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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO
“MANUAL DE INSTRUCCIONES DEL COLECTOR SOLAR HL 313”
TESIS CURRICULAR
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO:
INGENIERO MECÀNICO PRESENTA:
GILBERTO PICHARDO MARTÍNEZ
MÉXICO, DF. 2008
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3 ÍNDICE
Página
INTRODUCCIÓN……….. ……... 4
Justificación……… ……... 5
Objetivo……….. ……... 5
CAPITULO I. GENERALIDADES DE LA ENERGÍA SOLAR 1.1 Energía Solar………... 6
1.2 Clasificación por tecnología, usos de la energía solar……… 8
1.3 Ventajas y desventajas que ofrece la energía solar ...………. 10
1.4 Historia de la energía solar………... 11
1.5 La energía solar térmica………... 12
1.5.1 Características de la energía solar del colector…………... 13
CAPITULO II. MANUAL DE INSTRUCCIONES HL313 2.1 Descripción de la unidad HL 313……… 20
2.1.1 Plano de la unidad HL 313………. 21
2.1.2 Descripción del funcionamiento……….. 22
2.2 Programación del regulador de temperaturas DR 3………. 26
2.2.1 Modo de instalación y funcionamiento……… 27
2.2.3 Instalación del regulador DR 3………. 28
2.2.4 Sensores de temperatura PT1000………... 30
2.2.5 Puesta en funcionamiento………. 31
2.2.6 Fallos en el sistema……… 32
2.2.7 Datos técnicos………. 32
2.2.8 Selección del programa de control……..………... 33
2.2.9 Ajuste de los parámetros de control………... 33
2.2.10 Funciones de protección………... 37
4
2.2.11 Funciones especiales………... 39
2.2.12 Cambio del modo operativo………... 44
2.2.13 Temperaturas y mediciones en pantalla……… 44
2.2.14 Valores en servicio……….. 45
2.2.15 Bloqueo / desbloqueo del menú……… 45
2.2.16 Esquema del menú……….. 46
2.3 Instrucciones de seguridad……….. 47
2.3.1 Advertencias del funcionamiento para el usuario……… 47
2.3.2 Advertencias del funcionamiento de la maquina………. 48
2.4 Principios teóricos importantes para la realización de las prácticas…. 50 2.4.1 Transferencia de calor……….. 50
2.4.2 Colector térmico………. 51
2.4.3 Eficiencia del colector………. 52
2.5 Datos técnicos de los componentes del equipo……… 53
CAPITULO III. PRÁCTICAS EN EL COLECTOR SOLAR HL 313 3.1 Práctica de laboratorio No. 1………... 55
Reconocimiento del colector solar HL 313 3.2 Práctica de laboratorio No. 2………... 58
“Funcionamiento del colector solar HL 313” 3.3 Práctica de laboratorio No. 3………... 63
“Funcionamiento del colector solar HL 313 y procesamiento de datos técnicos” Conclusiones………. 68
Anexos………...69
Referencias ……… 80
5 INTRODUCCION
En las últimas décadas, han aumentado la demanda de energía, el problema ambiental y disminuido las fuentes de combustibles fósiles; esto ha volcado la atención de la sociedad en su conjunto, a considerar las opciones de energías alternativas y explorar con severidad estos potenciales.
La energía solar es una de energía garantizada para los próximos 6 millones de años. El sol ha brillado en el cielo desde unos cinco mil millones de años y se calcula que todavía no ha llegado a la mitad de su existencia. Este recurso es fuente de vida y origen de las demás formas de energía que el hombre ha utilizado desde sus albores; puede satisfacer todas nuestras necesidades si aprendemos como aprovechar de forma racional la luz que continuamente insola sobre el planeta. Es una fuente de energía inagotable por su magnitud y porque su fin será el fin de la vida en la tierra.
Este trabajo surge bajo la influencia del proyecto “Secado de la macroalga sargassum spp. por medio de energía solar y psicrometría del aire local”
*SIP20060636. En este se presenta la propuesta de explorar el tipo de algo sargassum que tiene un alto potencial nutrimental humano y animal; puede ser explotado si este se deshidrata gracias a las ventajas de la energía solar, siendo este producto su costo reducido en el proceso de secado.
Mediante la motivación de resultados del proyecto antes mencionado, se tiene la necesidad de seguir estudiando las ventajas que nos ofrece el sol. Otro medio para aprovechar la energía inagotable, son los colectores solares: los cuales sirven para convertir la radiación del sol en energía térmica.
Los colectores tiene la capacidad de concentrar la radiación solar en un área específica donde un fluido (por ejem. glicol-etanol) obtiene energía térmica que
6 transfiere al agua por medio de un intercambiador de calor. La eficiencia se ve
*SIP= Secretaria de Investigación y Posgrado.
reflejada en la temperatura que puede alcanzar el agua, oscilando entre los 60 y 90º C dependiendo del diseño de equipo y del lugar donde utilicemos el colector.
En ESIME Azcapotzalco contamos con dos colectores solares HL 313 y el HL 314 que a continuación se presenta de un colector las funciones y eficiencias del mismo, pues en nosotros esta en seguir con el desarrollo de la incipiente tecnología de captación, acumulación y distribución de la energía solar, para conseguir las condiciones competitivas en materia de energía de nuestro país.
SIP= Secretaria de Investigación y Posgrado.
OBJETIVO
Promover las potencialidades de la energía solar a través de la implementación de las practicas en equipos termo salares de la comunidad ESIME, como fuente alterna renovable de energía para sustituir el uso de combustibles fósiles y ayudar a mitigar los gases de efecto invernadero a través de los colectores solares de ESIME UPA del IPN.
JUSTIFICACION
Una de las grandes problemáticas existentes en México el declive de la producción petrolera, el aumento de costo de los insumos, y por otro lado los altos índices de contaminación por la quema de combustibles fósiles que crea el fenómeno del efecto invernadero.
Con este proyecto se pretende entender el funcionamiento de operación, la eficiencia del equipo y la temperatura máxima que puede alcanzar el colector solar HL 313 para promover el uso de estos equipos en el hogar y las industrias.
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CAPITULO I.
Generalidades de la Energía Solar.
1.2 Energía Solar
La “Energía Solar” es la energía obtenida directamente del Sol. La radiación solar incidente en la Tierra puede aprovecharse, por su capacidad para calentar a través de la radiación en dispositivos ópticos o de otro tipo ( fig. 1).
Es un tipo de energía renovable y limpia, lo que se conoce como energía verde.
Fig 1.- Celdas Fotovoltaicas
La radiación varía según el momento del día, las condiciones atmosféricas que la amortiguan, la latitud y condiciones generales del lugar. Se puede asumir que en buenas condiciones de irradiación el valor es superior a los 1000 W/m² en la superficie terrestre. A esta potencia se le conoce como irradiación.
La radiación es aprovechable en sus componentes directa y difusa, o en la suma de ambas. La radiación directa es la que llega directamente del sol, sin reflexiones o refracciones intermedias. La difusa es la emitida por la bóveda celeste diurna gracias a los múltiples fenómenos de reflexión y refracción solar en la atmósfera, en las nubes, y el resto de elementos atmosféricos y terrestres. La radiación directa puede reflejarse y concentrarse para su
8 utilización, mientras que no es posible concentrar la luz difusa que proviene de todas las direcciones.
La irradiación directa normal (o perpendicular a los rayos solares), fuera de la atmósfera recibe el nombre de constante solar y tiene un valor medio de 1354 W/m² (que corresponde a un valor máximo en el perihelio de 1395 W/m² y un valor mínimo en el afelio de 1308 W/m².)
Perihelio es el punto de la órbita de un cuerpo celeste alrededor de otro, donde la distancia entre ambos es mínima.
Afelio es el punto más alejado de la órbita de un planeta alrededor del Sol. Es el opuesto al perihelio.
Dependiendo del sistema tiene diferentes rendimientos tabla 1.1.
Sistema Solar Rendimientos
Celda fotovoltaica de sillico poli cristalino
Oscila alrededor del 10%
Celdas de silicio mono cristalino Oscila alrededor del 15%
Colectores solares térmicos Se puede alcanzar el 70% de trasf. de energía solar a térmica.
Tabla 1.1 Rendimientos de sistemas solares
También la energía solar termoeléctrica de baja temperatura, con el sistema de nuevo desarrollo, ronda el 50% en sus primeras versiones. Tiene la ventaja que puede funcionar 24 horas al día a base de agua caliente almacenada durante las horas de sol.
Los paneles solares fotovoltaicos tienen un rendimiento bastante bajo y no producen calor que se pueda aprovechar. Sin embargo, son muy apropiados para instalaciones sencillas en azoteas y de autoabastecimiento, aunque su precio es muy alto.
9 El Sol, con una potencia media de 3,7 * 10^14 TW (Tera Watts), de la que llega a la superficie 173 000 TW (o lo que es lo mismo, 900 W / m^2) constituye sin duda alguna una fuente de energía formidable. Tiene un papel fundamental entre las diferentes energías renovables conocidas hoy en día, como lo demuestra la siguiente tabla 1.2:
TW = Tera Watts
Tabla 1.2 Recursos de energía por año en Tera Watts
Y teniendo en cuenta el creciente aumento del consumo de energía en el mundo, se puede prever que esta energía es una energía de futuro tabla 1.3:
1987 2000 2050
Habitantes (millones) 5000 8000 10500
Consumo (TW) 8,5 24 50,4
Consumo por hab (kW/hab) 1,7 3 5,3 Tabla 1.3 Consumo de energía por habitantes
1.2 Clasificación por tecnología usos de la energía solar. Tabla 1.4
Energía solar pasiva Aprovecha el calor del sol sin necesidad de mecanismos o sistemas mecánicos.
Energía solar térmica Para producir agua caliente de baja temperatura para uso sanitario y calefacción.
Energía Recurso (en tep por año)
Hidráulica 1,7 * 10 ^ 9 TW
Solar 9,8 * 10 ^ 13 TW
Eólica 1,4 * 10 ^ 10 TW
Biomasa 2,8 * 10 ^ 9 TW
Geotérmica 2,3 * 10 ^ 16 TW
Maremotriz 1,9 * 10 ^ 9 TW
Maremotérmica 2,8 * 10 ^ 13 TW
Olas 1,7 * 10 ^ 9 TW
10 Energía solar fotovoltaica Para producir electricidad mediante placas de
semiconductores que se excitan con la radiación solar.
Energía solar termoeléctrica Para producir electricidad con un ciclo termodinámico convencional a partir de un fluido calentado a alta temperatura (aceite térmico)
Energía solar híbrida Combina la energía solar con la combustión de biomasa, combustibles fósiles, Energía eólica o cualquier otra energía alternativa.
Energía eólico solar Funciona con el aire calentado por el sol, que sube por una chimenea donde están los generadores.
Tabla 1.4 Uso de la energía por tecnología
(Fig. 2) Puntos de mayor radicación solar 18TW (Tera Watts)
La instalación de centrales de energía solar en las zonas marcadas en la fig. 2 podría proveer algo más que la energía actualmente consumida en el mundo (asumiendo una eficiencia de conversión energética del 8%), incluyendo la proveniente de calor, energía eléctrica, combustibles fósiles, etcétera. Los
11 colores indican la radiación solar promedio entre 1991 y 1993 (tres años, calculada sobre la base de 24 horas por día y considerando la nubosidad observada mediante satélites).
1.3 Ventajas y desventajas que nos ofrece la energía solar.
-Ventajas
La energía solar térmica puede reemplazar a otras fuentes de energía como combustibles fósiles o nucleares. Es una energía autónoma y descentralizada, que procede de una fuente gratuita e inagotable.
Se trata de una energía limpia y segura, absolutamente inocua para el medio ambiente local y mundial.
Se trata de una energía que supone un costo considerable pero que con el tiempo se recupera.
Existen ventajas de un punto de vista ecológico:
o No habrá ningún otro tipo de energía que tenga tan poco impacto en el medio ambiente que la energía solar pasiva.
o Es de notar que este tipo de energía ayuda notablemente a reducir el uso de otras energías fuertemente contaminantes.
La energía solar fotovoltaica tiene la particularidad de ser la única fuente de energía renovable que puede instalarse de forma masiva en el centro de zonas urbanas. De hecho, son muchos los paneles fotovoltaicos que se integran en edificios, proporcionando energía eléctrica de manera segura, ecológica y autónoma.
Cualquier usuario puede obtener su propia energía de forma independiente, con el apoyo para la generación en las horas sin sol de otro sistema complementario (diesel, eólico), o acumulando la energía sobrante en baterías.
También son ventajas muy interesantes la seguridad, el silencio, la sencillez, el mínimo mantenimiento...
La energía que se recibe del Sol en la Tierra en 30 minutos es equivalente a toda la energía eléctrica consumida por la humanidad en un año.
12 -Desventajas
Sin embargo, lo que verdaderamente frena el desarrollo de la energía solar es la técnica aún insuficiente (almacenamiento de la energía, calidad y eficiencia de materiales...). También los altos costos de instalación, la insuficiente financiación para la investigación, o los bajos precios del petróleo influyen en el hecho de que la energía solar no tenga más importancia de la que tiene.
1.4 Historia de la energía solar
El físico francés Edmond Becquerel fue el primero en describir el efecto fotovoltaico en 1839, pero no se tomo en cuenta durante los próximos tres cuartos de siglo. Cuando tenía sólo 19 años de edad, Becquerel encontró materiales que producían pequeñas cantidades de corriente eléctrica cuando eran expuestos a la luz. Heinrich Hertz estudió el efecto en los sólidos en la década de 1870, produciendo celdas fotovoltaicas que convertían la luz en electricidad con 1% al 2% de eficiencia. Las células o celdas de Selenio se usan profusamente como dispositivos medidores de luz en fotografía. Estas celdas encontraron aplicación militar a fines del siglo 19, antes del desarrollo de las comunicaciones inalámbricas por radio, en sistemas de comunicaciones que utilizaban grandes reflectores cuya luz (visible o infrarroja) -- siguiendo el código morse u otros cifrados -- era detectada e interpretada por tropas especializadas.
El método Czochralski de 1918 supuso uno de los mayores avances, que posibilitó en la década 1940-50 la obtención de monocristales de Si con la suficiente pureza para el desarrollo de células solares (junto con transistores y diodos). Las células solares están basadas en los mismos mecanismos físicos que los transistores y dispositivos cuánticos, y se desarrollan bajo el impulso de la investigación espacial en los años 50-60 como alternativa a los generadores de isótopos radioactivos de los satélites.
13 El futuro de la energía solar.
La evolución tecnológica está mejorando progresivamente los rendimientos de las células. Pero también es sorprendente el abaratamiento de los costos de inversión (de 1980 a 1997, el kWh generado a pasado de costar 339 pesetas a 30).
Este tipo de energía se utiliza para abastecer de electricidad a numerosos poblados y fábricas en Senegal, Jordania, Brasil, Filipinas, Indonesia y Chile.
La producción mundial asciende a 60 megavatios hora al año. En España son 25000 las viviendas que benefician de este tipo de energía y se espera por lo menos 8000 viviendas en México para el 2010.
Vistas las ventajas incomparables de este tipo de energía, tanto a nivel ecológico, como económico o puramente práctico, se puede pensar que ésta será una de las grandes energías del futuro. Es de esperar, pues, que su parte en la producción mundial aumente en los próximos años.
La energía solar pasiva como energía del futuro se proyecta que para el año 2010 se podrá duplicar el aprovechamiento de la energía solar pasiva, y por lo tanto podrá suponer una reducción de 50% de las emisiones de CO2 y ahorrar mucho dinero. Aunque aún quede mucho por investigar, se están estudiando nuevos materiales, características ópticas de superficies, ventanas, tipologías constructivas, modelos de simulación, manuales de cálculo para constructores y validación experimental de las edificaciones.
Quizás dentro de unos años muchos de nuestros hogares serán casas solares.
1.5 La energía solar térmica
14 La energía solar térmica es aprovechada por medio de unos dispositivos denominados colectores solares, que intensifican el efecto térmico producido por la radicación solar. Un colector solar utiliza la radiación solar para calentar un determinado fluido (generalmente agua) a una cierta temperatura. La temperatura que se puede alcanzar depende del diseño del colector, y puede oscilar entre 20ºC y 120ºC.
A mayor temperatura, más complejo es el diseño del colector y la instalación en conjunto. Pero lo interesante es que los sistemas de baja temperatura (inferior a 100ºC) son suficientes para suplir aproximadamente dos tercios del consumo energético para agua caliente sanitaria e industrial. Y estos sistemas son tecnológicamente muy sencillos, fáciles de instalar y se amortizan en pocos años.
Las instalaciones solares térmicas de baja temperatura son sistemas silenciosos, limpios, sin partes móviles y con una larga vida útil, que generan una energía descentralizada, cerca de donde se necesita y sin precisar infraestructuras para su transporte.
1.5.1 Características de la energía solar térmica.
Tras algún tiempo de exposición al sol, una placa de metal puede calentarse hasta llegar a quemar. La temperatura de la placa aumentará si su color es negro, dado que apenas refleja los rayos del sol. La placa cede el aumento de temperatura conseguido a su entorno: al aire y al soporte que la sujeta.
Si colocamos la placa en el interior de una caja cubierta de vidrio, éste deja pasar la radiación solar incidente, pero es opaco a la radiación infrarroja que emite la placa. El resultado es un aumento progresivo de la temperatura en el interior de la caja.
Ya sólo falta hacer circular un fluido por el interior de la caja para que le sea transmitido el calor. Habitualmente, el líquido circula en el interior de un serpentín o un circuito de tubos, que asegura la máxima exposición al calor generado. Ya tenemos un colector solar. Variando la disposición de los elementos del colector, podemos obtener la temperatura que deseemos.
15 El agua caliente obtenida es conducida hasta donde se va a utilizar. Puede ser directamente, como en el caso del agua de una piscina, o bien podemos almacenarla en un depósito acumulador para emplearla cuando sea necesario.
Variando el tipo de conducciones y de depósitos, podemos conseguir el tipo de instalación solar térmica que deseemos (Figura 5).
(figura 1.5) Principio del funcionamiento de un colector solar
En general, una instalación de baja temperatura está formada por tres partes:
1. Un subsistema de captación, formado por varios colectores solares conectados, que capta la energía solar.
2. Un subsistema de acumulación, formado por uno o más depósitos de almacenamiento de agua caliente. El acumulador adapta, en el tiempo, la disponibilidad de energía a la demanda.
3. Un subsistema de distribución, formado por el equipo de regulación, tuberías, bombas, elementos de seguridad, etc., que traslada a los puntos de consumo el agua caliente producida (imagen 1.5.1).
16 (Figura 1.5.1) Equipo del colector solar
Dentro de este esquema básico existen muchas variaciones. Algunos sistemas llegan incluso a producir vapor capaz de mover una turbina que alimenta un generador de energía eléctrica, mientras que otros llevan el agua caliente obtenida directamente a donde se va a usar, sin ningún sistema de almacenamiento intermedio.
La parte principal de estas instalaciones es el colector solar, por ser el encargado de captar la radiación solar y convertirla en energía calorífica. Los diferentes tipos de colectores solares determinan los diferentes sistemas de EST, que suelen clasificarse en sistemas de baja, media y alta temperatura.
Colectores de baja temperatura:
Este colector no utiliza ningún dispositivo para concentrar los rayos solares, así pues la temperatura del fluido a calentar está por debajo del punto de ebullición del agua. Tipos de colectores:
17 - Colectores no vidriados.
- Colectores de placa plana.
- Colectores de tubo de vacío (Figura 1.5.2 – 1.5.3).
(Figura 1.5.2) Colector solar de tuvo de vacio
(Figura 1.5.3) Partes del colector solar
18 Colectores de media temperatura:
- Capaces de concentrar la radiación solar en una superficie reducida.
- La temperatura de trabajo suele variar entre los 100 y los 400ºC.
- El tipo más habitual:
- Colectores cilindro-parabólicos (imagen1. 5.4).
(Figura 1.5.4) Colector Solar de temperatura media
Colectores de alta temperatura:
Estos colectores son capaces de concentrar la radicación solar en un solo punto (figura 4.5 – 4.6). La temperatura de trabajo oscila desde los 400°C hasta más de 1000°C, ya que utiliza un campo heliosático, espejos que siguen la trayectoria del sol automáticamente y concentran la radiación del sol, por lo tanto no es comercial, tan solo se usa para investigación. Tipos:
Tubería que contiene el fluido La parábola
concentra los rayos del sol en la tubería.
19 (Figura 1.5.5) - Colector de campo heliostático >1000ºC.
(Figura 1.5.6) - Colector de espejo parabólico 900º C.
20 CAPITULO II.
MANUAL DE INSTRUCCIONES HL313
Entrenamiento en un equipo de calentamiento por energía solar
21 2.1 Descripción de la unidad
El calentador solar modelo HL-313 es de uso domestico convirtiendo la radiación solar en calor para calentar el agua. La energía solar siempre está disponible y el equipo lo usa empleando bombas de recirculación, intercambiadores de calor, tanques de almacenamiento, reguladores, etc. La superficie del colector trabaja bajo los principios de absorción.
Las partes que están dentro del circuito solar es: una bomba de circulación junto a un recipiente de expansión; un medidor de flujo de área variable, un manómetro y 2 termómetros permiten medir todos los datos relevantes.
El sistema esta también equipado con un regulador diferencial de temperatura con un termostato y todo lo estipulado a la seguridad.
Un plato intercambiador de calor aislado permite que entre la transferencia de calor al circuito solar y este caliente el agua del circuito.
Los siguientes puntos se verán adelante:
- familiarización con las partes y con el sistema de colector solar - conocimientos de la transferencia de calor en los colectores solares
22 2.1.1 Plano de la unidad HL 313 (Fig. 2.1)
(Fig. 2.1) 1.- soporte de apoyo móvil
2.- tanque de almacenamiento 3.- superficie del colector 4.- Termómetro
5.- sensor de temperatura (Pt 100) 6.- grifo-flotador
7.- Medidor de flujo de área variable 8.- unidad solar
9.- bomba de recirculación
10.- recipiente de la presión de expansión
23 11.- regulador diferencial de temperatura
12.- interruptor principal
13.- plato intercambiador de calor
14.- bomba de recirculación (circuito de agua caliente, no visible)
2.1.2 Descripción del funcionamiento
Los circuitos individuales son mejor explicados usando el siguiente diagrama de bloques (Fig. 2.1.2):
(Fig. 2.1.2)
El calentador solar HL-313 consiste de dos circuitos separados. La transferencia de calor es realizada utilizando el intercambiador de plato aislado (3).
En el circuito solar, una mezcla de etileno-glicol y agua es bombeada a la superficie del colector (1) mediante la bomba de recirculación (4). El flujo puede ser regulado usando el grifo-flotador (2).
La parte mas importante del colector es la superficie de absorción, esta está revestida de una pintura especial negra. La superficie de absorción convierte la
24 radiación en energía de calor y la pasa a la mezcla glicol-agua que se encuentra circulando. Los colectores están montados en soportes móviles para que estos puedan ser moverse en varios ángulos de inclinación para ser fijados.
El líquido transporta el calor del colector hacia el plato intercambiador de calor (3) y este lo transfiere al circuito de agua caliente. Esto significa también que el agua fluye gracias a una bomba de recirculación (5) y al tanque de almacenamiento de agua caliente domestica (6. Por razones de seguridad este tanque no tiene una válvula de cierre en el enchufe del agua, este es un diseño despresurizado. El agua caliente se extrae de la parte superior del tanque. La cantidad de agua que se retirará se define usando el grifo que esta en la entrada de la agua fría.
La bomba de circulación (4) en el circuito solar corta siempre que el diferencial de temperatura entre el medio y la temperatura del colector y la temperatura del tanque exceden ciertos valores.
Este diferencial de temperatura (fig. 2.1.3) se puede preestablecer en el regulador (8) ((∆θ = 5… 11 K).
Fig. 2.1.3 Regulador Diferencial de Temperatura
Colocar el equipo en la posición requerida y trabar los frenos para prevenir que este se balancee (fig 2.1.4).
25 (fig 2.1.4) Colector solar HL 313
- fijar la inclinación requerida de los colectores con las barras móviles (1) y trabarlas con el perno de mano (2).
- ¡ATENCIÓN! Realizar esta acción con dos personas por razones de seguridad.
- Conectar el abastecimiento de agua con el grifo (3) (3 cerrados)
- Proporcionar el dren del agua colocando un cubo debajo del enchufe de la agua caliente (4) en la tapa del tanque de almacenaje, o conectándolo con una manguera de desagüe.
- Abrir el grifo cuidadosamente (3) y llenar el tanque de almacenaje hasta que salga el agua por el enchufe de agua caliente.
- Cerrar el grifo (3)
- Checar el equipo para ver si hay fugas:
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¡ATENCION! El circuito solar se llena de la mezcla glicol-agua y esta listo para usarse. Si el sistema es drenado, es imprescindible que se haga con esta mezcla.
- Comprobar la presión del sistema en el circuito solar (manómetro (9)).
Debe ser alrededor de 1.5 bar. Si la presión del sistema es menor, el circuito solar debe ser llenado con fluido caliente hasta alcanzar el 1.5 bar requerido:
- Conectar el agua a la válvula de llenado dentro la unidad solar sobre el diagrama del recipiente de expansión.
- Mantener la válvula de llenado abierta hasta que alcance una presión de 1.5 bar.
- Cerrar la válvula de llenado
- Desconectar el agua de alimentación
- Si la presión del sistema varia levemente después de algunos minutos, esto es debido a que el sistema tiene fugas. El proceso de llenado debe ser repetido. El circuito solar esta completamente lleno sin fugas ni burbujas de aire la lectura del medidor de flujo de área variable no cambiara.
- conectar el equipo a una fuente de corriente eléctrica (230V, 50 Hz)
- encender el interruptor principal
- ajustar los parámetros de funcionamiento con el regulador, comprobar que no haya fugas en las mangueras y conexiones.
27 2.2 Programación del regulador de temperaturas DR 3
El regulador de temperatura DR 3 (fig 2.2) con 14 sistemas de calefacción solar, regulación de la velocidad de rotación de la bomba solar con ajuste de velocidad mínima y máxima de la bomba, contador de horas en funcionamiento, control de funciones a través de sensores, funciones de protección del captador, de protección del acumulador y de protección antihielo, ayuda para el arranque en sistemas con captadores de tubos de vacío, asignación de prioridades para sistemas con doble depósito de almacenamiento y sistemas con piscina, menú en alemán, inglés, francés y español, fácil selección de opciones del menú mediante tres teclas, pantalla de cristal líquido de 1 x 16 dígitos con modo de ahorro de energía, parámetros prefijados del
Regulador protegidos contra ajustes por error mediante la opción de bloqueo del menú.
(fig 2.2) Regulador de temperatura
28 2.2.1 Modo de instalación y funcionamiento
Piloto 0 (rojo)
- Se ilumina automáticamente cuando las válvulas o las bombas solares no se encuentran activadas y la única
Función es la de “standby”
- Parpadea lentamente y de manera continuada hasta que se selecciona el modo operativo (“manual” o “apagado”)
- Parpadea rápidamente cuando se detecta algún problema como, por ejemplo, un fallo en el sensor de los captadores
Piloto I (verde)
- Se ilumina cuando se activa la bomba solar (relé R1).
Piloto II (verde)
- Se ilumina cuando se activa la bomba o la válvula (relé R2).
Piloto Tmáx (amarillo)
- Se ilumina automáticamente cuando se alcanza la temperatura máxima de almacenamiento o la temperatura en piscina deseada.
- Parpadea lentamente para indicar que la protección solar está activada
- Parpadea rápidamente cuando la protección contra la congelación está activada.
Antes de poner en marcha el regulador, deben leerse con atención las siguientes instrucciones.
2.2.2 Descripción del regulador DR 3
El regulador DR 3 es una unidad de control del diferencial de temperatura controlada por microprocesadores y provista de 3 entradas con sensores Pt1000 y 2 salidas de relé, de loscuales la salida de relé (R1) puede regular la velocidad de bombas estándar.
En este manual de instrucciones, se presentan los 14programas diferentes de control para sistemas solares térmicos que puede ejecutar el regulador.
29 El regulador consta de una pantalla de 16 dígitos y 3 teclas, con las que se pueden seleccionar las diferentes opciones del menú, que se presenta en alemán, inglés, francés o español.
Mediante las teclas “Más”, “Menos” e “Intro” se pueden seleccionar y establecer los diferentes parámetros del regulador, así como visualizar valores como la temperatura en un preciso instante, las horas de funcionamiento o el estado de funcionamiento.
Los sensores PT1000, con un nivel de precisión garantizado conforme a lo dispuesto en la norma DIN EN 60751, detectan con precisión la variación de temperatura, lo que garantiza el buen control de las conmutaciones dentro de todo el sistema.
Los pilotos situados en el frontal del regulador DR 3 indican el estado de funcionamiento del sistema:
2.2.3 Instalación del regulador DR 3
2.2.3.1 Instalación en pared.
El regulador se fija de manera sencilla a la pared mediante dos puntos de sujeción con la ayuda de tornillos (4x6) y tacos (M6).
2.2.3.2 Conexiones eléctricas
De acuerdo con la norma VDE, únicamente el personal calificado podrá llevar a cabo la instalación del regulador.
Advertencia: para la colocación de los sensores y de los relés, deberán seguirse, teniendo en cuenta el uso, las ilustraciones (1-14) que aparecen más adelante.
La placa base se divide en las siguientes dos partes: la parte en que el voltaje es de rango seguro y la parte con tensión de CA.
Las líneas de tensión de suministro de red se conectan en la parte derecha de la base y, en caso necesario, se utilizan los protectores de cable que se
30 incluyen. Las líneas de muy baja tensión y los sensores se conectan en la parte izquierda de la base.
Los conductores de protección de la alimentación eléctrica y los consumidores conectados deben conectarse usando la regleta de bornes de puesta a tierra de tres polos situada en el interior de la parte derecha de la base.
Las diferentes líneas deben conectarse a su correspondiente terminal de la siguiente manera:
Parte izquierda de la base: Terminal de conexión de sensores (5V DC) Kl. 1/2 sensor de temperatura S1 - independientemente de la polaridad Kl. 3/4 sensor de temperatura S2 - independientemente de la polaridad Kl. 3/5 sensor de temperatura S3 - independientemente de la polaridad
Parte derecha de la base: Terminal de suministro de red (230V AC 50Hz)
Kl. 8 salida de relé R1 (Precaución: regulador de velocidad) Kl. 9 conductor neutro N del consumidor (relés R1 y R2) Kl.10 conductor neutro N del suministro de red
Kl.11 conductor de fase L del suministro de red Kl. 12 salida de relé R2
Todos los conductores de protección deben estar conectados a la regleta de bornes de puesta a tierra de tres polos.
Observaciones: La salida de relé R1 es adecuada para el control de bombas de tipo estándar (20 – 120 VA), cuya velocidad puede controlarse, así, a través del regulador (fig. 2.2.3). Debido al cableado interno del regulador, no es conveniente que las válvulas, los contactores u otros consumidores de bajo consumo de energía operen a través de esta salida. (Incluso cuando no se encuentra en funcionamiento, puede haber corrientes residuales en la salida de relé R1).
31 (fig. 2.2.3) Diagrama eléctrico del Regulador de Temperatura
2.2.3.3 Instalación de los cables
A fin de evitar pulsaciones que puedan crear interferencias, debido, por ejemplo, a la inducción, los cables de los sensores de temperatura y los cables interfaz no deben instalarse nunca junto a las conducciones de los principales cables eléctricos. En el caso de los cables de muy bajo voltaje, deberán seguirse las disposiciones previstas en la norma VDE 0100, apartado 410 sobre protección y baja tensión.
En caso necesario, los cables de los sensores de temperatura pueden alargarse hasta aproximadamente unos 50 m (usando, por ejemplo, cables NYM de 3 x 1’5) sin que, por ello, se pierda precisión en la medida. Debe verificarse de manera especial que en las conexiones de las extensiones no exista ninguna transición.
2.2.4 Sensores de temperatura PT1000
Resulta especialmente importante para el buen funcionamiento general del sistema que los sensores se instalen correctamente y se coloquen en un lugar adecuado.
Durante su instalación, debe verificarse que los sensores de temperatura se instalen en la zona en que se pretende efectuar la medición y que, en la medida de lo posible, se utilicen, para los cables de los sensores, aislantes térmicos de aproximadamente 20 cm de longitud desde el punto de medición, ya que, de este modo, se logra protegerlos contra el frío. Estas medidas deben tomarse especialmente en el caso del sensor de los captadores.
32 2.2.5 Puesta en funcionamiento
Advertencia: Antes de proceder a la manipulación del regulador y de los consumidores conectados, debe desconectarse el regulador de la red, ya que pueden existir corrientes residuales en el cableado del dispositivo.
Precaución: El regulador no sustituye de manera alguna a los dispositivos de seguridad, por lo que, en caso necesario, deben tomarse las medidas de protección pertinentes contra el hielo, el sobrecalentamiento, la presión excesiva, etc. Se debe proceder a la conexión del módulo principal a la base fijada en la pared cuando no exista corriente eléctrica.
Una vez se conecta a la red, el regulador ya es operativo.
Procedimiento de parametrización para el técnico:
1. cambio de idioma
2. selección del programa de control 3. programas establecidos
4. activación de la función de protección solar 5. activación de la función de protección antihielo 6. control de la velocidad de rotación de R1
7. asignación de prioridades en el almacenamiento 8. activación de la función de ayuda para el arranque 9. cambio a modo operativo manual
10. temperatura en pantalla
11. bloqueo de los parámetros prefijados
Cualquier error, como, por ejemplo, el causado por un defecto en el sensor, se indica mediante el parpadeo del piloto rojo. Además, el fallo se muestra en pantalla en el menú de valores en servicio.
En caso de error, el técnico puede anotar los valores prefijados para establecer un diagnóstico por teléfono.
33 2.2.6 Fallos en el sistema
Antes de manipular el regulador, se debe desconectar de la red eléctrica.
El regulador está protegido mediante un fusible 2AT para baja intensidad. En caso necesario, el fusible puede examinarse y reemplazarse. Para ello, en primer lugar, se debe apagar el suministro eléctrico y, después, separar el módulo conectado a la base fijada a la pared y retirar el panel posterior. Puede comprobarse el funcionamiento de los sensores de temperatura mediante el correspondiente dispositivo de medida de la resistencia y la siguiente tabla. Si el fallo se debe a un defecto en un sensor, el regulador desactiva la función afectada.
2.2.7 Datos técnicos
Base: módulo conectable
Tamaño: 112 x 52 x 106 (Largo x Altox Ancho)
Protección: IP 40 / DIN 40050 CE
Suministro: 230 V +/- 10% / 50-60 Hz
Consumo: aprox. 2 VA
Potencia de conmutación: 400 VA (para el relé R1 mín.20 VA y máx. 120 VA)
Fusible: 2AT
Temperatura ambiente: de 0 a 40 ºC
Pantalla: Pantalla de cristal liquido de 1x16 caracters alfanuméricos
Intervalo de temperatura: - 40ºC ... 230 ºC
Sensores: Pt1000 de alta precisión conforme a la norma DIN EN60751
Tabla 2. Datos técnicos del colector solar HL 313
34 2.2.8 Selección de programa de control
05 Func. Especiales
Selección de programa
Programa: 1
Una vez puesto en marcha el regulador, debe escogerse el programa de control deseado. Dentro de la opción “Func. Especial” del menú, en el submenú
“Selección de programa”, debe seleccionarse la versión de software adecuada
2.2.9 Ajuste de los parámetros de control
- Parámetros de control
Dependiendo de la versión de software, deben ajustarse los parámetros de control adecuados para cada programa. Los ajustes que deben realizarse para el programa 1 son aplicables también para el resto de programas (1 – 14). En caso necesario, se señalan los ajustes suplementarios pertinentes para cada programa.
Con la tecla “Más”, el valor aumenta y, con la tecla “Menos”, disminuye. La tecla “Intro” se utiliza para confirmar el valor en pantalla. Una vez confirmado, el menú pasa automáticamenteal siguiente valor que debe ajustarse. Cuando se han realizado todos los ajustes de valores, el regulador vuelve por sí solo al menú principal.
Advertencia: Los ajustes erróneos pueden provocar fallos o mal funcionamiento del sistema. Deben respetarse las instrucciones, así como las indicaciones de los fabricantes.
Debe consultarse siempre a un técnico especialista.
35 Parámetros de control
“Para el Programa 1 Tmín S1”
Para que se active la función de protección solar, el sensor S1 debe registrar una temperatura que sobrepase la temperatura mínima fijada para el captador (fig. 2.2.9).
Intervalo de temperatura: 0 ... 90 ºC Valor por defecto: 30 ºC
Tmáx S2
Temperatura máxima prefijada del depósito de almacenamiento de energía solar recogida por el sensor S2. Cuando el sensor S2 registra una temperatura superior a la prefijada para el depósito de almacenamiento, la bomba solar se detiene
(Desviación de histéresis de 2 ºC) Intervalo de temperatura: 0 ... 120 ºC Valor por defecto: 60 ºC
T R1
En este caso, debe fijarse la diferencia de temperatura, entre la temperatura recogida por el sensor del captador y la del sensor del acumulador, necesaria para que, cuando se exceda, se active la carga / transferencia térmica al depósito de almacenamiento. El calor se transfiere / carga en el depósito de almacenamiento hasta que la diferencia de temperatura se reduce hasta 1/3 del valor fijado.
(Excepción: ver apartado 10.1 sobre el control de la velocidad de rotación) Intervalo de temperatura: 6 ... 18 K
Valor por defecto: 10 K
Indicaciones para el técnico especialista sobre el control de la velocidad de rotación de la bomba:
36 El regulador DR 3 puede modificar la velocidad de rotación de las bombas estándar (únicamente en este tipo de bombas) mediante el relé semiconductor electrónico R1.
Los ajustes pertinentes sobre el control de la velocidad de rotación deben realizarse en el submenú “Velocidad de rotación
R1”, que se encuentra dentro de la opción “Func. especiales”del menú principal.
Programa: 1
S1 = sensor del captador S2 = sensor de
Almacenamiento
S3 = opción en pantalla R1 = bomba solar
R2 = sin función
(fig. 2.2.9) Captador Solar
Parámetros de control “Para el Programa 2”
Deben realizarse los mismos ajustes que en el programa 1. El relé R2 se activa o desactiva con la bomba solar (R1) y permite que el regulador active una válvula eléctrica de cierre (fig. 2.2.10).
Confirmar con 02 Parámetros de control
37 Programa: 2
S1 = sensor del captador S2 = sensor del
acumulador
S3 = opción en pantalla R1 = bomba solar R2 = válvula de cierre
(fig. 2.2.10) Captador Solar
Parámetros de control “Para el Programa 3”
Tnom S3
Si la temperatura registrada por el sensor S3, que se encuentra en la parte superior del depósito de almacenamiento, es inferior a este valor y se ha fijado un valor positivo de “Histéresis”, el relé R2 se activa como calefacción auxiliar, la cual permanece activa hasta que el acumulador alcanza una temperatura superior a la suma del valor Tnom S3 más la histéresis (fig. 2.2.11).
Si la temperatura registrada por el sensor S3, que se encuentra en la parte superior del depósito de almacenamiento, sobrepasa este valor y se ha fijado un valor negativo de “Histéresis”, el relé R2 se activa con función de refrigeración.
La refrigeración del depósito de almacenamiento permanece activa hasta que éste registra una temperatura inferior a la diferencia entre el valor Tnom S3 menos la histéresis.
Intervalo de temperatura: 0 ... 90 ºC Valor por defecto: 60 ºC
Histéresis
Este parámetro es determinante para que se active la función de calefacción auxiliar (valor positivo) o la función de refrigeración del depósito de almacenamiento (valor negativo).
38 Además, queda establecido cuántos ºC respecto al valor prefijado Tnom S3 se debe calentar o enfriar.
Intervalo de temperatura: -20 ... 20 ºC Valor por defecto: +10 ºC
Programa: 3
S1 = sensor del captador S2 = sensor del
acumulador parte inferior S3 = sensor del
acumulador parte superior R1 = bomba solar
R2 = bomba (fig. 2.2.11) Captador Solar
2.2.10 Funciones de protección
Teniendo en cuenta las consignas del fabricante sobre los captadores y acumuladores, el regulador puede activar diferentes tipos de funciones (protección solar, protección antihielo). Por defecto, las funciones de protección solar y de protección antihielo se encuentran desactivadas.
Mediante las teclas “Más” y “Menos”, se puede seleccionar la función de Protección solar(verapartado9.1) y de protección anti hielo (ver apartado
-Una vez seleccionada la función deseada, debe confirmarse mediante la tecla
“Intro”.
Advertencia: Estas funciones no sustituyen de modo alguno a los
Dispositivos de seguridad, por lo que, en caso necesario, deben tomarse las medidas de protección pertinentes contra el hielo, el sobrecalentamiento y la presión excesiva. Cualquier cambio realizado en este menú puede tener graves repercusiones en el funcionamiento y seguridad del regulador.
Por ello, los ajustes sólo deben realizarse por un profesional especializado.
39 Protección solar
Si se selecciona “no” en este submenú, la función de protección solar queda desactivada. Inmediatamente después, en la pantalla aparece de nuevo el menú principal.
Si se selecciona “sí”, se activa la función de protección solar.
En este caso, deben ajustarse los siguientes parámetros.
Valores: sí / no Valor por defecto: no
Variante
Si se selecciona la variante 1, el regulador activa la bomba solar para proteger el captador del exceso de temperatura cuando el sensor del captador registra un valor superior al establecido en la opción “Protección activada” y el de los sensores de almacenamiento sobrepasan el valor prefijado de Tmáx.
En aquellas instalaciones que cuentan con varios depósitos de almacenamiento, la descarga térmica se produce en los depósitos de almacenamiento de menor nivel. Si se selecciona la variante 2, la bomba solar se detiene cuando se supera el valor prefijado en la opción “Protección activada”. La función de la bomba solar no se reactiva hasta que no se obtiene un valor por debajo del fijado en la opción “Protección desactivada”.
Valores: 1 / 2 Valor por defecto: 1
Protección activada
Si se sobrepasa el valor prefijado en el sensor del captador, se activa la función de protección solar.
Intervalo de temperatura: 60 ... 150 ºC Valor por defecto: 110 ºC
Protección desactivada
Lafuncióndeprotecciónsolarpermaneceactivahastaqueelvalorregistrado en la sonda del captador supera el valor fijado para la desactivación.
Valores: 50 ... protección en - 5 K Valor por defecto: 100 ºC Alm-Máx (sólo válido para la variante 1)
40 La protección solar se desactiva tan pronto como el valor registrado por el sensor de almacenamiento inferior sobrepasa el valor prefijado para la protección del depósito de almacenamiento contra el exceso de temperatura.
Intervalo de temperatura: 50 ... 140 ºC Valor por defecto: 90 ºC
Protección antihielo
Si se selecciona “no” en este submenú, la función de protección antihielo queda desactivada. Inmediatamente después, en la pantalla aparece de nuevo el menú principal.
Si se selecciona “sí”, se activa la función de protección antihielo.
En este caso, deben ajustarse los siguientes parámetros.
Valores: sí / no Valor por defecto: no
Protección antihielo activada
Cuando el valor registrado en el sensor del captador es inferior al valor fijado, arranca la bomba solar para que el calor se transfiera del depósito de almacenamiento hasta el captador y el sistema de conductos.
Tan pronto como el valor registrado en el sensor del captador es 5 ºC superior al valor fijado, la bomba se detiene.
Valores: -25 ... + 5 ºC Valor por defecto: 0 ºC
2.2.11 Funciones especiales
Advertencia: Los ajustes de los parámetros que se presentan dentro de
“Funciones especiales” pueden tener graves repercusiones sobre el funcionamiento y la seguridad del sistema. Únicamente los especialistas cualificados pueden efectuar el cambio o ajuste que consideren preciso.
Submenú:
Selección de programa (ver apartado 7) Velocidad rotación R1 (ver apartado 10.1) Prioridad almacenamiento (ver apartado 10.2) Ayuda arranque (ver apartado 10.3)
41 Selecc. idioma (ver apartado 10.4)
Ajuste sensor (ver apartado 10.5) Autoajuste (sólo para el fabricante)
Control de la velocidad de rotación Velocidad de rotación R1
Si se selecciona “Sí”, el regulador controla en 30 pasos la velocidad de rotación de la bomba, conectada al relé R1. El funcionamiento del control de velocidad se expone a continuación.
Valores: sí / no Valor por defecto: no
Variante R1
Existen tres opciones entre las que elegir, teniendo en cuenta que el valor DT se mantiene constante.
Variante 1: el regulador pasa a considerar el valor prefijado de R1máx tras el pre-drenaje. Si la diferencia de temperatura entre el captador y el acumulador se encuentra por debajo del valor preestablecido, la velocidad de rotación se reduce en un nivel después de la finalización del periodo de control. En cambio, si la diferencia de temperatura se encuentra por encima del valor fijado, la velocidad de rotación aumenta en un nivel tras la finalización del periodo de control. El regulador cambia la velocidad de rotación de la bomba al nivel más bajo y, cuando el valor DT entre el captador y el sensor de almacenamiento es 1/3 del valor fijado, la bomba se detiene.
Variante 2: la acción es la misma que en la variante 1 pero, en este caso, el regulador cambia inmediatamente al valor prefijado
R1mín tras el pre-drenaje y, en caso necesario, lo vuelve a cambiar.
Variante 3: la acción es la misma que en la variante 2 pero, en este caso, el regulador intenta mantener / alcanzar el valor ajustado “Tnom S1” en el sensor del captador a través del control de velocidad de rotación.
Valores: Variante 1 ... 3 Valor por defecto: Variante 1
Tnom S1 (solo para variante 3)
42 Cuando el sensor del captador recoge un valor inferior al establecido en esta opción, se reduce la velocidad de rotación. En caso de que el valor registrado sea superior, aumenta la velocidad de rotación.
Intervalo de temperatura: 0 ... 90 ºC Valor por defecto: 50 ºC
Periodo de control
El periodo de tiempo que debe transcurrir tras el cambio de la velocidad de rotación debe introducirse antes de que se efectúe un nuevo ajuste de la velocidad de rotación.
Valores: 5 ... 30 segundos Valor por defecto: 8 segundos
Periodo de pre-denaje
Durante este periodo de tiempo, la bomba actúa con la mayor velocidad de rotación (100%) para asegurar un arranque sin fallos. La bomba no se somete al control de velocidad de rotación hasta que finaliza esta fase de pre-drenaje.
Llegado el momento, ésta registra, según la variante escogida, un valor de velocidad de rotación igual a R1mín o R1máx.
Valores: 10 ... 600 segundos Valor por defecto: 15 segundos R1 máx.
En este apartado, se debe establecer la velocidad de rotación máxima de la bomba conectada al relé R1. Una vez ajustado dicho valor, la bomba presenta la velocidad de rotación indicada y se puede fijar el caudal.
Observaciones: Los valores que se dan son puramenteindicativos y pueden diferir con mayor o menor intensidad dependiendo de la bomba y del dispositivo.
Valores: R1máx 70 ... 100 % Valor por defecto:
R1 mín.
En este apartado, se debe determinar la velocidad de rotación mínima de la bomba conectada al relé R1. Una vez ajustado dicho valor, la bomba presenta la velocidad de rotación indicada y se puede fijar el caudal.
Valores: R1mín 30 ... 70 %
43 Asignación de prioridades en el almacenamiento
Para los programas 6, 9, 10, 11, 13 y 14, se deben fijar además los parámetros relativos a la asignación de prioridades en el almacenamiento. Para el resto de programas, estos parámetros no son relevantes.
Interrupción
La carga del depósito de almacenamiento de menor nivel se detiene una vez transcurrido el periodo de tiempo fijado. De este modo, es posible evaluar si el captador puede alcanzaruna temperatura con la que pueda cargar inmediatamente después el depósito de almacenamiento. Si no se reúnen las condiciones necesarias para la carga del depósito de almacenamiento preferente o para una posible interrupción, se reinicia la carga del depósito de almacenamiento de nivel bajo y, tras el periodo ajustado, se interrumpe de nuevo para considerar el incremento de temperatura del captador.
Valores: 5 ... 90 minutos Valor por defecto: 10 minutos
Incremento de temperatura
En esta opción, se fija el incremento de temperatura del captador necesario para llevar a cabo un ajuste exacto de las prioridades de carga en aquellos sistemas con diversos depósitos de almacenamiento. Mientras se realiza tal operación, la carga del depósito de almacenamiento de bajo nivel se interrumpe durante un minuto puesto que el nivel de temperatura del captador probablemente puede cargar el depósito de almacenamiento prioritario inmediatamente después. Si la variación de temperatura es inferior al valor fijado, se activa la carga del depósito de almacenamiento de bajo nivel y se interrumpe de nuevo pasado el tiempo previamente fijado para considerar el incremento de temperatura del captador.
Valores: 1 ... 10 K/min Valor por defecto: 3 K/min
Activación de la función de ayuda para el arranque
Normalmente, esta función no es necesaria para los sistemas de energía solar convencionales. Sin embargo, en algunos sistemas, sobre todo aquéllos con captadores de tubos de vacío, ocurre que las mediciones del sensor del captador son excesivamente lentas o muy poco precisas, debido a que el
44 sensor no está ubicado en la zona de mayor temperatura. En determinados casos, la bomba puede arrancarse provisionalmente gracias a la función de ayuda para el arranque, a fin de permitir al sensor establecer una medición correcta.
Ayuda para el arranque
Si se selecciona la opción “sí”, se pone en marcha la acción descrita anteriormente. Se deben establecer, además, otros parámetros.
Valores: sí / no Valor por defecto: no
Periodo de drenaje
La bomba está activada durante el tiempo que se fije y en caso de alcanzarse el valor establecido para el incremento de temperatura en el captador.
Valores: 2 ... 30 segundos Valor por defecto: 5 segundos
Incremento de temperatura
Cuando se alcanza el valor establecido para el incremento de temperatura registrado en el sensor del captador, la bomba solar arranca y permanece activada durante el tiempo de drenaje establecido anteriormente, lo que permite al sensor del captador establecer una medición correcta. A este paso, le sigue un periodo de medición y bloqueo de 5 minutos, durante el cual no es posible reactivar la función de ayuda para el arranque. Si, una vez establecida la medición, se reúnen las condiciones adecuadas para el arranque de la bomba solar, se activa la carga del depósito de almacenamiento.
Valores: 1 ... 10 K/min Valor por defecto: 3 K/min
Selección del idioma
El menú del regulador puede aparecer en pantalla en diferentes lenguas.
Lengua
Valores: Alemán, Inglés, Francés, Español Valor por defecto: Alemán
Ajuste de los sensores de temperatura
45 Observaciones: Por lo general, no es necesario realizar ningún tipo de ajuste dentro de esta opción puesto que el sistema ya viene ajustado para sensores Pt1000 y funciona con gran precisión.
No obstante, debido a la longitud de los cables de los sensores o a la mala ubicación de los mismos, pueden producirse errores en las mediciones, que pueden ajustarse a través de esta opción del menú.
Ajuste S1...S3
Los tres sensores pueden ajustarse individualmente. Los valores para el cambio en la medición aumentan (+) o disminuyen (-) en aproximadamente 1/3 ºC.
Valores: -20 ... +20 Valor por defecto: 0
2.2.12 Cambio del modo operativo
En esta opción, puede modificarse el modo operativo del regulador (automático, apagado o manual). Advertencia: Si el modo operativo es manual o está apagado, no existe ningún proceso de control activado, del mismo modo que las funciones de protección solar y protección antihielo y el límite de temperatura de almacenamiento tampoco están operativas. En este caso, el piloto rojo parpadea para avisar de tal situación.
Cuando se sale del modo operativo manual o apagado, el sistema vuelve por sí solo al modo automático.
Únicamente, el personal cualificado puede fijar el modo manual para llevar a cabo labores de control o reajuste. Al finalizar el trabajo, debe salirse del modo manual para que el regulador vuelva a modo automático.
En modo manual, los relés R1 y R2 se seleccionan mediante las teclas “Más” o
“Menos” y se activan o desactivan mediante la tecla “Intro”.
El regulador vuelve al modo operativo pulsando la opción
“Esc” y la tecla “Intro”.
46 2.2.13 Temperaturas y mediciones en pantalla
Mediante las teclas “Más” o “Menos”, puede visualizarse diferentes valores.
Con la tecla “Intro”, se sale del menú.
En primer lugar, se muestran las temperaturas de los sensores
S1 – S3 y, luego, aparece la velocidad de rotación de la bomba solar. Dentro de la opción “Horas de funcionamiento de R1” y “Horas de funcionamiento de R2”, se pueden consultar el total de horas de funcionamiento de la bomba solar (relé).
En caso de que haya algún sensor necesario para la función de control defectuoso, el piloto rojo comienza a parpadear y aparece en pantalla el valor de temperatura < -40 ºC, en caso de derivación, o el de > 230 ºC, en caso de interrupción.
2.2.14 Valores en servicio
En caso de problemas o errores en el sistema, deben anotarse los valores de diagnóstico (que aparecen en esta opción) en el momento en que se produce el fallo. Estos datos pueden servir posteriormente para, por ejemplo, realizar un diagnóstico por teléfono. Mediante la tecla “Más” se van sucediendo los diferentes valores. Con la tecla “Intro”, se sale del menú.
2.2.15 Bloqueo / desbloqueo del menú
Los menús 02, 03, 04 y 05 pueden protegerse contra reajustes por equivocación. Para ello, se debe seleccionar la opción
“Bloquear menú” y confirmar la opción “bloqueo” o “desbloqueo”. Cuando la opción ”bloqueo” está activada, no se puede seleccionar la opción de menú bloqueada, por lo que debe desbloquearse.
Valores: bloqueo / desbloqueo sí / no
2.2.16 Esquema del menú
El menú principal del DR 3 contiene las seis opciones que se presentan someramente a continuación. Mediante las teclas de “Más” o “Menos”, se puede seleccionar una opción del menú y, mediante la tecla “Intro”, entrar en ella (tabla 2.1).
47 Tabla 2.1 Diagrama del menú principal del regulador DR 3
48 2.3 Instrucciones de seguridad
“La seguridad es primero”
PELIGROS DE ACCIDENTES DE VIDA
2.3.1 Advertencias del funcionamiento para el usuario.
PELIGRO, riesgo de una descarga eléctrica!
Antes de empezar a trabajar en el sistema eléctrico, colocar el switch en apagado y desconectar el equipo.
El trabajo en el sistema eléctrico debe ser realizado por personal altamente capacitado.
Proteger el sistema eléctrico de la humedad
PELIGRO, RIESGO DE QUEMADURAS!
49 La transferencia de calor al fluido y a las tuberías puede alcanzar los
100ºC
PELIGRO, RIESGO DE ENVENENAMIENTO!
El fluido que transfiere el calor contiene glicol. No tomar!.
Evite el contacto con los ojos. El contacto ocasional con la piel no es peligroso.
¡PELIGRO!
Antes de empezar a trabajar en el circuito solar, despresurice el sistema.
2.3.2 Advertencias del funcionamiento de la maquina
¡ATENCION! No exceder los siguientes limites.
presión máxima en el circuito solar 6 bar
50
Temperatura máxima en el circuito solar 100ºC
¡ATENCION!
No cerrar las válvulas que están en la parte superior del tanque (incluyendo las
mangueras con las válvulas de cierre. La acumulación indebida de presión en el tanque puede ocasionar daños en el equipo.
¡ATENCION!
El fluido que transfiere el calor contiene glicol, siempre debe de ser utilizado este fluido para drenar el sistema.
Llenar el sistema solamente con el fluido establecido (H-30). Sino la protección contra el congelamiento, el hervir y la corrosión se perderán.
51
¡ATENCION!
Drenar el tanque en caso de que tenga escarcha.
Asegurar el equipo y los colectores solares en caso de tormentas (amarar con un lazo por debajo).
2.4 Principios teóricos
2.4.1 Transferencia de calor
En la utilización térmica de la energía solar, los mecanismos de transferencia de calor juegan un papel muy importante en muchos aspectos.
En principio el calor puede ser transportado en tres diferentes formas. Los mecanismos de transporte se mencionan en la siguiente tabla 2.2:
Nombre Medio
Conducción térmica estacionaria Sólido, liquido, gaseoso Conducción térmica convectiva Liquido, gaseoso
Transportación de radiación Sistemas: sólido-gaseosos Tabla 2.2 Mecanismos de transporte de energía
En realidad es usada una combinación de estos mecanismos de conducción térmica
52 En el intercambio del calor, la radiación desempeña un papel muy importante y decisivo. Para explicar este fenómeno debemos considerar dos placas a
diferentes temperaturas en el vacío.
El calor estático de convecino no puede desempeñar ningún papel gracias al vacío. Sin embargo, ocurre un intercambio de calor, siendo decisiva la
radiación entre las placas
Sin embargo, un intercambio del calor ocurre.
Decisivo es el intercambio de la radiación entre placas. Aquí el coeficiente de α de la absorción, coeficiente del τ de la transmisión y del coeficiente del ρ de la reflexión de las placas caracterizar el intercambio de la radiación. También, se sabe que los cuerpos
comenzar a brillar intensamente si se calientan bastantes. Esta característica es dado por el coeficiente de ε de la emisión
(0 < α, τ, ρ, ε < 1).
Para nuestros propósitos, lo que sigue es suficiente:
• Más grande es el coeficiente de absorción del la placa, mayor es la cantidad de energía absorbida por él
• Más grande es la diferencia entre el medio
temperatura del colector y la temperatura ambiente, más grandes son las pérdidas irradiadas
2.4.2 Colector térmico
Dirigir y difundir la luz del sol de rodear el ambiente pulsa un amortiguador y se convierte en calor por la transferencia de la energía a, e.g., agua moléculas.
Para poder alcanzar temperaturas y eficacias que son tan altas como sea posible, el amortiguador
se aísla termal al ambiente circundante.
53 Para poder absorber una cantidad grande de luz del sol, el aislamiento termal por lo menos en el frente debe estar de diseño transparente. El calor generó se alimenta a una carga usando un líquido o una transferencia gaseosa sistema.
2.4.3 Eficiencia del colector
La eficacia del colector es definida por el solar presente radiante del picosegundo de la energía (en este caso la lámpara) y la energía útil PN retirada usando el calor
líquido de la transferencia en el circuito primario:
η = PN Picosegundo (4.1)
La energía útil es reducida por la radiación pérdidas, las gotas de la eficacia del colector.
La energía radiante picosegundo es dada por el colector área superficial AK y el irradiance E (iluminación) en W/m2:
PICOSEGUNDO = AK/E (4.2)
La energía útil PN se determina de diferencia de la temperatura entre el colector
alimentar y el T2 de la vuelta del colector – T1, el calor transferir el caudal total medio y
capacidad de calor específica cp del traspaso térmico medio (cp, Water=4,2 kJ/kgK):
PN = cp/ (T2−T1)
54 2.5 Datos técnicos de los componentes del equipo.
Ayuda móvil: El tubo cuadrado, polvo soldado con autógena, negro cubrió Anchura 2000 milímetros
Profundidad 850 milímetros Altura 2145 milímetros Peso 240 kilogramos
Fuente de alimentación: 230 V, 50 hertzios Colectores solares (amortiguador):
Energía máxima W 1430
Área superficial del amortiguador 1.77 m2
Líquido H-30 del traspaso térmico (contiene el glicol) L./h nominal del rendimiento de procesamiento 100 – 200
Tanque de almacenaje:
Dimensiones 850 x 750 x 600 milímetros Peso 85 kilogramos
Capacidad 140 l
Bomba de circulación (circuito de el agua caliente):
Clasificación de 85 W Caudal máximo 3 m3/h Cabeza máxima 4 m
Fuente de alimentación 230 V, 50 hertzios
Unidad solar:
Bomba de circulación 85 W Termómetro 0 – 120 °C, NG 63
Recipiente de la extensión de la presión 8 l, barra 5 Dispositivo del llenador, válvula de seguridad Fuente de alimentación 230 v, 50 hertzios
Flujómetro:
Mecanografiar el Variable-área
55 L./h de la gama que mide 40 – 440
Conexión 1’’
01/00
Termómetro:
Mecanografiar el sensor bimetálico, roscado NG 63 del diámetro
Gama que mide 0 - °C 120
Regulador:
Mecanografiar el regulador diferenciado de la temperatura Entradas 2 (pinta 1000)
Salida 1 (relais)
Fuente de alimentación 230 V, 50 hertzios 01/00
