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INDICE Solamax - Tecnología de Flujo Directo 1.- Información General…………………………………………………………………………………………… 3 1.1. Energía Solar Térmica……………………………………………………………………………… 3 1.2. Radiación solar en España………………………………………………………………………… 4 2.- Aplicaciones …………………………………………………………………………………………………… 6 2.1. Cálculo de necesidades en ACS, ACS y calefacción y calentamiento de piscinas…………………………………………………………….……………………………………… 6 3.- El equipo Solamax…………………………………………………………………………………………….. 7 3.1. Tubo de Vacío……………………………………………………………………………………….. 8 3.2. Colector…………………………………………………………………………………………….. 10 3.3. Accesorios…………………………………………………………………………………………. 10 4.- Funcionamiento de un colector de Tubo de Vacío con tecnología de flujo directo (SOLAMAX)........…………………………………………………………………………………………………..11 5.- Datos técnicos y Curva de rendimiento.…………………………………………………………………… 12 6. - Dimensiones exteriores…………………………………………………………………………………….. 14 7.- Montaje………………………………………………………………………………………………………… 16 7.1. Estructuras: Tipos M, K, F, C, S……………………..…………………………………………
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7.2. Montaje entre colectores………………………………………………….. …………………..
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7.2.1. En paralelo……………………………………………………………………………
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7.2.2. En serie…………………………………………………………..............................
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7.2.3. Montaje serie-paralelo……………………………………………………………….
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7.2.4.- Conexionado del colector…………………………………………………………..
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7.3. Montaje de la bomba…………………………………………………………………………….. 40 7.4. Montaje de la tuberías……………………………………………………………………………. 45 7.5. Montaje del vaso de expansión………………………………………………………………….. 46 7.6. Unión de los tubos de vacío y el colector……………………………………………………….. 47 8. Ejemplos de instalaciones……………………………………………………….. ………………………… 50 9. Puesta en marcha……………………………………………………………………………………………. 57 9.1. Precauciones de seguridad…………………………………………………………………….. 57 9.2. Limpieza y llenado del circuito primario………………………………………………………… 58 9.3. Ajuste de caudal…………………………………………………………………………………… 59 9.4. Anticongelante…………………………………………………………………………………….. 60 10.- Mantenimiento………………………………………………………………………………………………. 61 11. Resolución de incidencias………………………………………………………………………………….. 62
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1.- INFORMACIÓN GENERAL 1.1. Energía Solar Térmica El Sol es una fuente de energía inagotable, limpia, respetuosa con el medio ambiente y gratuita. Hoy en día es muy importante la búsqueda de energías alternativas, no contaminantes e inagotables, las conocidas como energías renovables, que sustituyan a los combustibles fósiles, contaminantes y escasos, con el fin de preservar nuestro entorno sin perjudicar a las futuras generaciones. Teniendo en cuenta la elevada insolación durante todo el año en España, se trata de un excelente aliado, ya que su energía se puede transformar en calor. La energía solar térmica se basa en el calentamiento de un líquido caloportador mediante un sistema muy sencillo: los colectores solares captan el calor, éste se transmite a un líquido interno que lo intercambiará con el fluido a calentar (A.C.S., calefacción, piscina …). Las principales aplicaciones de la energía solar térmica son la producción de A.C.S. (Agua Caliente Sanitaria), calefacción, calentamiento de piscinas, usos industriales… con este sistema se pueden satisfacer las necesidades de viviendas, residencias, hospitales, centros deportivos, camping, industria, etc…
Lumelco Solar es una división dentro de Lumelco dedicada exclusivamente a la energía solar. Este área está integrada por ingenieros especializados en esta materia que le ayudarán a proyectar sus instalaciones y responderán a cualquier duda que tenga. Somos conscientes de la relevancia y el auge que está teniendo la energía solar en España y queremos poder ofrecerle todos los productos y soporte técnico que necesite para llevar cabo sus proyectos e instalaciones. Porque en Lumelco consideramos que cada cliente es único y debemos adaptarnos a cada necesidad concreta que tengan, cuenten con nosotros.
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1.2. Radiación solar en España Los niveles de radiación solar varían a lo largo de la geografía española. Por tanto, se pueden definir distintas zonas homogéneas teniendo en cuenta la Radiación Solar Global media diaria por año sobre superficie horizontal (H): Zona climática
MJ / m2
kWh / m2
I II III IV V
H < 13,7 13,7 ≤ H < 15,1 15,1 ≤ H < 16,6 16,6≤ H < 18,0 H ≥ 18,0
H < 3,8 3,8 ≤ H < 4,2 4,2 ≤ H < 4,6 4,6≤ H < 5,0 H ≥ 5,0
Tabla 1. Radiación solar global
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A continuación se especifica la zona climática en la que se encuadran determinadas poblaciones de relevancia: A CORUÑA ALAVA ALBACETE
ALICANTE ALMERÍA ASTURIAS ÁVILA BADAJOZ BARCELONA
BURGOS CÁCERES CÁDIZ
CANTABRIA CASTELLÓN CEUTA CIUDAD REAL
CÓRDOBA CUENCA GERONA GRANADA
GUADALAJARA GUIPUZCOA HUELVA
A Coruña Ferrol Santiago de Compostela Vitoria - Gasteiz Albacete Almansa Hellin Alicante Denia Elche Almería El Ejido Roquetas de Mar Gijón Oviedo Ávila Almendralejo Badajoz Mérida Badalona Barcelona Manresa Sabadell Aranda del Duero Burgos Miranda de Ebro Cáceres Plasencia Algeciras Cádiz Jerez de la Frontera Santander Torrelavega Castellón de la Plana Villareal Vinaroz Ceuta Ciudad Real Puertollano Valdepeñas Baena Córdoba Lucena Cuenca Figueras Gerona Olot Granada Guadix Motril Guadalajara Irun Mondragón San Sebastián Huelva
I I I I V IV V V IV V V V V I I III V IV V II II III III II II I V V III IV V I I IV IV IV V IV IV IV V IV V II III III III IV IV V IV I I I V
HUESCA I. BALEARES JAÉN
LA RIOJA LAS PALMAS LEÓN LUGO LÉRIDA MADRID
MÁLAGA MELILLA MURCIA NAVARRA ORENSE PALENCIA PONTEVEDRA SALAMANCA S. C. TENERIFE SEGOVIA SEVILLA
SORIA TARRAGONA TERUEL TOLEDO VALENCIA VALLADOLID VIZCAYA ZAMORA ZARAGOZA
Huesca Ibiza Menorca Palma de Mallorca Jaén Linares Úbeda Logroño Arrecife Las Palmas de G.C. León Ponferrada Lugo Lérida Alcalá de Henares Aranjuez Madrid Majadahonda Málaga Marbella Ronda Melilla Caravaca de la cruz Cartagena Murcia Pamplona Tudela Orense Palencia Pontevedra Vigo Salamanca Puerto de la cruz Sta. Cruz de Tenerife Segovia Écija Sevilla Utrera Soria Reus Tarragona Tortosa Teruel Talavera de la Reina Toledo Gandia Paterna Valencia Medina del Campo Valladolid Bilbao Getxo Sestao Zamora Zaragoza
III III III III IV IV V II V V III II II III IV IV IV III IV IV III V V IV IV I II I II I I III V V III V V V III III III IV II IV IV IV IV IV III II I I I III IV
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2.- APLICACIONES 2.1 Cálculo de las necesidades de Agua Caliente Sanitaria (ACS) La demanda energética en instalaciones de ACS viene dada por el volumen de consumo diario, las temperaturas de preparación y las temperaturas de agua fría. De forma general, se pueden considerar como consumos unitarios máximos a una temperatura de preparación de 45ºC, según el criterio de consumo, los que se muestran a continuación: Criterio de consumo Viviendas unifamiliares Viviendas multifamiliares Hospitales y clínicas Hoteles (4 estrellas) Hoteles (3 estrellas) Hoteles / Hostales (2 estrellas) Hostales / Pensiones (1 estrella) Residencias (ancianos, estudiantes, etc.) Escuelas Oficinas Gimnasios Restaurantes
Litros / día 40 30 80 100 80 60 50 80 5 5 30 a 40 8 a 15
por persona por persona por cama por cama por cama por cama por cama por cama por alumno por persona por usuario por almuerzo
Fuente: IDAE
Pasos a seguir en el cálculo del número de captadores para el calentamiento de ACS: a) Estimación del consumo diario de agua caliente Cada persona consume aproximadamente 40 l/día en una vivienda. b) Estimación de la capacidad del acumulador La capacidad del acumulador debe ser aproximadamente entre 1,5 y 2 veces el consumo diario. c) Estimación de la superficie de captadores De forma aproximada, por cada 150 litros de acumulación se debe emplear 1 m2 de captación. d) Supervisión de los resultados en función de determinados factores a tener en cuenta Comprobación de los resultados teniendo en cuenta determinados factores como la inclinación de los colectores, la orientación del tejado o la ubicación de la instalación (datos climáticos). Ejemplo ▪ 4 personas consumen 160 litros/día ▪ Consideraremos una acumulación de 160 litros x 1,8 ≈ 300 litros ▪ La superficie necesaria de captación sería de 2 m2 ▪ Ubicación: Madrid (Inclinación aproximadamente igual a la latitud del lugar Æ 40º) ▪ Orientación lo menos desviado del Sur que sea posible Con estos datos resultaría una cobertura solar media aproximada de 70% (Julio y Agosto por encima del 100%).
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3.- EL EQUIPO SOLAMAX Los dos componentes principales del equipo solar SOLAMAX son: 3.1. Tubos de vacío de flujo directo 3.2. Colector
± 25º
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3.1. Tubo de vacío SOLAMAX (flujo directo) El tubo de vacío SOLAMAX, según lo mostrado en la figura A consta, básicamente, de los siguientes componentes:
3.1.1. Absorbedor Los componentes principales del absorbedor son: - La placa de absorción - Tubo de Transferencia Térmica. La placa de absorción está recubierta con una capa selectiva de alta eficacia que asegura la absorción de la máxima radiación así como pérdidas caloríficas mínimas. La figura muestra las características de la capa selectiva. Esta capa sufre rigurosas pruebas para verificar la calidad de la capa y solamente el material conforme a nuestros estándares de absorción y emitancia es utilizado para la producción de los captadores solares de Thermomax.
Recubrimiento selectivo
Emisividad
Absorción Radiación solar
Radiación térmica 373 K
Longitud de onda
El tubo de transferencia de calor se hace de material de alta conductividad térmica para asegurar que la radiación solar convertida en calor se transporta más eficientemente al líquido caloportador que circula a través del tubo de flujo directo. Según se ilustra en la figura, el tubo de transferencia térmica tiene una lámina separadora para dividir el flujo de ida y retorno a través de toda la longitud del tubo y, por lo tanto, conseguir una eficaz transferencia térmica de la placa de absorción al líquido caloportador.
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Lá mina se para dora p atentad a Tu erca de co mpresi ón C ontratue rca
Tu bo de tran sfe renci a té rmica
3.1.2. Tubo de vidrio de vacío - La placa de absorción soldada al tubo de transferencia térmica de específico diseño, está sellada herméticamente dentro del tubo de vidrio de vacío, esto protege la placa de alta eficiencia contra influencias meteorológicas adversas así como de partículas de contaminación.
Figura A
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El vacío en el tubo de cristal evacuado es de 10-5 mbares. Esto se puede lograr y mantener de forma prolongada en el tiempo, con un proceso especializado para generar vacío en el momento de la producción, dando lugar a una eliminación casi total de las pérdidas de calor por convección y conducción en el colector. Debido a la forma cilíndrica, cada tubo de vidrio ofrece resistencia mínima al viento y a otras condiciones de carga.
3.2. El colector SOLAMAX Los colectores de SOLAMAX® están diseñados con una configuración de montaje de 2 m² ó 3 m². Un colector de 20 tubos supone un montaje de 2 m² y el de 30 tubos de 3 m². Esta superficie se puede ampliar mediante conexiones en paralelo o en serie de tantos colectores como sean necesarios para cubrir cualquier necesidad energética determinada. Los colectores individuales se suministran con todas las piezas necesarias para la fijación y conexión de tuberías. La carcasa del colector está hecha de cobre y latón, y se sella mediante una cubierta de metal resistente a la intemperie. Además, incorpora una gruesa capa de aislamiento (poliuretano libre de CFC), la cual tiene un valor de transmisión global de calor de 0.28 < U < 0.35 [ W/(m2K) ]. Las dimensiones, pesos, capacidad de agua y área de absorción aproximados del captador se muestran en la tabla de la página 11.
3.3. Accesorios Para una instalación completa de un sistema solar, Thermomax suministra también los siguientes componentes: - Amplia variedad de kits para fijación al tejado - Juegos de mangueras flexibles para una fácil instalación en el tejado - Reguladores electrónicos diferenciales solares para optimizar el funcionamiento y control del sistema de agua caliente. - Grupos solares, bomba de circulación acompañada de valvulería ya montada y de aislamiento térmico para el conjunto. - Anticongelante para evitar la congelación en el circuito del colector. Por lo general, THERMOMAX no suministra ningún equipo de fontanería (salvo las piezas necesarias para conectar el colector) o depósitos de agua caliente y otras piezas disponibles comercialmente.
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4.- FUNCIONAMIENTO DE UN COLECTOR DE TUBO DE VACÍO DE FLUJO DIRECTO SOLAMAX El sistema SOLAMAX es un colector solar de Tubos de vacío de flujo directo, utilizado para A.C.S. (Agua Caliente Sanitaria), calefacción, calentamiento de piscinas y servicios industriales varios.
El tubo de cobre está unido a la placa (absorbedor) con recubrimiento selectivo que absorbe el calor de la radiación solar. Este conjunto está introducido y sellado dentro de un tubo de vidrio al que se le ha hecho el vacío. Esto conduce a una casi total eliminación de las pérdidas por convección y conducción desde el absorbedor. El colector solar de tubos de vacío de flujo directo, SOLAMAX, se caracteriza por tener la tubería soldada a la placa absorbedora dividida en dos mediante una placa de cobre, de manera que por una parte del tubo entra el circuito primario y por otra sale, calentándose durante el recorrido. La placa colectora y el tubo del traspaso térmico son sellados al vacío dentro de un tubo de cristal. Esto proporciona un aislamiento excepcional y lo protege perfectamente de los agentes atmosféricos que pueden deteriorarlo o desgastarlo con el tiempo, tales como la humedad y la contaminación. Este aislamiento asegura una pérdida mínima, lo que supone un altísimo rendimiento, incluso en las condiciones más adversas. El colector SOLAMAX lo puede encontrar en dos tamaños: de 20 y 30 tubos, en función de las necesidades que tenga. Este colector tiene la ventaja de que su instalación es muy sencilla ya que los tubos deben colocarse después de que el colector haya sido instalado y las tuberías conectadas.
El tubo de vacío SOLAMAX de flujo directo tiene las características siguientes: - Alto rendimiento y durabilidad - Independiente de condiciones meteorológicas - Mantenimiento mínimo - Fácil de instalar, tanto para unidades individuales como múltiples. - Varias posibilidades de orientación de los colectores. El colector SOLAMAX tiene varias aplicaciones tales como: - Suministro de agua caliente sanitaria, doméstica e industrial - Apoyo a calefacción - Aire acondicionado - Desalinización del agua del mar - Calentamiento del agua en procesos industriales
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5.- DATOS TÉCNICOS Total (lxbxh) mm Dimensiones
Bastidor
Tubos
Superficie de absorción (m2)
SOLAMAX 30
2.013 x 1.417 x 115
2.013 x 2.125 x 115 3
2
Material
Acero inoxidable
Acero inoxidable
Aislamiento
Poliuretano A.D.
Poliuretano A.D.
Nº tubos
20
30
Material
Vidrio bajo en Fe
Vidrio bajo en Fe
Diámetro (mm)
65
65
Espesor (mm)
1,5
1,5
Cobre
Cobre
Altamente selectivo
Altamente selectivo
(TiNOX)
(TiNOX)
Absortividad
95%
95%
Emisividad
5%
5%
Tipo de absorbedor Recubrimiento Absorbedor
SOLAMAX 20
-5
Vacío (10 mbar)
Vacío (10-5 mbar)
Agua + Glicol
Agua + Glicol
Volumen de fluidos (litros)
3,90
5,91
Caudal
Mín.
120
180
recomendado(l/h)
Máx.
300
480
0,814
0,794
1,70
1,32
0,0034
0,0100
0,76
0,76
Coeficiente de pérdidas (2) (W/m K)
2,00
1,80
Parámetros
Temperatura de estancamiento (Cº)
245
245
operativos
Presión máxima (bar)
5
5
Conexión hidráulica bastidor (mm)
22 x 1,2
22 x 1,2
Tipo conexión bastidor-tubos
Directa
Directa
Aislamiento Tipo de fluido Fluido
Coeficiente óptico (1) 2
Parámetros ensayados
K1 (W/m K) (1) 2
2
K2 (W/m K ) (1) Rendimiento óptico (2) 2
Tipo de tubería Pérdida de carga
70 l/h
1
0,7
(mbar)
350 l/h
8
8
Máximo número de paneles en serie
3
3
Peso (Kg)
57
84
(1) Conforme a los Estándar Europeos (2) Conforme al ensayo INTA
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Curva de rendimiento
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6.- DIMENSIONES EXTERIORES Tubo de Vacío SOLAMAX
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Colector SOLAMAX
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7. MONTAJE Esta sección explica los procedimientos necesarios para la instalación completa de colectores solares de tubo de vacío SOLAMAX, así como algunos de los accesorios necesarios para el funcionamiento del sistema: estructuras, bombas, tuberías y vasos de expansión.
7.1. Montaje de estructuras ► Debido al peso del conjunto del colector, éste debe ser montado firmemente a una sujeción sólida del tejado. ► Por favor, tome las precauciones siguientes para asegurar la máxima eficacia y seguridad en el montaje del colector SOLAMAX. ► Instale el colector de modo que los tubos capten la máxima radiación solar con poca o ninguna proyección de sombras sobre él. ► Se puede montar el colector solar con cualquier ángulo comprendido entre 10° y la vertical (ángulo de inclinación). El ángulo recomendado es aproximadamente la latitud geográfica de la ubicación del colector. ► Téngase en cuenta que se producirán pérdidas térmicas si el sistema se instala con ángulos de mayor o menor inclinación que los recomendados. ► Asegúrese dejar suficiente espacio entre el colector y la cornisa del tejado o entre baterías de colectores para facilitar, mediante un pasillo o galería de paso, el acceso a los tubos. ► Conecte la estructura soporte de los colectores a tierra, siguiendo la normativa eléctrica al respecto.
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Montaje paralelo a tejado (tipo M) Vista general
Elementos: 1 Soporte tipo M 2 Tornillos hexagonales para madera 3 Arandela 4 Raíl lateral 5 Tornillos hexagonales 6 Acople de seguridad contra torsión 7 Arandela de presión 8 Tuerca 9 Raíl soporte de tubos 10 Grapa de sujeción
11 Colector Solamax 12 Tapa del colector 13 Tornillos para tapa del colector 14 Tubo de vacío Solamax 15 Discos de goma 16 Clip superior para sujeción de tubo 17 Clip inferior para sujeción de tubo 18 Pieza en T 19 Tubo para conexión entre colectores
El procedimiento siguiente explica la instalación de un Sistema Solar SOLAMAX usando los flejes perforados de acero inoxidable (Sistema M). Este sistema de fijación viene incluido por defecto al adquirir el conjunto del colector Solamax. Está indicado para tejados en los que la distancia a salvar entre la teja y la viga es pequeña.
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1. Seleccione una posición adecuada para la instalación del colector. Debe estar orientado directamente hacia el sur. El ángulo recomendado de inclinación es aproximadamente la latitud geográfica del lugar. Las distancias entre flejes perforados (Nº 1) deberían ser como se muestran.
2. Quite las tejas. 3. Sujete fleje inferior a la viga usando los tornillos (Nº 2) y las arandelas planas (Nº 3). Taladre con antelación los agujeros para los tornillos con el fin de evitar el agrietamiento de dicha viga. 4. Vuelva a colocar las tejas.
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5. Coloque y sujete el fleje SUPERIOR (Nº 1) al extremo más alto del rail guía lateral (Nº 4). Nota: Utilice la arandela plástica para apoyar el perno en su lugar como preparación para instalar el colector a la guía lateral. 6. Coloque y sujete el extremo inferior del rail lateral a un fleje inferior usando uno de los agujeros ranurados. Nota: Utilice la arandela plástica para apoyar el perno en su lugar en preparación para la instalación del colector a la guía lateral. 7. Sujete el fleje SUPERIOR a la viga (montado en la guía lateral) utilizando tornillos y arandelas planas. 8. Apriete todas las tuercas y pernos y substituya las tejas restantes. 9. Fije el colector (Nº 11) en el extremo superior de los raíles laterales. La distancia de los carriles laterales a los extremos del colector debe ser la misma.
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10. Sitúe los raíles soportes de tubos (Nº 9), tanto el inferior como el superior, en las lengüetas de la guía lateral, hasta el extremo superior de los carriles laterales. La distancia de los raíles laterales a los extremos del carril de apoyo debe ser igual en ambos lados, de manera que la soportación de los tubos quede alineada con las entradas de éstos al colector. Apriete todos los tornillos, tuercas y pernos.
11. Ajuste los anclajes de fijación del colector a la entrada y la salida del mismo. Observe que si se instala un purgador de aire (opcional) debe hacerse en vertical y tiene que ser accionada mediante una válvula cuando entra el aire en el sistema. Verifique todo, la instalación de tuberías de conexión entre el colector y el tanque de agua caliente.
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Montaje paralelo a tejado (tipo K) Vista general
Elementos: 1 Soporte tipo K 2 Tornillos hexagonales para madera 3 Arandela 4 Raíl lateral 5 Tornillos hexagonales 6 Acople de seguridad contra torsión 7 Arandela de presión 8 Tuerca 9 Raíl soporte de tubos 10 Grapa de sujeción
11 Colector Solamax 12 Tapa del colector 13 Tornillos para tapa del colector 14 Tubo de vacío Solamax 15 Discos de goma 16 Clip superior para sujeción de tubo 17 Clip inferior para sujeción de tubo 18 Pieza en T 19 Tubo para conexión entre colectores
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El soporte tipo K se utiliza, principalmente, en tejados asfálticos cubiertos con tejas. Se recomienda utilizar este sistema de fijación para las tejas de piedra o ladrillo, debido a la distancia que hay que salvar entre la viga y los soportes del captador SOLAMAX. El procedimiento siguiente explica la instalación de una Sistema Solar de SOLAMAX usando las abrazaderas de acero inoxidable (tipo K). 1. Seleccione una posición adecuada para instalar el colector. Debe estar orientado directamente al sur. 2. Las distancias entre las abrazaderas tipo K (Nº 1) se muestran en las figuras de montaje.
3. Quite las tejas, asegure la parte inferior de la abrazadera superior a la viga y vuelva a poner la teja entre las patas de la abrazadera. 4. Fije la pata SUPERIOR de la abrazadera a la viga, y coloque las tejas restantes.
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5. Coloque y asegure la abrazadera inferior al extremo más bajo del rail lateral (Nº 4). 6. Realice la misma operación en el otro lado asegurándose de que quedan paralelos y a la misma altura los raíles laterales.
7. Sitúe un carril soporte (Nº 9) en la lengüeta del rail lateral (Nº 4) al soporte superior.
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8. Asegure que la pata inferior de la abrazadera esté MÁS BAJO de la viga. 9. Asegure la pata superior de la abrazadera a la viga, recoloque las tejas restantes. 10. Sitúe el colector (Nº 11) en la lengüeta en la parte superior de las guías laterales y del perno según se muestra. La distancia de las guías laterales a los extremos del colector debe ser la misma. 11. Coloque el carril del soporte (Nº 9) en la lengüeta del rail lateral (Nº 4) y atornille ambos a la abrazadera INFERIOR. 12. Asegúrese de que tanto las guías de apoyo como el colector están alineados. Apriete todos los pernos.
13. Sitúe las conexiones del colector a entrada y salida del mismo. Observe que si se instala un purgador de aire (opcional) debe hacerse en vertical y tiene que ser accionada mediante una válvula cuando entra el aire en el sistema. Verifique todo, la instalación de tuberías de conexión entre el colector y el tanque de agua caliente.
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Montaje en tejado plano (tipo F). Kit de fijación en superficie horizontal, inclinación 45º. Vista general
Elementos: 1 Soporte delantero tipo F 2 Soporte trasero tipo F 3 Tornillos hexagonales 4 Arandela 5 Taco 6 Pata trasera 7 Tornillos hexagonales 8 Acople de seguridad contra torsión 9 Arandela de presión 10 Tuerca 11 Raíl lateral 12 Raíl de apoyo
13 Raíl soporte de tubos 14 Grapa de sujeción 15 Rail diagonal 16 Colector Solamax 17 Tapa del colector 18 Tornillos para tapa del colector 19 Tubo de vacío Solamax 20 Discos de goma 21 Clip superior para sujeción de tubo 22 Clip inferior para sujeción de tubo 23 Pieza en T 24 Tubo para conexión entre colectores
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El sistema de montaje tipo F se usa en tejados lisos o sobre tierra, es decir, en superficies horizontales. Este kit contiene una estructura completa, fabricada de acero inoxidable, permitiendo que el sistema sea instalado con diversos ángulos de inclinación. Básicamente, el tubo de transferencia térmica empieza a funcionar a inclinaciones comprendidas entre 10° y 90° siendo el ángulo óptimo de la radiación solar igual a la latitud geográfica del lugar, con un incremento admisible superior e inferiormente de 10º. El siguiente procedimiento explica la instalación de una Sistema Solar de SOLAMAX usando el marco de acero inoxidable para tejados planos o inclinados. 1. Seleccione una posición adecuada para instalar el colector. El sistema debe estar orientado hacia el sur. El ángulo recomendado de inclinación es igual que la latitud geográfica del lugar. Las distancias entre soportes delanteros (Nº 1) y soportes traseros (Nº 2) son las mostradas.
2. Coloque y atornille el soporte delantero (Nº 1) y el soporte trasero (Nº 2) al tejado o superficie plana usando los tornillos (Nº 3). Use tacos sobre el cemento (Nº 5).
3. Fije el pilar posterior (Nº 6) al soporte trasero (Nº 2). 4. Atornille el carril lateral (Nº 11) al soporte delantero (Nº 1) utilizando el agujero final del carril lateral. 5. Coloque los carriles de soporte superiores (Nº 13) en la lengüeta en el carril lateral (Nº 11) y atornille ambos al arrostramiento posterior (Nº 6). La distancia de los carriles laterales al extremo final del carril que actúa como soporte debe ser la misma.
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6. Coloque el otro rail de soporte (Nº 13) en la lengüeta del rail lateral (Nº 11) y atornille como se muestra a continuación.
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7. Ubique y fije el rail de apoyo (Nº 12) utilizando el único agujero que existe en el soporte delantero. Fije el otro extremo, usando ranuras para el tramo posterior, en cualquiera de las posiciones que se muestran. Coloque un segundo rail de apoyo en el otro extremo del marco.
8. Coloque el rail diagonal (Nº 15) entre los pilares posteriores y corte cualquier tramo sobrante.
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9. Fije el colector (Solamax) en la lengüeta de la parte superior de las guías laterales y atorníllelos como se indica. La distancia de los carriles laterales a los extremos del colector debe ser la misma.
10. Asegúrese de que los carriles de soporte y el colector están alineados.
11. Coloque los accesorios del colector a la entrada y la salida del mismo. Observe que si se instala un purgador de aire (opcional) debe hacerse en vertical y tiene que ser accionada mediante una válvula cuando entra el aire en el sistema. Verifique todo, la instalación de tuberías de conexión entre el colector y el tanque de agua caliente.
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Distancias mínimas del equipo en relación a los obstáculos
Latitud geográfica 0º - 25º 25º - 35º 35º - 45º 45º - 50º 50º o más
Distancia mínima entre colector y obstáculo A = 1,0 x B A = 1,5 x B A = 2,0 x B A = 2,5 x B A = 3,0 x B
Para la instalación en superficies planas mediante este sistema de los colectores Solamax, es conveniente tener en cuenta que es necesario mantener la distancia entre el colector y aquellos objetos que le puedan dar sombras: principalmente otro captador delante o el peto de una terraza.
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Montaje en tejado de chapa (tipo C) Vista general
Elementos: 1 Raíl base tipo C 2 Abrazadera 3 Pata trasera 4 Tornillos hexagonales 5 Acople de seguridad contra torsión 6 Arandela 7 Arandela de presión 8 Tuerca 9 Raíl lateral 10 Raíl soporte de tubos 11 Grapa de sujeción
12 Raíl diagonal 13 Colector Solamax 14 Tapa del colector 15 Tornillos para tapa del colector 16 Tubo de vacío Solamax 17 Discos de goma 18 Clip superior para sujeción de tubo 19 Clip inferior para sujeción de tubo 20 Pieza en T 21 Tubo para conexión entre colectores
El sistema de montaje tipo C se emplea en tejados de chapa con poca inclinación (alrededor de 20º). Sus funciones son aumentar la inclinación del captador y evitar la fijación directa de la estructura al tejado de chapa, con el fin de evitar taladrar en la chapa, lo que podría ocasionar goteras o debilitamientos del tejado.
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1. Montaje de los tubos paranieves. El juego de piezas para tejado de chapa se coloca sobre tubos paranieves convencionales. Estos tubos no son suministrados por Lumelco. Monte estos tubos con las pinzas paranieves sobre las juntas alzadas del tejado de chapa.
2. Montaje de los raíles base. Desatornille un poco el racor de las abrazaderas (2) y coloque los raíles base (nº 1) en los laterales sobre los tubos paranieves. Alinee los raíles base (1) de forma simétrica manteniendo la misma distancia entre ambas. Vuelva a apretar las abrazaderas (2).
3. Montaje de los raíles laterales. Monte primero un rail lateral (nº 9) y después el otro, tal y como se detalla en la figura.
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4. Montaje de las barras transversales. Encaje los raíles de soporte (10) en las bridas de las barras laterales (9) y atorníllelas con una grapa de sujeción en cada extremo (11). Monte el tirante diagonal (12) y recórtelo en caso de que sea necesario.
5. Montaje de la caja del colector. Encaje la caja del colector (14) en las bridas de las barras laterales (9) y atorníllela con las grapas de sujeción (11).
6. Alinear y apretar los ensamblajes. Para que los tubos se monten correctamente y sin que se ejerza sobre ellos ningún tipo de presión, la caja del colector y las dos barras de soporte deben quedar completamente alineadas.
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Asegúrese de que la caja del colector (11) esté colocada de forma horizontal y de que las barras soporte (9) estén colocadas de tal forma que el centro de los agujeros y los soportes de los tubos queden totalmente alineados. Una vez verificados estos puntos, apriete los ensamblajes.
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Montaje con elevación sobre tejado (tipo S) Vista general
Elementos: 1 Soporte tipo K 2 Raíles de situación 3 Arandela 4 Pata trasera 5 Tornillos hexagonales 6 Acople de seguridad contra torsión 7 Arandela de presión 8 Tuerca 9 Raíl lateral 10 Raíl soporte de tubos 11 Grapa de sujeción
12 Raíl diagonal 13 Colector Solamax 14 Tapa del colector 15 Tornillos para tapa del colector 16 Tubo de vacío Solamax 17 Discos de goma 18 Clip superior para sujeción de tubo 19 Clip inferior para sujeción de tubo 20 Pieza en T 21 Tubo para conexión entre colectores
En tejados con inclinación menor de 20º se suministra un conjunto de montaje de elevación. El kit de montaje para elevación sobre tejado incluye unos raíles de situación (Nº 2) que se instalan sobre los soportes para tejado tipo K. El resto de proceso de montaje es análogo a la instalación en tejado plano (consultar Montaje tipo F, página 24).
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7.2. Montaje entre colectores Ya sea entre colectores individualmente o entre grupos de colectores (baterías de colectores) estos se pueden conexionar de dos maneras, conexión en serie o conexión en paralelo.
7.2.1.- Montaje en paralelo En la conexión en paralelo el caudal se reparte simultáneamente entre diferentes baterías de captadores, de manera que se es capaz de calentar simultáneamente un elevado volumen de fluido caloportador aunque a temperatura moderada.
7.2.2.- Montaje en serie Con la conexión en serie de captadores, el caudal que entra en un colector es el mismo que el que entra en el siguiente, de manera que el fluido se calienta progresivamente tras su paso por los distintos colectores. Por tanto, se consigue calentar un volumen moderado a una alta temperatura.
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El número de colectores conectados en serie se ve limitado por varios factores: -
El sobrecalentamiento que puede llegar a producirse en el sistema si se coloca un exceso de colectores en serie. La pérdida progresiva de rendimiento en una batería de colectores al serles introducido fluido cada vez más caliente. El aumento de la pérdida de carga en la batería al tener que pasar sucesivamente por cada colector.
Teniendo en cuenta estos factores, el número máximo de colectores conectados en serie siempre será de 3, tanto para el modelo Solamax 20 como para el Solamax 30.
7.2.3.- Montaje serie-paralelo Para instalaciones grandes lo más usual es conectar los grupos de colectores en paralelo y los colectores dentro de ese grupo en serie. Se constituiría, por tanto, un tipo de conexión serie-paralelo que aprovecha los beneficios de ambos tipos de montaje, obteniéndose el calentamiento de un elevado volumen de fluido hasta una alta temperatura.
Para alcanzar el rendimiento máximo de todo el sistema, cada colector necesita recircular a su través el caudal correcto (ver sección 9.3). Se puede lograr esto conectando los colectores mediante disposición "TICHELMANN" (ver figura de arriba), es decir, con retorno invertido (la longitud de las tuberías de entrada y salida de cada colector deben sumar la misma longitud) o se pueden utilizar válvulas para regular el caudal.
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7.2.4.- Conexionado del colector Es sabido que las juntas de unión incrementan la durabilidad y facilidad de montaje de los colectores como en efecto muestra esta completa guía de montaje paso a paso. Para hacer las conexiones se puede seguir cualquiera de los dos siguientes métodos: Se pueden insertar con firmeza dentro de la junta de unión sin quitar el tapón ni el anillo. Préstese atención para asegurarse de que el anillo está en posición correcta y de que el tubo permite una conexión firme tanto con el tapón de fin de línea como con el cuerpo de la junta de unión. Alternativamente, se puede quitar el anillo deslizándolo por la tubería, en un orden lógico con las tuberías insertadas completamente en la junta de unión. En ambos casos, apriete primeramente la tapa a mano tan fuerte como pueda, y luego use una llave de tuercas para dar el par de apriete adecuado, con otra llave haciendo contratuerca. Las conexiones de entrada y salida del colector tienen Ø22 mm. de diámetro y están diseñadas para emplear acoplamientos por compresión. Las conexiones del colector recomendadas se muestran a continuación: 5
1
2
3
4
4
5
5
IN
1. Rosca de purgador ½” 2. Tubería de conexión de cobre 3. Tapón fin de línea ½” 4. Entronque en T de 22x1/2” x 22 5. Colector
OUT
38
La conexión en serie de varios colectores ha de ser como se muestra a continuación:
Sensor del colector siempre en la ida
Purgado
Retorno del colector siempre a la derecha
Ida del colector siempre a la izquierda
En el punto más alto de las tuberías de ida y de retorno, se puede instalar un acumulador de aire con aspirador manual. La circulación del colector debe producirse de derecha a izquierda (visto de forma frontal). El sensor debe estar colocado obligatoriamente a la izquierda (ida). En la zona fría (retorno del colector) se monta un purgador manual.
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7.3. Montaje de la bomba circulación La bomba de circulación tiene que vencer la caída de presión total del sistema causado por los diversos componentes en función del caudal Vs. En analogía a la correlación existente en electricidad donde se puede aplicar la ley de Ohm, el rozamiento (= resistencia) provoca una pérdida de presión (= caída de tensión) tan pronto como haya un caudal (= corriente). Como el caudal Q viene determinado por el número de colectores y su disposición (véase la sección 9.3), falta calcular la caída de presión ∆P del sistema. La caída de presión (∆P) es igual a la suma de todas las caídas de presión de los componentes individuales en una instalación en serie, no en paralelo. Principalmente estos componentes son: - El colector solar - Las tuberías - El intercambiador de calor La caída de presión del colector solar ∆Pc se puede averiguar según la figura en función del caudal Q. Como esto es válido para un sólo colector, el valor total tiene que ser multiplicado por el número de colectores instalados en serie.
mm.c.a
Caída de presión ∆Pc 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
Solamax 20 tubos Solamax 30 tubos
0
1
2
3
4
5
Caudal (l/min) La caída de presión de las tuberías ∆Pt se puede estimar a través de la longitud, el diámetro y el caudal de la tubería mediante la siguiente figura. Recuerde que es necesario tener en cuenta si es anticongelante y no sólo agua lo que pasa por el sistema, ya que influye en la pérdida de carga final.
40
En cuanto a la caída de presión ∆PIC en el intercambiador de calor, consulte con la información del fabricante. La normativa española exige que ∆PIC sea menor de 3 m.c.a. Según la información mostrada más arriba, la caída de presión total del sistema puede ser calculada usando la fórmula que se indica: ∆P = ∆Pc + ∆Pt + ∆PIC Thermomax comercializa varios tipos de grupos solares, compuestos por la bomba de circulación y acompañada de otros componentes adicionales como son válvulas de corte, válvulas de llenado y vaciado, caudalímetro, etc. Las bombas de circulación empleadas en estos grupos solares pueden ser de dos tipos: - Thermomax PCU 20/60 - Thermomax PCU 90/240 Cada una de ellas tiene diferentes relaciones entre el caudal y la presión en impulsión que son capaces de crear, como muestran la Figura A (PCU 20/60) y Figura B (PCU 90/240). En función del número de colectores y de las peculiaridades de la instalación habrá que considerar alguno de los dos tipos o incluso considerar una bomba de mayor tamaño.
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FIGURA A
FIGURA B
42
GRUPOS SOLARES CON REGULACIÓN
43
GRUPOS SOLARES SIN REGULACIÓN
44
7.4. Montaje de tuberías Los dos puntos más importantes a la hora de dimensionar las tuberías de una instalación solar se basan en: - El coste de la instalación - El consumo energético cuando esté funcionando el sistema. Por tanto, en una instalación real es necesario llegar a una situación de compromiso entre la menor pérdida de carga ocasionada por una tubería de mayor diámetro y el mayor coste económico total que ese aumento en la sección provoca.
No se recomienda utilizar tuberías de plástico debido a que las altas temperaturas de las instalaciones solares o incompatibilidades con el anticongelante pueden provocar problemas. El aislamiento tiene que ser resistente a altas temperaturas, y estable ante los rayos ultravioletas cuando el sistema esté expuesto ante la luz del Sol o en su defecto ha de estar protegido del contacto directo con la intemperie mediante algún tipo de recubrimiento. Para evitar altas pérdidas de calor por las tuberías se recomienda utilizar un aislamiento con un coeficiente de transmisión global de calor (U) tal que U ≤ 0.035 W/(m·K), y con un grosor por lo menos de la mitad del diámetro externo de la tubería.
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7.5. Montaje del vaso de expansión Si la temperatura del agua del sistema sube, el volumen del agua aumentará provocando un incremento de la presión y la posibilidad de dañar dicho sistema si la expansión no es absorbida. La incorporación de un vaso de expansión en el sistema, permite el aumento del volumen del agua el cual puede ser almacenado hasta que la temperatura del agua se ha reducido y dicho volumen retorna al nivel inicial. La tabla muestra tamaños de vasos de expansión conforme a varias superficies de colectores y otros parámetros. Volumen (l) 18 l
35 l
Contenido total del sistema (l) ≤ 80 15 30 ≤ 60 20 30
Altura manométrica (m) 3 ≤ 20 ≤ 16 3 ≤ 14 ≤ 12
Área del colector (m2)
≤ 25 20 ≤ 100 40
3 ≤ 4 3 ≤ 11
6 6 9 9
3 3 3 4 4 4
Dimensionamiento de vasos de expansión
Como los valores que indica la tabla, cuanto más baja es la altura manométrica del sistema, más grande puede ser la instalación, por lo tanto se permite la conexión de más tubos al mismo vaso de expansión. A gu a Dia frag ma Aire o nitróg en o Vá lvula d e lle nad o de ga s
Figura 13
El vaso de expansión consiste en dos mitades. Una mitad está conectada directamente con las tuberías del agua. La otra contiene nitrógeno o aire y está separada por un diafragma especial. Cuando sube la presión, y aumenta el volumen de fluido del diafragma se desplaza según se muestra en la figura de arriba. El tamaño del vaso de expansión tiene que ser calculado en función del volumen total del agua del sistema, la altura manométrica del mismo y el agua contenida en el colector.
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7.6 Unión de los tubos de vacío y el colector Durante la instalación de los tubos de vacío debe utilizar guantes y unas gafas de protección con el fin de evitar posibles heridas en el caso de que los tubos presentasen algún desperfecto. No utilice objetos con punta para abrir las cubiertas o la carcasa puesto que esto puede rayar o dañar el tubo de vidrio. A. Extraer la tapa del colector Desenrosque los tornillos de la tapa que cubre el colector. Despliegue la tapa hacia delante y desengánchela. Extraiga los aislamientos térmicos superiores contenidos en el colector. No desempaquete los tubos de vidrio antes de estar listos para instalarlos. Conecte al colector, todas las tuberías y la bomba, antes de instalar los tubos de vacío a éste. B. Montar el tubo Coloque el disco de goma (1) sobre el cuello del tubo (2). Quite el manguito protector (3) del conector del tubo térmico (4).
Coloque los tubos de vacío uno por uno sobre las almohadillas soporte de goma e introdúzcalos desde abajo perpendicularmente en el colector. El disco de goma (1) debe quedar flojo y situado momentáneamente en el cuello del tubo (2) para luego ajustarlo a la carcasa del colector una vez que se haya introducido del todo el tubo.
El tubo de vacío debe introducirse hasta el tope de la conexión del colector. Apriete la tuerca de compresión de la conexión tubo-colector a mano momentáneamente.
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C. Orientación del tubo La placa absorbente debe colocarse en dirección al Sol, sin que sobrepase un ángulo de giro del absorbedor de ±25º en sentido horizontal. A continuación, se debe apretar con una llave de tuercas de 20 mm la tuerca de compresión (A) mediante ¾ de vuelta, mientras se emplea una llave de 17 mm en la contratuerca (B) para evitar que el tubo rote.
Atención: Cuando se proceda al apriete no agarre el tubo. Siempre sujételo por la contratuerca (B), ya que sino el tubo podría sufrir desperfectos.
D. Asegurar el tubo Asegure el tubo con las abrazaderas al raíl soporte de los tubos. Debe colocar las abrazaderas superiores e inferiores, teniendo en cuenta que son diferentes entre sí, sobre el tubo y engancharlas en las ranuras correspondientes del raíl soporte, como se indica en la figura.
Será necesario repetir los pasos del B, C y D para la instalación de cada tubo.
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E. Llene el sistema de líquido caloportador de circulación inmediatamente después de instalar los tubos. NO DEJE EXPUESTOS LOS TUBOS A LA RADIACIÓN SOLAR SIN DICHO LÍQUIDO CALOPORTADOR. F. Después de comprobar la presión del sistema ponga las coquillas de aislamiento sobre el cuello de cada tubo. G. Cerrar colector Vuelva a colocar con cuidado los aislamientos térmicos del colector. Enganche la cubierta del colector en la carcasa y ciérrela. Atornille la cubierta al colector.
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8. EJEMPLOS DE INSTALACIONES Descripción funcional de los componentes individuales utilizados en el sistema: LA BOMBA se utiliza para circular el agua del colector a la aplicación del usuario. EL CAUDALÍMETRO se conecta a la bomba para monitorizar el caudal de agua del sistema (opcional). LA VÁLVULA ANTIRRETORNO se utiliza para evitar que recircule agua en el circuito solar del depósito al colector por diferencia de densidades cuando la temperatura del depósito pueda ser mayor que la temperatura del colector (por ej. durante la noche). EL PURGADOR se fija en el punto más alto del sistema para facilitar la salida de bolsas de aire de mismo. Los purgadores deben abrirse cuando se llene el sistema. Los purgadores automáticos se deben colocar con una válvula para evitar que se abran cuando el sistema alcanza la temperatura de estancamiento. LA VÁLVULA DE DESCARGA DE PRESIÓN y el manómetro se utilizan para supervisar la presión del sistema y servir como mecanismo de seguridad para evitar sobrepresiones del mismo (máximo 5 bar). LA TUBERÍA DE LLENADO consiste en una manguera flexible y una válvula de paso y conecta el suministro de agua con la manguera y la válvula de relleno. EL VASO DE EXPANSIÓN se utiliza para contener el incremento de volumen del agua en el sistema debido al aumento de temperatura y, por tanto, aumento también de la presión del agua. EL CONJUNTO DE DRENAJE Y LIMPIEZA se utiliza para limpiar el sistema con un chorro de agua antes de llenarlo de anticongelante y drenarlo si fuera necesario.
50
SISTEMA ACTIVO CON INTERACUMULADOR BIVALENTE (SERPENTÍN DOBLE) La figura muestra una instalación solar típica que incorpora un depósito de serpentín doble para almacenar agua caliente, permitiendo la entrada de energía desde el sistema central de calefacción a la mitad superior del depósito y la entrada de energía del sistema solar a la mitad inferior del mismo.
Agua c aliente
ida
retorno
1. Purgador manual 2. Purgador automático con v álv ula 3. Depósito de ACS 4. Serpentín ( sistema aux iliar) 5. Serpentín ( sistema solar) 6. Conjunto de limpieza y drenaje 7. Caudalímetro (opc ional) 8. Bomba 9. Válv ula antirr etorno 10. Vaso de expans ión 11. Válvula 12. Tuber ía de llenado 13. Válvula de des car ga de pres ión y manómetro 14. Válvula antirr etor no (ubic ación alternativ a)
Agua fría
Fig.15
51
SISTEMA ACTIVO CON CALENTAMIENTO POR RESISTENCIA ELÉCTRICA DE INMERSIÓN. Muy parecido al sistema explicado anteriormente, pero con un calentador eléctrico auxiliar para períodos nubosos o lluvias prolongadas en los que el colector no puede funcionar al máximo.
Agua c aliente
1. Purgador manual 2. Purgador automático con v álvula 3. Depósito de ACS 4. Serpentín ( sistema auxiliar) 5. Serpentín ( sistema solar) 6. Conjunto de limpiez a y drenaje 7. Caudalímetro (opcional) 8. Bomba 9. Válv ula antir retorno 10. Vas o de ex pans ión 11. Válvula 12. Tubería de llenado 13. Válv ula de des car ga de presión y manómetro 14. Válv ula antir retorno (ubicación alternativa)
Agua fría
SISTEMA ACTIVO CON CIRCUITO DE RECIRCULACIÓN La figura muestra un sistema activo que incorpora un circuito de recirculación. El agua caliente se dirige solamente al depósito si la temperatura del agua del colector es más alto que la temperatura fijada en el sistema. Si no es así, el agua del colector se recircula de vuelta a través del mismo mediante una válvula de tres vías. Este tipo de instalación se recomienda donde hay bastante distancia entre el colector y el deposito.
Agua caliente
1. Pur gador manual 2. Pur gador automátic o con válvula 3. Depósito de ACS 4. Ser pentín (s is tema aux iliar ) 5. Ser pentín (s is tema s olar ) 6. Conjunto de limpieza y dr enaje 7. Caudalímetro (opcional) 8. Bomba 9. Válvula antirr etor no 10. Vaso de expansión 11. Válv ula 12. Tuber ía de llenado 13. Válvula de des carga de presión y manómetr o 14. Válvula antirr etor no ( ubic ac ión alternativ a) Agua fría
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SISTEMA ACTIVO CON PRECALIENTAMIENTO DEL DEPÓSITO Esta es una opción disponible en situaciones donde el depósito de almacenamiento existente de agua caliente no se substituye por otro con doble serpentín. Una válvula de 3 vías controlada por el regulador diferencial de Thermomax, se utiliza para dirigir el agua calentada mediante aporte solar hacia los grifos de consumo cuando se alcanza una temperatura determinada. De lo contrario el agua se suministra precalentada hacia el depósito de almacenaje ya existente de agua caliente.
Agua caliente
1. Purgador manual 2. Purgador automátic o c on válvula 3. Depósito de ACS 4. Serpentín (s istema auxiliar) 5. Serpentín (s istema s olar) 6. Conjunto de limpiez a y drenaje 7. Caudalímetr o ( opcional) 8. Bomba 9. Válvula antirretorno 10. Vas o de ex pans ión 11. Válvula 12. Tubería de llenado 13. Válvula de desc arga de pr esión y manómetro 14. Válvula antirretorno (ubicac ión alter nativa)
Agua fría
Fig.18
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INSTALACIÓN MÚLTIPLE CON DEPÓSITOS EN SERIE Para grandes instalaciones (se pueden conectar dos depósitos o más en serie a la instalación solar: precalentamiento). Usando válvulas de 3 vías, el agua caliente pasa por el deposito 1, inicialmente. Si la temperatura de retorno es superior a una temperatura fijada para el sistema pasa a través de la válvula de 3 vías, al depósito 2 (primer depósito de precalentamiento). De lo contrario, se circula de nuevo al colector. Si el agua que sale del depósito 2 es superior a una temperatura fijada, pasa al depósito 3 (2º depósito precalentamiento). Este proceso se puede repetir para un número ilimitado de depósitos de precalentamiento.
Agua caliente
1. Válvula de 3 vías (c or tocirc uito) 2. Válvula de 3 vías ( precalentamiento depós ito 1) 3. Válvula de 3 vías ( precalentamiento depós ito 2) 4. D epós ito de almacenamiento 5. D epós ito de precalentamiento 1 6. D epós ito de precalentamiento 2
Agua fr ía hacia depós ito 4 Depósito 1
Depósito 2
Depósito 3
Fig.19
Parecido al sistema anterior, las instalaciones con depósitos en serie también se pueden diseñar con un circuito de recirculación. Las aplicaciones más habituales son hoteles, hospitales y edificios de varios pisos donde es muy elevada la distancia entre el colector y el depósito. Como si estuviesen en modo cascada, los depósitos se pueden alimentar a través de bombas separadas según las temperaturas fijadas en el sistema. 1 . Dep ósito de almace na mie nto 2. De pó sit o d e p re cale nta mie nto Agua caliente
Ag ua fría
Fig.20
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INSTALACIÓN MULTI-DEPÓSITO EN PARALELO La figura siguiente muestra varios depósitos conectados en paralelo al conjunto de colectores. Cuando la temperatura del agua almacenada en el depósito 1 alcanza la temperatura de control fijada de antemano, el agua procedente del colector se redirige a través de una válvula de tres vías, controlada por un sensor de temperatura, desde el tanque 1 hacia el tanque 2. Si la temperatura del agua almacenada en el tanque 1 baja por debajo de la temperatura de control fijada de antemano, el agua procedente del colector se vuelve a recircular a través del serpentín de calefacción. Una vez que el depósito 2 haya alcanzado la temperatura de referencia, el agua procedente del colector se redirige a un tercer tanque, y así sucesivamente. Este proceso se puede repetir para cualquier número de tanques. Este sistema se aplica a hospitales, a hoteles y a edificios de varias plantas que requieran grandes cantidades de agua caliente sanitaria.
Agua caliente 1. Válvula 3 vías 2. D epós ito de almacenamiento 1 ( doble ser pentín) 3. D epós ito 2
Agua fría
Fig.21
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CALENTAMIENTO DE PISCINAS Para incorporar una piscina en el conjunto de la instalación solar, es imprescindible incluir un intercambiador de calor entre el agua del vaso de la piscina en el circuito secundario y el agua en circulación a través del colector en el circuito primario.
Uni dad d e control
Con tro la dor fi ltro para bomb a
Por regla general, son necesarios intercambiadores de calor con serpentín puesto que ofrecen una gran superficie de intercambio y una baja caída de presión en el lado de la piscina. Esto permite un trasiego de un alto volumen de agua de la piscina a través del intercambiador de calor. Es necesario que la bomba de filtrado se ponga en funcionamiento cuando la bomba del colector solar esté funcionando o, en su defecto, instalar una bomba en paralelo a la serie de filtrado – independizando la depuración y el calentamiento por energía solar-, para evitar tanto el recalentamiento de las piezas del intercambiador como de las tuberías en el circuito secundario del sistema.
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9. PUESTA EN MARCHA 9.1. Precauciones de seguridad Le recomendamos leer este manual atentamente antes de comenzar la instalación y seguir las precauciones y normativas de los reglamentos locales así como las reglas profesionales y estándares de calidad reconocidos. 1. Los Sistemas Thermomax deben ser instalados únicamente por personal cualificado. En caso de cualquier duda, dirijase a su distribuidor de Thermomax. 2. Los cálculos de dimensionamiento del sistema deben estar en concordancia con las recomendaciones de Thermomax. 3. De forma genérica, el instalador asume la responsabilidad de una instalación segura y adecuada de un sistema de Thermomax para ACS mediante energía solar. 4. Los colectores de Thermomax han sido diseñados para trabajar con una presión de funcionamiento máxima de 5 bar. Para garantizar que esta presión no se sobrepase, se debe incorporar una válvula de descarga de presión y un manómetro. 5. En zonas de aguas duras se recomienda encarecidamente utilizar un intercambiador de calor, de lo contrario será necesario limpiar el sistema con mucha frecuencia. 6. En climas muy fríos, utilice un anticongelante-inhibidor no tóxico como una mezcla de agua y glicol (NO anticongelante del coche). 7. Para calentar una piscina o un balneario, debe colocarse un intercambiador entre la piscina y el colector. 8. Desempaquete e instale los tubos solamente después de que el colector haya sido instalado y las tuberías hayan sido conectadas. 9. Es imprescindible asegurarse de que la capa oscura de la placa de absorción quede por arriba cuando está instalada. 10. Los tubos del colector deben ser cubiertos si el sistema no se ha llenado de fluido caloportador y los tubos están expuestos al sol por períodos prolongados de más de 1 día. 11. Utilice guantes y gafas protectoras al manejar el vidrio. Evite cualquier choque brusco con los tubos. Evite arañar el vidrio de los tubos del colector, porque esto reducirá su resistencia. 12. Para zonas de agua especialmente dura o agresiva se debe incorporar un intercambiador de calor recomendándose también instalar un filtro anticalcáreo, así como la limpieza regular del sistema. Este manual contiene varias sugerencias para el diseño e instalación de estos sistemas. Le aconsejamos encarecidamente seguir estas recomendaciones, no obstante, el diseño final de cualquier instalación se deja a la elección del instalador. El colector solar de Thermomax esta patentado en todo el mundo. Todas las descripciones y especificaciones de productos y de procedimientos en este manual están actualizados en el momento de su publicación. Sin embargo, Thermomax está implicado continuamente en la verificación y mejora del producto, de forma que especificaciones y procedimientos están sujetos a cambio. Reservamos el derecho de modificarlos sin previo aviso.
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9.2. Limpieza y llenado del circuito primario Antes de rellenar el sistema con anticongelante y ponerlo en marcha a la presión de trabajo se deben realizar los pasos siguientes: 1. Compruebe que todas las uniones han sido soldadas y se han apretado todas las juntas de compresión. Abra todas las válvulas del sistema (válvulas de esfera, válvulas de registro). 2. Haga una conexión provisional en la manguera entre el suministro de red principal y el sistema de vaciado y drenaje. Cierre la válvula central de montaje y vacíe el sistema del todo a través de las otras dos válvulas para quitar todos los residuos de suciedad y de soldadura.
3. Abra la válvula central del sistema de vaciado, drene el sistema y cierre la válvula de entrada y de salida del sistema de vaciado y drenaje. Vuelva a inspeccionar todas las conexiones para evitar fugas. 4. Utilice una bomba de mano o un difusor en spray como los usados para regar plantas, para llenar la cantidad requerida de anticongelante/inhibidor en el sistema a través del circuito de llenado. La cantidad de anticongelante/inhibidor depende de la ubicación del sistema y del volumen del sistema total (anticongelante / agua = protección contra la congelación). 5. Conecte la manguera al suministro de red y llene el sistema hasta su presión de trabajo. 6. Abra todos los purgadores y ponga en funcionamiento la bomba de circulación en modo manual. Asegúrese de que ni el anticongelante ni el inhibidor puedan ser drenados a través de los purgadores abiertos. Podría ser necesario incrementar la presión del sistema durante los primeros días de trabajo mientras que el aire disuelto en el anticongelante/inhibidor se expulsa mediante los purgadores automáticos. 7. Ajuste el caudal del sistema al valor adecuado. Comience con el nivel 1 de velocidad de circulación de la bomba con el caudalímetro completamente abierto y ajuste el nivel de velocidad y las características del mismo (si se ha utilizado) en concordancia. 8. Ajuste el regulador según características del sistema tal y como se describe en el manual técnico del mismo.
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9.3 Ajuste del caudal El caudal específico por tubo Vt oscila entre 0.1 < Vt < 0.25 [l/(min·tubo)]. Al multiplicar la superficie del colector por el número de tubos, conociendo que 10 tubos equivalen a 1 m2, se puede determinar el intervalo de caudal que se va a necesitar, como muestra la tabla A: Colector Solamax (Nº de tubos) 20 tubos 30 tubos 2 x 20 tubos 20 tubos + 30 tubos 3 x 20 tubos ó 2 x 30 tubos 2 x 20 tubos + 30 tubos 4 x 20 tubos ó 20 tubos + 2 x 30 tubos 3 x 20 tubos + 30 tubos ó 3 x 30 tubos
Superficie del colector (m2) 2 3 4 5
Caudal (l/min) 2.0 – 5.0 3.0 – 7.5 4.0 – 10.0 5.0 – 12.5
Caudal (m3/h) 0.12 – 0.30 0.18 – 0.45 0.24 – 0.6 0.3 – 0.75
6
6.0 – 15.0
0.36 – 0.9
7
7.0 – 17.5
0.42 – 1.05
8
8.0 – 20.0
0.48 – 1.2
9
9.0 – 22.5
0.54 – 1.35
Tabla A
Cuantos más tubos están conectados en serie, más alto tendrá que ser el caudal específico Vt, a fin de evitar calentamientos excesivos del circuito. Thermomax recomienda encarecidamente no conectar más de 3 Solamax 30 (90 tubos) o más de 3 Solamax 20 (60 tubos) en serie. Además, es importante reseñar que el caudal puede afectar a la diferencia de temperatura entre el colector y el retorno del depósito solar, la cual se emplea en las operaciones paro-marcha de la bomba de circulación del sistema. El caudal del sistema, una vez terminada la instalación de éste, puede ser variado entre ciertos márgenes mediante el empleo de válvulas de esfera en las tuberías o el regulador de caudal ubicado en el grupo solar.
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9.4. Anticongelante FERNOX ALPHI-11 Características: - Protección contra la corrosión y la calcificación. - Mantiene la eficiencia del sistema a lo largo de su vida útil. - Previene la contaminación bacteriana. - Compatible con todos los metales y materiales comúnmente usados en los sistemas de calentamiento. - No es tóxico y es respetuoso con el medioambiente. - Combina propiedades anticongelantes y de protección. - Protege agua calentada, enfriada y sistemas solares. Usos: El líquido protector Fernox Alphi-11 consiste en una combinación de anticongelante e inhibidor, que proporciona protección durante largo tiempo a los sistemas domésticos de calentamiento contra la formación de corrosión interna u de depósitos de cal. Previene de la corrosión de todos los metales empleados en dichos sistemas, como los metales férricos, el cobre y sus aleaciones, y el aluminio. Está especialmente recomendado para su uso en sistemas solares. Para una protección continua se recomienda que los niveles de líquido sean revisados regularmente (de forma anual). Proporción de mezcla de fluido térmico en función de las condiciones climatológicas El fluido térmico se consigue mezclando el anticongelante con agua, el anticongelante sirve para evitar la congelación en el circuito primario del colector. En función de las condiciones climáticas del lugar de instalación, es decir, la temperatura ambiente, la proporción de mezcla de agua y anticongelante varía. Ej. De mezcla: Concentración Temperatura de congelación Proporción de mezcla (partes)
25%
30%
-11ºC
-15ºC
35%
40%
-18ºC
-22ºC
Agua
Anticongelante
Agua
Anticongelante
Agua
Anticongelante
Agua
Anticongelante
15
5
7
3
13
7
3
2
Ejemplo: Una instalación solar con un volumen total de 50 litros, situada en Madrid (cuya temperatura mínima histórica es -16ºC), necesita estar cubierta ante el peligro de congelación. Para ello, según los datos de la tabla, un 35% del volumen de la instalación deberá ser anticongelante. Obtenemos una necesidad de 17,5 litros de anticongelante, es decir, aproximadamente 4 envases de Fernox Alphi-11.
60
10. MANTENIMIENTO DE UN SISTEMA THERMOMAX 10.1. Controles periódicos - Asegúrese de que no ha habido ningún daño físico en los tubos y elimine cualquier suciedad o cascarilla que se haya acumulado. - Compruebe ida y retorno de tuberías entre colector y depósito de almacenaje. Verifique todas las conexiones para saber si hay fisuras y asegúrese de que todos los componentes están funcionando correctamente. - Compruebe que la presión del sistema se mantiene en el valor establecido. Si la presión del sistema cae en varias ocasiones más de 0,5 bar por debajo de la presión del sistema compruébelo para ver si hay filtraciones.
10.2. Verificaciones opcionales Las pruebas enumeradas en esta sección dependen de los componentes usados en la instalación del sistema. - De cada purgador tendrá que salir un poco de aire de la solución del líquido caloportador durante el transcurso del año. - Compruebe la presión para ver si el valor de referencia todavía se mantiene. Si fuese necesario rellenar de fluido, conecte la manguera al suministro de red y llénela previamente de agua para evitar que se introduzca aire en el sistema. - Conecte la manguera al manguito de llenado, abra la válvula muy lentamente hasta que la presión llegue al valor definido. - Para comprobar la concentración del anticongelante/inhibidor, tome una muestra pequeña en la llave de drenaje y colóquela en el compartimiento del congelador. Retírelo cuando esté congelado, entonces mida la temperatura en la fase equilibrio de sólido + líquido, es decir cuando hielo y líquido estén ambos presentes. La temperatura debe ser igual o inferior al mínimo esperado para la ubicación geográfica de la instalación.
10.3. Verificaciones cada cinco años - Si usa anticongelante/inhibidor, cada cinco años el sistema se debe drenar totalmente, limpiar con un chorro de agua y después rellenarlo con nuevo anticongelante/inhibidor. - Compruebe todo el aislamiento de tuberías y el estado de los sensores, especialmente el sensor del colector. - Compruebe la estanqueidad de las conexiones de ida y retorno que atraviesan las tejas. Al drenar el sistema asegúrese de que las válvulas antirretorno no evitan el drenaje total del mismo.
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11. RESOLUCIÓN DE INCIDENCIAS PROBLEMA En el regulador aparece una “F” en la pantalla de cristal líquido de la centralita La bomba no funciona
CAUSA 1. Falso contacto con los cables del sensor 2. Sensor defectuoso 3. El sensor del colecto detecta la máxima temperatura 1. Error de cableado de la bomba. 2. El rotor de la bomba está dañado. 3. El selector P de control de la bomba está en posición OFF manual. 4. TC incorrectamente. 5. TC y T no llegan a los fijados.
La bomba funciona continuamente
1. La temperatura del colector está por debajo de la temperatura TF. 2. Mala conexión o fallo del sensor. 3. La temperatura del colector al máximo.
No hay circulación del fluido en el sistema
1. Las válvulas de aislamiento de la bomba están cerradas. 2. Purgador automático está cerrado. 3. Existe burbuja de aire dentro de la válvula de descarga de presión. 4. Existe burbuja de aire en el sistema. 5. La válvula antirretorno está obstruida. 6. La bomba no está puesta en marcha. 7. El sistema está estancado.
Caída de presión en el sistema
1. Goteo en el colector. 2. Goteo en el sistema. 3. Válvula de drenaje/relleno no está cerrada. 4. Se escapa agua por el purgador. 5. Fallo de la válvula de descarga de presión. 6. Vaso de expansión dañado provoca una fluctuación de presión y que se abra la válvula de descarga. 1. La bomba no funciona. 2. Período prolongado de bajo consumo de agua caliente. 1. Tuberías rotas. 2. Aislamiento dañado. 3. Acumulación de cal alrededor del tubo condensador del intercambiador de calor.
Sobrecalentamiento Pérdidas del rendimiento
REMEDIO 1. Verifique los cables de conexión del sensor. 2. Sustituya el sensor. 3. No se requiere ninguna acción específica. 1. Verifique el cableado entre suministro de red y bomba. 2. Consulte las recomendaciones del fabricante de la bomba. 3. Verifique la unidad SMT y programe de nuevo el controlador de bomba P al modo automático ´AUT´. 4. Vuelva a programarla a 25ºC. 5. Ninguna acción específica requerida. 1. No se requiere ninguna acción específica. 2. Verifique las conexiones y los cables del sensor. 3. No se requiere ninguna acción específica. 1. Abra las válvulas. 2. Abra el purgador automático y verifique el estado – sustitúyalo si es necesario. 3. Desenrosque la tapa de la válvula de descarga para que salga el aire. 4. Verifique las subidas y bajadas de aire por las tuberías – libere las aperturas manuales. 5. Libere la válvula o sustitúyala. 6. Véase diagnóstico más arriba. 7. Espere hasta que el sistema alcance un estado normal de funcionamiento. 1. Verifique el manguito de unión para evitar posibles goteos. Apriételo si es necesario. 2. Compruebe todas las juntas. 3. Cierre completamente. 4. Límpielo o sustitúyalo si es necesario. 5. Sustitúyala. 6. Sustitúyala. 1. Véase arriba. 2. Disipe el exceso de calor en el recipiente. 1. Sustituya los tubos rotos (debido a la válvula de paso no es de un sólo sentido). 2. Sustituya las partes dañadas. 3. Seque y limpie el sistema cuidadosamente.
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