energiadoblecero

Feed RSS

Todo sobre energías renovables

Otros componentes de la instalación

Aparte del colector con el que se transforma la radiación solar en calor que es transferido posteriormente al fluido térmico, la instalación está compuesta por un tanque de almacenamiento, una bomba de calor, una bomba de circulación, red de tuberías, sistemas de medida y control, sistema de seguridad y la protección contra la corrosión y el equipo necesario para eliminar el aire. El circuito primario está formado por el colector, el tanque de almacenamiento, la bomba y el sistema de control. El circuito secundario se compone de una red de tuberías, bomba de circulación, intercambiador de calor, equipo de medida, equipo de control, sistema de seguridad, etc. El funcionamiento de las instalaciones de energía solar depende de las condiciones climáticas en general, por ello en los meses más fríos y cortos puede coincidir que haya nubosidad elevada y el sistema no suministre la carga térmica total necesaria o incluso que pase varios días sin funcionar. En estas condiciones es necesario que el aporte de calor provenga de una caldera convencional que funcione con combustible fósil.

Tanque de almacenamiento

El tanque de almacenamiento o acumulador es el encargado de nivelar el desfase existente entre la producción del calor en el colector y la demanda de éste. Esta compensación se consigue almacenando calor en el tanque gracias al fluido térmico que se almacena. Hay tres tipos de tanques de almacenamiento, uno sin intercambiador, otro con un intercambiador y otro con dos intercambiadores. El tanque que no tiene intercambiador en realidad es porque se encuentra fuera de éste y existe un circuito secundario que trae el calor hasta el acumulador, mientras que el que tiene un intercambiador  realiza la transferencia de calor dentro del tanque (sólo tiene cicuito primario). Los sistemas con dos intercambiadores usan uno de ellos para transferir el calor del colector y el otro para recibir el calor de la caldera de reserva.

El tanque es el único elemento del circuito primario que tiene que estar funcionando las 24 horas del día por lo que se tienen que minimizar las pérdidas que se dan por estar éste a mayor temperatura que el ambiente. Ésto se consigue aislándole térmicamente y minimizando su superficie, lo que da lugar a que tengan forma cilíndrica con el mismo diámetro en la zona superior que en la inferior.

Intercambiador de calor

Como ya se dijo anteriormente, el intercambiador de calor es el encargado de transferir el calor desde el fluido del colector al que está contenido en el tanque. Se definen por su potencia, por la distribución de temperaturas y por el coeficiente global de transferencia de calor. Se pueden distinguir cuatro tipos de intercambiadores:

  • Serpentín. Consiste en una tubería lisa o con mini-aletas, enrollada en forma de una hélice y que cumple la misión de separar físicamente los dos fluidos de trabajo. Los serpentines son grandes y pesados para compensar su bajo coeficiente global de transmisión de calor.
  • Intercambiador de carcasa y tubo. Consiste en un haz de tubos de pequeño diámetro instalados dentro de un cilindro denominado carcasa. Tanto el fluido frío como el caliente son impulsados mediante una bomba por lo que existe convección forzada que aumenta la transferencia de calor y se necesita menor superficie de intercambio.
  • Intercambiador de placas. Se componen de un conjunto de placas de pequeño espesor, apiladas formando dos circuitos independientes. Tanto el fluido del circuito primario (caliente) como el secundario (frío) circulan forzados por una bomba. Se aumenta más aún la transferencia de calor y se consigue un intercambiador más compacto todavía que el de carcasa y tubos.
  • Intercambiador compacto. Son intercambiadores líquido-gas de pequeño volumen aunque mayores que los de placas debido a que el intercambio de calor es peor que entre dos líquidos. Incorporan aletas para aumentar la transmisión de calor.

Bomba de circulación

Su objetivo es impulsar el fluido tanto en el circuito primario como en el secundario. En el primario transporta el calor generado hasta el tanque de almacenamiento. En el secundario depende de la configuración que tenga la instalación.

El uso de la bomba en el primario mejora la transferencia de calor frente a la que habría si el fluido se moviese por convección natural. Además aumenta la transferencia de calor en el colector disminuyendo la temperatura de esta y mejora la conversión de radiación a calor. El inconveniente ue presenta es que aumenta el coste de la instalación. Los circuitos primario y secundario suelen ser cerrados por lo que se tiene que mantener su hermeticidad para que no tenga fugas.

Para especificar una bomba se debe conocer el caudal de fluido que circula por la instalación, la diferencia de presiones que debe vencer  (dada por la altura manométrica), la temperatura del fluido y su composición. En las instalaciones solares se suelen usar bombas centrífugas, denominadas circuladoras. Al funcionar en circuito cerrado la diferencia de nivel es cero, y entonces la bomba solo tiene que vencer la altura manométrica generada por el rozamiento del fluido (también llamado pérdida de carga). En circuitos abiertos se suelen usar bombas centrífugas autoaspirantes.

Sistema de control

El sistema de control regula el funcionamiento de las bombas de los circuitos primario y secundario, asegurando la transferencia de calor desde el colector hasta el intercambiador y desde el tanque de almacenamiento hasta la carga. El transporte del fluido debe de seguir el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE).

El sistema de control del circuito primario asegura que el régimen de funcionamiento de la bomba sea tal que la circulación de calor sea siempre desde el colector hasta el tanque de almacenamiento. Esto se consigue gracias a unos termostatos diferenciales que se instalan uno a la salida del colector y otro en el tanque de almacenamiento de tal forma que si la diferencia de temperaturas es mayor que cero se activa la bomba y si es menor que cero la deja fuera de funcionamiento.

Si el intercambiador de calor está fuera del tanque y hay otro circuito que trae el calor desde el intercambiador hasta el tanque, se coloca un termostato diferencial en el lado caliente del intercambiador y otro en el tanque, de tal forma que si la diferencia es mayor que cero se acciona la bomba. La temperatura del tanque no debe de sobrepasar los 60 ºC para ACS o calefacción y los 30 ºC para calentamiento de piscinas según el RITE.

Fuente auxiliar de energía

Cuando el calor útil obtenido de la radiación es menor que la carga térmica del proceso es necesaria una fuente auxiliar, normalmente una caldera que añade a la carga el calor que la instalación solar no puede dar. Proporciona el calor que se necesita para que el fluido térmico del secundario alcance la temperatura correspondiente a la aplicación especificada por las normas legales (RITE). Ésta debe usar combustibles que tengan el menor contenido posible en carbono y azufre para reducir al máximo la emisión de contaminantes.

Red de tuberías

Los componentes del circuito primario y del secundario se distribuyen de forma que el fluido térmico  de cada circuito circule a través de ellos, cumpliendo la función de transportar el calor desde el campo de colectores al tanque de almacenamiento y desde éste a la carga. Para transportar el fluido se utiliza una red de tuberías que enlaza cada uno de estos componentes.

Como los colectores se colocan en fila, la forma en que se conecten determinará su funcionamiento. Si el fluido los alimenta de forma que el caudal se reparta aproximadamente  en partes iguales entre cada uno de ellos, se trata de una disposición en paralelo. El inconveniente de esta disposición es que es difícil que por cada colector circule el mismo caudal. Si el fluido alimenta el campo de colectores de forma que el caudal total circule por cada uno de ellos, tenemos la distribución en serie. El inconveniente es que la temperatura de trabajo del colector aumenta según avanza de colector en colector, disminuyendo el rendimiento según aumenta la temperatura del fluido. Puede diseñarse una instalación combinando los dos casos anteriores y que se denomina agrupación serie-paralelo.

Otros componentes

Además de los componentes principales, las instalaciones incorporan otros componentes:

  • Válvulas: se encuentran en el circuito primario como en el secundario. Pueden ser de control que regulan el caudal, de compuerta para aislar otros componentes, de retención para evitar que el fluido cambie el sentido del flujo o de seguridad que se activa cuando la presión en el circuito supera un valor límite.
  • Vaso de expansión: cuando se producen variaciones de temperatura en las tuberías, el líquido sufre una variación de volumen. Como los líquidos son incompresibles si aumenta,  se produce una variación de presión que puede dañar las tuberías, válvulas, bombas, etc. Por ello se usa el vaso de expansión que consiste en una cámara dividida en dos separada por una membrana. Por una de las cámaras está el fluido térmico y la otra contiene aire. Cuando aumenta la presión en el líquido, se expande la membrana y el exceso de presión lo absorbe el gas.
  • Instrumentos de medida: entre ellos podemos encontrar termómetros, manómetros, caudalímetros, medidores de nivel, una estación meteorológica, un anemómetros, etc.
  • Purgador de aire: este componente expulsa el aire que se introduce dentro de los circuitos. Se ubica en la partes más altas del sistema por la tendencia del aire a ascender por su menor densidad.

Volver a energía termosolar

Be Sociable, Share!

No hay comentarios

0 comentarios en esta entrada ↓

  • Todavía no hay comentarios en esta entrada.

Deja un Comentario

  • Noticias