elementos de cubierta y su posición.
4.1 Elementos de una instalación solar térmica
La aplicación más utilizada de una instalación solar térmica es la producción de ACS (Agua Caliente Sanitaria). Para ello en el captador solar térmico es donde tiene lugar la conversión de la energía radiante del sol en energía térmica que se transfiere al fluido que circula por el interior del captador, normalmente agua mezclada con anticongelante (fluido primario). Este fluido primario es utilizado como elemento caloportador encargado de transferir la energía térmica absorbida en los captadores solares, al agua contenida en un acumulador (fluido secundario). Esta transferencia se realiza mediante un intercambiador separando el circuito primario por donde circula el fluido primario, del circuito secundario por donde circula el agua que será utilizada para consumo (ACS).
Dicho sistema se debe complementar mediante un sistema convencional, que garantice la demanda de agua caliente en todo momento. En la siguiente imagen se presenta el esquema básico de una instalación solar térmica en la cual se distinguen los siguientes subsistemas:
Fig. 1: Esquema básico de una instalación solar térmica
Sistema de captación formado por uno o varios captadores que transforman la radiación solar incidente en energía térmica de forma que se calienta el fluido de trabajo que aquellos contienen.
_________________________________________________________________________________________ Un sistema de acumulación constituido por un depósito que almacena el agua caliente
hasta que se precise su uso y donde en su interior o fuera, se dispone del sistema de
intercambio que realiza la transferencia de energía térmica captada desde el circuito
primario, al agua del circuito secundario (agua caliente que se consume).
Un sistema de circulación constituido por tuberías, bombas, válvulas, etc., que se encarga de conducir el movimiento del fluido caliente desde el sistema de captación hasta el sistema de acumulación y desde éste a la red de consumo.
Un sistema de regulación y control que fundamentalmente se encarga de asegurar el correcto funcionamiento del equipo, para proporcionar un adecuado servicio de agua caliente y aprovechar la máxima energía solar térmica posible. Por otro lado, puede incorporar distintos elementos de protección de la instalación.
Un sistema de energía auxiliar utilizado para complementar el aporte solar suministrando la energía necesaria para cubrir la demanda prevista, garantizando la continuidad del suministro de agua caliente en los casos de escasa radiación solar o consumo superior al previsto.
4.2 Montaje de los captadores solares térmicos
El elemento principal de toda la instalación solar es el captador y por esto has de poner especial cuidado en la preparación de su montaje ya que una instalación defectuosa puede suponer un rendimiento muy malo de toda la instalación.
La primera consideración que debes tener es la extensión que ocupan estos captadores solares, puesto que en una instalación grande puede ser especialmente problemático. Así pues, si se han tomado todas las medidas correctamente no debería haber ningún problema, no obstante, lo primero que debes hacer es comprobar que dispones de suficiente espacio libre para montarlos.
En función del tipo de cubierta debes considerar distintos aspectos. Así pues, en las cubiertas inclinadas no tienen porqué tener ningún faldón orientado al sur. Por lo tanto, de no estar con dicha orientación va a repercutir en la perdidas de orientación, que cuanto más alejada este del sur mayores pérdidas. Por esta razón para su ubicación se utilizará el faldón con menor perdida de rendimiento posible.
La inclinación óptima de nuestros colectores viene dada por la latitud del lugar donde se instalen. En el caso de las cubiertas inclinadas te volverás a encontrar con el mismo caso que con la orientación.
En el caso de las cubiertas planas no se dan este tipo de problemas ya que si hay espacio suficiente para su distribución puedes orientar e inclinar libremente los colectores, buscando
siempre el máximo rendimiento. En este tipo es más probable que pueda surgir algún problema por el sombreado de elementos del propio edificio que comparten su situación con la cubierta.
La siguiente cuestión es el estudio de sombras y por lo tanto debes registrar la situación de todo elemento que pueda provocar sombras sobre lo captadores para corregir la posición de estos, si es posible o poder calcular sus perdidas de rendimiento para tomar las medidas que sean necesarias.
Para esto utilizarás los apartados del HE-4 Contribución solar mínima al Agua caliente Sanitaria del CTE 3.5 y 3.6 que son:
3.5 Cálculo de las pérdidas por orientación e inclinación. 3.6 El cálculo de pérdidas de radiación solar por sombras. Por lo que se refiere al montaje de los captadores solares, deberá cumplir en todo momento por lo marcado en el documento HE4 del CTE, en materia de certificación de homologación, coeficientes de perdidas, conexionado y estructura soporte.
Fig. : Instalación captadores
Fig. 15: Diferentes ubicaciones de los paneles solares térmicos
4.2.1 Inclinación y alineación de los captadores e integración arquitectónica
Ya sabes que debes colocar los captadores hacia el sur y con una inclinación de unos 45º debido a la latitud de la península. ¿Esto es posible conseguirlo en todos los casos?, ¿y si no se consigue que es lo que pasa?
_________________________________________________________________________________________ En cubiertas inclinadas los captadores se montaran con la misma orientación e inclinación que la cubierta sobre la que están montadas, por las razones de integración arquitectónica y de esta forma no causen un impacto visual negativo en el edificio.
Recuerda las tres situaciones de integración arquitectónica que describe el CTE en su documento HE4:
Superposición: cuando los captadores se montan sobre la cubierta o fachada siguiendo la inclinación y orientación de esta. Es el caso estudiado en el vídeo de montaje y que se observa en la imagen.
Integración: la integración es cuando el captador forma parte de la cubierta o fachada en la que está instalado o incluso el captador es la propia cubierta formando parte de la estructura del edificio, tal y como se observa en la imagen.
Caso General: es cuando los captadores se montan sobre una estructura de soporte que puede estar en cubiertas inclinadas planas o fachadas tal y como se observa en la imagen.
Superposición Integración Caso General
Fig. : Situaciones de integración arquitectónica
Por lo tanto, si la orientación sur y la inclinación de 45 º para la península es la óptima (recuerda que lo aconsejable para una instalación en funcionamiento durante todo el año, la inclinación debe coincidir con la latitud del lugar y con un margen de ± 10º de manera aproximada), las demás orientaciones e inclinaciones provocarán un determinado porcentaje de pérdidas.
Estas perdidas deben ser calculadas con el sistema propuesto por el CTE en el apartado 3.5
Cálculo de las pérdidas por orientación e inclinación estableciendo si son aceptables o
no. El procedimiento se basa en unos cálculos en los que en función de la situación de las perdidas máximas y la desviación del acimut se entra en la figura 3.3 para hacer el cálculo. Esto nos indicará si la cubierta elegida para el montaje de los captadores es adecuada. Si no lo fuera deberíamos buscar otra cubierta que si cumpliera las condiciones o bien desestimar la integración arquitectónica a cambio de una mejora en el rendimiento instalando una estructura de soporte que corrigiera la orientación e inclinación no permitidas.
4.2.2 Estructuras, bancadas y soportes
Los captadores solares térmicos se adaptan perfectamente a cualquier topología de instalación debido a su modularidad y debes tener en cuenta que pueden ir en tejados planos o cubiertas inclinadas, para lo cual los fabricantes suministran los accesorios necesarios para cada situación.
También debes tener presente que el montaje de los captadores solares depende del tipo de estos, distinguiéndose básicamente dos tipos:
Panel solar plano
Panel solar de tubos de vacío
Fig. 16: Panel solar plano Fig. 17: Panel solar de tubos de vacío
Los paneles planos debes ser instalados con la inclinación que figure en el proyecto, por ejemplo, en Asturias con unos 45 º, mientras que los paneles de tubo son menos exigentes y permiten incluso ser instalados en las fachadas de los edificios.
El conexionado de los captadores solares debes realizarlo de la forma correcta para alcanzar un flujo uniforme a través de cada uno de ellos. De esta forma, cada captador podrá operar con el mayor rendimiento, evitando que se formen zonas de flujo muy débil o deficiente, es decir, áreas no refrigeradas o inútiles. Son dos formas básicas las que se utilizan para conectar los paneles: serie y paralelo.
Panel solar de tubos en fachada Panel solar plano en cubierta edificio Equipo compacto en suelo Fig. 18: Diferentes montajes de captadores solares térmicos
_________________________________________________________________________________________ Dadas las inclemencias del tiempo climatológico que pueden darse en la zona donde debes realizar el montaje de una instalación solar térmica, va a ser muy importante fijar todos los elementos al edificio al que se va a dar servicio.
En función de las características del equipo que estés montando, serán necesarios un determinado tipo de sistemas de fijación. Por ello te podrás encontrar con las siguientes situaciones:
1. Captadores:
a. Sobre cubierta plana. b. Sobre cubierta inclinada.
i. Integrados.
ii. Superpuestos (con estructura sobreelevada).
c. Sobre fachada. d. Sobre el suelo. 2. Acumuladores y depósitos.
3. Bombas y equipos de apoyo. Fig. 3: Soporte de los captadores solares fijados a una bancada hormigón En cualquiera de las situaciones expuestas vas a tener en cuenta una cuestión común que es que cualquier soporte o bancada debe soportar el peso del equipo que se fija en él. Y una mención especial merecen los equipos compactos en los que incluimos el peso del depósito en cualquiera de las posiciones indicadas para los captadores. Como puedes ver en la imagen anterior es necesario fijar los soportes a una bancada de hormigón.
Además en el caso de los colectores independientemente de donde estén situados has de tener en cuenta que están a la intemperie por lo que para su fijación has de tener presente las acciones variables producidas por el viento y la nieve principalmente.
En el caso de las bombas y equipos de apoyo como pueden ser las calderas, el principal problema al que te enfrentas es la trasmisión de vibraciones durante su funcionamiento por lo que será obligado minimizar estas trasmisiones a través de elementos específicos antivibratorios.
Sin embargo en el caso de los acumuladores la carga que van a producir es de tipo estático y sin variación en el tiempo por lo que sus bancadas tendrán en cuenta básicamente el reparto de cargas para garantizar la estabilidad del suelo en el que están apoyados. Esto es común a todos los equipos pero en este caso cobra especial importancia ya que este es el elemento de la instalación que más pesa cuando está lleno de agua. Y por lo general no se suele montar acumuladores de menos de 150 litros.
Pero, ¿No has oído nunca que lo más importante para construir algo es que tenga un buen cimiento? Los equipos que vas a instalar en los edificios provocan por su peso esfuerzos sobre las estructuras. En el caso de los colectores has de comprobar que el peso de estos sobre la cubierta del edificio no supone un problema.
Normalmente el peso de estos equipos es muy pequeño. Un panel solar térmico de tipo plano de unos 2,5 m2 de superficie puede pesar alrededor de unos 50 kg cuando está lleno de líquido. Solo se produce un incremento de peso en el caso de los equipos unitarios que incluyen un pequeño depósito, pero tampoco es demasiado significativo desde el punto de vista estructural. Este peso no suele generar problemas en las cubiertas pero aun así deberías comprobarlo. En cualquiera de los casos, la conexión entre panel y subestructura deberá ser elástica para evitar que las fluctuaciones de tamaño que el panel puede llegar a sufrir por las variaciones térmicas se transmitan a la estructura del edificio.
Pero no solo vas a montar colectores, también tienes equipos más pesados dentro de la instalación que requerirán la construcción de bancadas para su correcto funcionamiento y reparto de cargas sobre la estructura.
Pero ¿Cómo voy a construir las bancadas? La primera cuestión a considerar es la construcción de la base del equipo a instalar. Este cimiento por lo general se realizará mediante una fábrica de ladrillo macizo u hormigón. La elección de uno de estos sistemas dependerá del peso que tenga que soportar y del reparto de cargas que tenga que hacer. La fábrica de ladrillo está indicada para equipos de poco peso por su sencillez y rapidez de ejecución, pero al ser un material heterogéneo para grandes cargas no garantiza un reparto adecuado de estas. Si quieres garantizar este reparto has de construir una pieza de hormigón que incluso se puede armar para asegurar el reparto del peso.
Además este tipo de bancadas suelen estar elevadas del suelo asegurando la nivelación del equipo instalado y su aislamiento frente a posibles acumulaciones de agua. El desnivel y acumulación de agua que se esta planteando, es la situación más normal de una instalación. Ya que tanto las cubiertas planas como las salas de calderas en las cuales se montan los equipos, se construyen con una determinada pendiente para evacuar la posible acumulación de agua ya sea de lluvia (en cubiertas) como fugas de la instalación (en salas de calderas y cubiertas).
Aplicando unos cálculos muy básicos y teniendo en cuenta los condicionantes anteriores se definirá la geometría de las bancadas. Estos cálculos se van a limitar al reparto de cargas, con lo que obtendremos la superficie de dicha bancada. Sus dimensiones además deberán contener los puntos de fijación del equipo y su altura vendrá definida por las condiciones de los materiales que se estén usando. Estos cálculos básicos se realizarán siempre que sean equipos de pequeño peso, para asegurar su estabilidad.
En el caso de pesos importantes los cálculos y las dimensiones de las bancadas deberán venir recogidos en el proyecto de instalación.
En el caso de los colectores independientemente de donde estén situados has de tener en cuenta que están a la intemperie por lo que para su fijación has de tener presente las acciones variables producidas por el viento y la nieve principalmente.
Si hay algo inevitable para los colectores solares, es su exposición a los elementos atmosféricos, donde los soportes y sus bancadas deben soportar los mayores esfuerzos en el caso del viento y la nieve.
_________________________________________________________________________________________ Pero ¿Qué esfuerzos puede generar el viento sobre un colector solar? Los contrapesos y anclajes de los colectores solares principalmente contrarrestan la fuerza que pueda ejercer la succión sobre los paneles para arrancarlos de su lugar. Por lo que si se instalan integrados en cubiertas o fachadas de forma que no queden afectados por la fuerza del viento, no tendrás problemas.
Los fabricantes de paneles venden sistemas integrados de soportes que sirven para esta función. Por lo tanto es muy recomendable utilizar estos sistemas facilitados por el fabricante y que por supuesto cumplan con las exigencias del CTE. Esta exigencia vendrá garantizada por la consiguiente declaración de conformidad o certificación de calidad del sistema soporte de los colectores.
En España los soportes para los captadores solares térmicos suelen estar construidos a 45º que es la inclinación correspondiente a la latitud peninsular, pero además también se pueden adquirir para las Islas Canarias a 30º.
La selección de los soportes se realizará en función de la marca y modelo de captador instalado. Para asegurar el buen funcionamiento de estos sistemas de anclaje frente al viento, es conveniente que te pongas en contacto con el departamento técnico de la marca para facilitarle los datos necesarios para que nos suministren los contrapesos con las condiciones correctas. En el caso de que los soportes viniesen calculados y definidos en un proyecto, deberíamos comunicarle las condiciones al suministrador.
Las situaciones que se producen en cuanto a las cargas son las mostradas en la siguiente imagen en la que puedes ver como el peso contrarresta a la resultante del viento que produce succión o bien esta resultante se suma al peso en caso contrario.
Fig. : Fuerzas que ejerce el viento sobre los captadores
Por otro lado ¿Crees que es un problema la nieve para los colectores instalados en la peninsula? Las inclinaciones de 45º no suelen dar problemas de acumulación en colectores y más aun pensando en que son superficies lisas y poco rugosas. Además cuanto más al norte mas podemos llegar a inclinar la placa debido a la latitud (inclinaciones iguales a la latitud +10º) favoreciendo además el funcionamiento en invierno. Si pueden llegar a producir problemas las acumulaciones en cubierta debidas al propio soporte del panel por lo que procuraremos que estos bloqueos no se produzcan separando los paneles del suelo para el paso del viento, y si es una zona con gran incidencia de nieve incluso mediante el tapado de estas estructuras.
Como ya has visto, dependiendo si los captadores solares se instalan en cubierta inclinada (superposición arquitectónica) o en el suelo plano (caso general), existen dos clases de estructuras soporte tipo.
En el caso de superposición arquitectónica deberás tener en cuenta que puede haber variaciones en el tipo de montaje si es para colectores planos solamente, tubos de vacío o equipos compactos. Para cada tipo, los fabricantes suelen tener una estructura específica. En las del caso General se suele tratar de una estructura soporte elevada e inclinada a 45º, como podemos ver en la imagen, que se une a los contrapesos o sistemas de sujeción de cubierta, que también suelen ser facilitados por el fabricante. Al igual que en los anteriores existen diferencias para adaptarse a los distintos tipos de equipos existiendo diferencias para los compactos y los tubos de vacío.
Existen múltiples sistemas de estructuras, tantos como fabricantes en el mercado de sistemas solares. Pero todos son muy parecidos, por lo que conociendo uno de ellos y siguiendo los manuales de montaje podemos montar cualquier sistema.
EJERCICIO 1: Busca en la página Web de Salvador Escoda el manual
técnico de energía solar térmica y mira los sistemas soporte que tiene para cada tipo de captador solar térmico.
Manual técnico de energía solar térmica 4ª Ed. Ampliada. (12,5MB)
4.2.3 Conexionado de los captadores solares
Para el conexionado de los captadores vas a seguir el HE4 del CTE en su apartado 3.3.2
Sistema de captación. En el punto 2 del apartado 3.3.2.1 Generalidades, indica que los
captadores que se monten deben ser todos del mismo modelo por criterios energéticos y constructivos. Lógicamente si los paneles son todos del mismo modelo será mucho más sencillo conectarlos entre ellos ya que sus medidas coincidirán.
En cuanto al apartado 3.3.2.2. Conexionado, en su primer punto se indica la importancia de la estanqueidad de las uniones. Algunos fabricantes tienen sus propios sistemas de unión patentados que aseguran un buen funcionamiento. En el resto de casos las conexiones que se han de montar son uniones mecánicas para cobre, material del que están hechas la gran mayoría de las parrillas de tubos de los captadores. La condición que deben cumplir estas uniones es que se monten en frío y aseguren la estanqueidad. Las soldaduras no son recomendables ya que las temperaturas pueden dañar los elementos del colector tales como las juntas de goma que cierran el tubo o las uniones al absorbedor mas cercanas a la soldadura.
_________________________________________________________________________________________ En todo caso los captadores se montarán siguiendo los criterios para su montaje en serie y paralelo que se indican en el apartado 3.3.2.2 Conexionado. Los Captadores se suelen montar en filas con todos los captadores montados o bien en serie o bien en paralelo. Cada fila contará con el mismo número de ellos para facilitar el equilibrado hidráulico.
Conexionado de captadores en paralelo para instalaciones pequeñas. Es muy
importante observar las indicaciones del fabricante en cuento a caudal mínimo del captador para evitar las zonas sin circulación y asegurar un flujo en régimen turbulento. Según el diseño del captador, el caudal específico suele situarse entre 40 y 80 litros/(hora m2) de superficie de captación. Si todos lo captadores están conectados en paralelo, el caudal total de diseño es igual al producto del caudal específico del campo solar y la superficie total de captadores.
En el conexionado en paralelo, la pérdida de carga del campo de captadores es bastante pequeña ya que no se suma la pérdida de carga de las tuberías de conexión a las perdidas de carga de los captadores individuales.
Por lo que respecta al caudal se observa que es relativamente alto parecido al de una red de calefacción, lo que permite usar bombas circuladoras de calefacción normales adecuada a
la carga térmica de la instalación solar. Fig. 19: Conexión paralelo
Conexionado en paralelo con retorno invertido. Con esta conexión se consigue la misma
longitud total para cada captador con los mismos diámetros en las tuberías de impulsión y retorno. No obstante solo se podrá alcanzar un flujo uniforme si:
Cada uno de los captadores posee la misma pérdida de carga, la cual ha de ser mayor que la de las tuberías de conexión y distribución en un factor de por lo menos 3.
Las resistencias secundarias se pueden despreciar con respecto a la perdida de carga de los captadores y de la tubería.
Alternativa a la conexión paralelo con retorno invertido. Para campos de captadores pequeños
existen captadores que tienen la tubería de distribución incorporada, los cuales pueden conectarse entre si sin necesidad de tuberías de distribución externas. Sin embargo solo es apropiado para un número limitado de cinco captadores formando una batería de captadores. No obstante, para grandes campos de captadores, se pueden interconectar estas baterías que a su vez van conexionadas en forma mixta en serie y/o
Absorbedor en forma serpentín Absorbedor en forma de parrilla
Fig. 21: Captadores con tubería de distribución interna conectados en paralelo
Conexionado en serie en instalaciones pequeñas. En este caso el fluido de trabajo es
idéntico por cada uno de los captadores e igual al caudal total del campo solar.
Como sabes el caudal específico de un campo de captadores es el cociente entre el caudal total que circula por el campo solar y la superficie total de captación. Por lo tanto este tipo de conexionado permite la operación de un campo de captadores con caudales específicos bastante reducidos.
Fig. 22: Conexionado en serie de paneles solares con absorbedores pequeños.
Por otra parte este tipo de conexión se caracteriza por tener una perdida de carga elevada, debido a que las pérdidas de carga de los captadores individuales conectados en serie se suman. Así pues es bastante difícil encontrar bombas adecuadas con un buen rendimiento con este régimen de trabajo, una bomba con presión grande y caudal bajo.
Conexionado de un campo solar grande con retorno invertido.
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Conexionado mixto serie-paralelo de un campo solar grande.
Fig. 24: Campo de captadores formado por tres subcampos conectados en paralelo cada uno de los cuales formados de tres captadores en serie.
A la hora de realizar la disposición de los captadores solares térmicos, debes tener en cuenta lo siguiente:
Evita toda geometría que permita la acumulación de agua hielo o nieve en el exterior del captador solar.
Coloca los captadores solares en un lugar de fácil acceso para su mantenimiento. Los colectores los dispondrás en filas que deben tener el mismo número de elementos. Las filas deben ser paralelas y estar bien alineadas.
Dentro de cada fila los colectores se conectaran en paralelo; solamente pueden disponerse en serie cuando la temperatura de utilización del agua caliente sea mayor de 50 °C. Las filas se conectaran entre si también en paralelo.
Solamente pueden disponerse en serie cuando los colectores dentro de las filas se hayan conectado en paralelo y se requiera una temperatura de utilización del agua mayor de 50°C.
No deben conectarse en serie más de tres colectores ni más de tres filas de colectores conectados en paralelo.
La conexión entre colectores y entre filas se realizara de manera que el circuito resulte equilibrado hidráulicamente (retorno invertido); de lo contrario, se instalaran válvulas de equilibrado.
Los colectores que dispongan de cuatro manguitos de conexión se conectaran directamente entre si. La entrada del fluido caloportador se efectuara por el extremo inferior del primer colector de la fila y la salida por el extremo superior del último.
Los colectores que dispongan de dos manguitos de conexión diagonalmente opuestos, se conectaran a dos tuberías exteriores a los colectores, una inferior y otra superior. Los colectores se orientaran hacia el sur geográfico, pudiéndose admitir desviaciones no
mayores que 25° con respecto a dicha orientación.
El número de captadores en paralelo lo marca el fabricante, y el número de captadores en serie si la aplicación es de A.C.S. variara en función de la zona climática marcada por el CTE.
EJERCICIO 1: Visita la Web de varios fabricantes de captadores solares
térmicos y elabora una lista de los materiales necesarios a) Para realizar el montaje de 5 paneles para:
Una cubierta de un edificio de viviendas (azotea) El tejado de un edificio de viviendas
b) Para realizar el montaje de 2 paneles para: Una vivienda unifamiliar (en el suelo) El tejado de una vivienda unifamiliar
4.2.4 Equilibrado hidráulico
Este equilibrado supone que por todas las placas circulará el mismo caudal. Esto se logra haciendo que al agua "le cueste el mismo trabajo" ir por cualquiera de las filas de captadores. Para conseguir esto se utiliza el retorno invertido o bien válvulas de regulación de caudal en cada una de las filas que podemos regular para conseguir esto. Con la configuración en retorno invertido esto no es necesario ya que la longitud de todas las ramas del circuito es la misma. Esto se puede comprobar en el esquema
mostrado. Fig. 20: Conexión paralelo con retorno invertido. A la hora de conectar los paneles es importante que la red hidráulica tenga una pérdida de
carga adecuada, y si existen ramas en paralelo, que ésta sea igual para todas ellas.
El CTE indica en HE 4 3.3.2.2 Conexionado que la conexión entre captadores y entre filas se realizará de manera que el circuito resulte equilibrado hidráulicamente, con el fin de asegurar que no existan recorridos preferentes que puedan originar que algunos grupos de captadores no reciban el caudal suficiente de fluido caloportador para su correcto fun-cionamiento. Se recomienda la técnica del retorno invertido frente a la instalación de
_________________________________________________________________________________________ Con la configuración que se muestra en la figura, existe un recorrido preferente por el
grupo A de captadores, lo que provocará una disminución del caudal circulante por el grupo
B y por tanto una reducción de su rendimiento.
Fig. : Acoplamiento de captadores con red desequilibrada
Para equilibrar la red anterior puedes lograrlo mediante retorno invertido o mediante válvulas de equilibrado estáticas o dinámicas.
a) Retorno invertido: diseñando el trazado del circuito de modo que no haya recorridos de menor longitud de tuberías. Si se cumple esta condición y la pérdida de carga unitaria por metro de tubería no presenta grandes diferencias entre los diferentes tramos, el circuito queda equilibrado. A efectos de minimizar las pérdidas energéticas en el circuito, los tramos que se prolongan son los situados antes de la entrada a los captadores, ya que son los que se encuentran a menor temperatura. La solución para el circuito de dos grupos de captadores conectados en paralelo, sería
Fig. : Acoplamiento de captadores con red equilibrada por retorno invertido
y para unir en paralelo a su vez varias filas, sería el que se indica a continuación:
Válvulas de Equilibrado: El equilibrado hidráulico puede solucionarse mediante el empleo
de cartuchos o válvulas de equilibrado hidráulico a la entrada de cada grupo, que asegura de forma efectiva un adecuado reparto del caudal entre los diferentes grupos de captadores. Se instalan válvulas micrométricas en la entrada de los captadores que se encargan de controlar el caudal en cada punto de derivación. Dichas válvulas disponen de un sistema de regulación compuesto por un dispositivo tipo tornillo que permite modificar la sección de apertura, ajustando de forma fina el caudal por cada uno de los ramales del circuito. Se trata de un equilibrado estático.
Lo habitual es utilizar la técnica del retorno invertido en general, utilizando las válvulas de equilibrado en aquellas partes del circuito que mediante el empleo de esta técnica no se puede garantizar un correcto equilibrado.
Fig. : Equilibrado de red hidráulica con varios grupos en paralelo
4.3 Montaje del sistema de intercambio
En todas las instalaciones, salvo en las de calentamiento de piscinas al aire libre, se debe incorporar un intercambiador que permita tener dos circuitos independientes. Uno de ellos es el circuito primario que incluye los captadores por donde circula el fluido caloportador con anticongelante y el otro es el circuito secundario o de consumo y será el receptor de dicha energía.
Según que el tipo de intercambiador sea tubular, de doble pared o de placas, el montaje será diferente.
_________________________________________________________________________________________ Los Intercambiadores tubulares y de dobles pared están incorporados en el interior
del propio depósito de acumulación, Minimizan las perdidas energéticas por transferencia de energía. Usados en pequeñas instalaciones, por ser más económicos y simplificar la instalación solar, ya que solo requieren conectar las tomas correctamente.
Existen algunos acumuladores cuyo intercambiador tubular se puede extraer APRA su limpieza, por lo tanto, debes preveer en la colocación del acumulador del espacio necesario para poder sacarlo.
En los intercambiadores de doble pared deber tener la precaución de someter a presión primero la parte interior del acumulador (ACS)
Los Intercambiadores de placas son aquellos que se instalan independiente y externamente a los depósitos de acumulación. Por tanto necesitan dos circuitos con sus correspondientes bombas de circulación, para transferir el calor del circuito primario al secundario.
Fig. : Intercambiador de placas
El montaje de los intercambiadores de placas no requiere más que respetar las tomas marcadas en el mismo. Normalmente no son intercambiables el primario y el secundario por disponer de distintas pérdidas de carga.
En cada una de las tuberías de entrada y salida de agua del intercambiador de calor se instalará una válvula de cierre próxima al manguito correspondiente.
La ubicación del intercambiador de placas estará pensada teniendo en cuenta los futuros mantenimientos que habrá que realizar.
En el caso de los intercambiadores de placas desmontables, se dejará espacio suficiente por el lado contrario al de las tomas ya que es el bastidor el que se desmonta para retirar y limpiar las placas.
En el caso de los intercambiadores de placas soldadas se puede realizar un by-pass en el secundario para poder limpiar con productos químicos.
4.4 Montaje del sistema de almacenamiento
Cuando tengas que realizar el montaje de de los acumuladores, lo primero que debes tener en cuenta es el gran volumen que ocupan, ya que va a condicionar tanto las puertas de acceso del depósito hasta la sala de calderas como el espacio reservado para su instalación. El espacio para el emplazamiento del acumulador debe permitir el acceso a todos los puntos de conexión del acumulador para su adecuado mantenimiento.
El calentamiento del agua acumulada se realiza mediante intercambiadores de calor, que pueden ser exteriores o estar incorporados en el interior de los acumuladores.
Existen dos tipos de acumuladores para ACS:
Acumulador de ACS: Se trata de un depósito donde el calentamiento del agua acumulada se produce en el exterior del depósito, mediante su recirculación a través de un intercambiador de calor externo.
Interacumulador de ACS: Se trata de un depósito con un intercambiador en su interior, el cual permite que el calentamiento y la acumulación del agua se produzcan en el mismo depósito. Se pueden distinguir dos tipos de interacumuladores:
• Acumulador con serpentín, suelen tener disposición vertical ya sea simple o con doble intercambiador. En éste tipo de acumulador al estar en contacto directo y permanente con todo el volumen de agua a calentar, posee unos valores de "convección libre" mucho mayores que un intercambiador de doble pared.
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• Acumulador de doble envolvente, utilizados preferentemente en equipos termosifón, con configuración horizontal. En este tipo de acumulador la transmisión de calor se produce por el efecto comúnmente conocido como "baño maría". En este caso al encontrarse la superficie de intercambio muy alejada del centro geométrico del acumulador, no se va a favorecer la "convección libre" del fluido. Sin embargo, la estratificación interior de temperaturas en el interacumulador de doble pared, es mucho mayor, con las consiguientes oscilaciones en la temperatura de salida de A.C.S.
Fig. 26: Interacumulador de doble envolvente.
Otra desventaja de los interacumuladores de doble pared es que necesitan un contenido de agua en el circuito primario (el agua proveniente de una fuente de calor externa) mucho mayor que en caso de los interacumuladores con serpentín, siendo necesaria una gran cantidad de energía para calentar y mantener caliente este agua. Por otra parte, desde el punto de vista de las dimensiones del aparato, el interacumulador de doble pared ocupa un 25% más de espacio que uno con serpentín, para la misma capacidad de acumulación, debido, claro está, al gran contenido de agua del circuito primario.
A la hora de realizar el montaje del sistema de almacenamiento, debes tener en cuenta lo siguiente:
Se deberá en todo momento cumplir con el RITE y el CTE
No se permite la conexión de un sistema de generación auxiliar en el acumulador solar. Para los equipos de instalaciones solares que vengan preparados de fábrica para albergar un sistema auxiliar eléctrico, se deberá anular esta posibilidad de forma permanente, mediante sellado irreversible u otro medio.
Los acumuladores para agua caliente sanitaria y las partes de acumuladores combinados que estén en contacto con agua potable, deberán cumplir los requisitos de la norma UNE EN 12897.
Preferentemente, los acumuladores serán de configuración vertical y se ubicaran en zonas interiores, en el caso de equipos compactos el acumulador suele ser horizontal y esta ubicado en la parte superior de los captadores.
Para aplicaciones combinadas (agua sanitaria + calefacción) con acumulación centralizada es obligatoria la configuración vertical del deposito, debiéndose además cumplir que la relación altura/diámetro del mismo sea mayor de 2.
En caso de que el acumulador este directamente conectado con la red de distribución de agua caliente sanitaria, deberá ubicarse un termómetro en un sitio claramente visible por el usuario.
El sistema deberá ser capaz de elevar la temperatura del acumulador hasta 70°C con objeto de prevenir la legionelosis.
Los acumuladores deben estar convenientemente aislados para minimizar las perdidas energéticas al exterior. El grosor de aislamiento que establece el RITE es de 30 mm si la superficie exterior del depósito es inferior o igual a 2 m2 y de 50 mm si la superficie es superior a 2 m2.
Los depósitos de acumulación de grandes dimensiones suelen instalarse en plantas bajas o sótanos y el campo de colectores en la terraza, de ahí que el recorrido de conducciones hidráulicas sea en ocasiones muy largo, por eso la importancia del aislamiento, para minimizar al máximo las perdidas de calor.
Los acumuladores de capacidad superior a 750 litros deberán disponer de una boca de hombre con un diámetro mínimo de 400 mm, fácilmente accesible, que permita su limpieza periódica como parte de las operaciones de mantenimiento de la instalación.
Fig. 27: Interacumulador de gran volumen ASUV002 (500 l), ASUV003 (750 l) y ASUV006 (1000 l) firma Chromagen
