CAPACITACIÓN PARA LOS ESTADOS MIEMBROS DE LA

CURSO CAPEV 2011

CURSO DE CAPACITACIÓN VIRTUAL:

PERSPECTIVA DE LA ENERGÍA SOLAR TÉRMICA PARA EL CALENTAMIENTO DE AGUA EN AMÉRICA LATINA Y EL CARIBE

Dr. Oscar Alfredo Jaramillo SalgadoCentro de Investigación en Energía. Universidad Nacional Autónoma de México

ojs@cie.unam.mx 6 de abril 2011

Colectores Solares

Calentamiento de Agua

Calentamiento solar de agua

• Uso sanitario

• Lavado de utensilios y ropa

• Uso recreativo y terapeuta (piscinas e hidroterapia).

• Calentamiento de espacios

• Procesos industriales

Calentamiento de aguapara piscinas

25- 30 °C

Absorbedormetálico

Absorbedor de plástico

Captador planoCon cubierta

Captador al vacío

Captador solarplano al vacío

Captador con tubo evacuado

Captador ICS

Canal directo

caloriducto

conreflector

Conexión seca

Sin reflector

Calentamiento de aguadoméstico

20 °C 40 °C 60 °C

Calentamiento doméstico y de apoyo

80 °C 100 °C

Conexión húmeda

Sistema de Calentamiento Solar de Agua, SCSA

• Sistema de captación

• Sistema de almacenamiento

• Sistema de intercambio térmico

• Sistema hidráulico

• Sistema de calentamiento auxiliar

• Sistema de regulación y control

Metodología de diseño de instalaciones solares para el calentamiento de agua

– Datos de inicio– Cálculo de la demanda– Cálculo de la energía solar disponible– Evaluación de la superficie de captadores y disponible y del volumen de

almacenamiento– Diagrama del principio de la instalación– Selección de la configuración básica– Selección del fluido de trabajo– Diseño del sistema de captación– Diseño del sistema de almacenamiento térmico– Diseño del sistema de intercambio térmico– Diseño del circuito hidráulico– Diseño del sistema auxiliar de calentamiento– Diseño del sistema eléctrico y de control– Características técnicas de los componentes– Materiales y protecciones– Diseño de la estructura de soporte– Recepción y pruebas de funcionamiento

Consumos unitariosUso del edificio Clasificación Consumo

unitariolitros-persona-día

Residencial Vivienda1) 40

Hotel menor o igual a 3 estrellas 55

Hotel de 4 estrellas 80

Hotel de 5 estrellas 100

Camping 30

Cuartel 40

Centro penitenciario 40

Residencia de estudiantes 40

Residencia de ancianos 60

Albergue 35

Deportivo Deportivo, gimnasio, piscina 30

Docente Con duchas 30

Otros usos 6

Sanitario Hospital, clínica 80

Ambulatorio, centro de salud 60

Industrial Vestuarios 30

Restaurantes Restaurante 12

Cafetería 2

Temperatura de usoEQUIPOS

(VIVIENDAS)TEMPERATURA DE USO

(° C)EQUIPOS

(HOSPITALES)TEMPERATURA DE USO

(° C)

Lavamanos y lavabos

35Bañera y ducha de

limpieza35

Fregadero 45-50 Fregadero 45-50

Bañera y ducha 40 Bañera y ducha 40

Baño de asiento 42 Baño de asiento y lavapiés 40

Bidé 38 Baño medicinal 32-38

APARATOS(RESTAURANTES Y

HOTELES)

TEMPERATURA DE USO (° C)

APARATOS(INDUSTRIAS)

TEMPERATURA DE USO (°C)

Lavamanos 35 Serie de lavabos con grifo 35

Lavabos 40Serie de lavabos con piña

ducha35

Baño 38Fuente de lavabo circular

para 6-8 personas35

Ducha 35 Ducha 35

Pila de enjuagar 50

Cálculo de la demanda térmica

DET = QACS (TU ) · CP · (TU –TAF )

• DET es la demanda media diaria de energía térmica (kWh/día ó MJ/día),Qacs(TU ) es el consumo medio diario de agua caliente a la temperatura TU , esla densidad del agua, CP es el calor específico del agua a presión constante, TU esla temperatura de uso del agua caliente y TAF es la temperatura del agua fría.

Condiciones de funcionamiento

• Captador solar

1.25 ≤ 100 A/g ≤ 2

Siendo A el área de captadores en m2 y g el consumo de agua caliente en litros/día

• Almacenamiento térmico. Los modos de funcionamiento son estratificado y (10%) mezclado.

V/A ≈ 50 y 100 litros/ m2

valor recomendado 80 litros/m2

0.8 G ≤ V ≤ g

La fracción solar

La fracción solar se describe como la relación del calor solar producido entre los requerimientos totales de energía para el calentamiento de agua, de acuerdo a la ecuación siguiente:

100AUXS

S

QQ

QFS

Donde FS es la fracción solar, %, QS es el calor solar producido (kWh), y QAUX es elcalor auxiliar requerido (kWh). Un valor alto en la fracción solar implica un mínimovalor en la cantidad de energía convencional requerida para el calentamientoauxiliar, en el caso extremo la FS es 100%, no en todos ellos.La figura representa la evolución de la FS en función de la superficie de colección, endonde se puede apreciar, que la FS aumenta rápidamente al aumentar la superficie,sin embargo, a medida que esta aumenta, la evolución de FS es cada vez menor, porlo que es conveniente establecer en cada uno de los casos, la FS óptima, ya que apartir de un cierto valor, la recuperación de una mayor cantidad de energía solar,requerirá cada vez una mayor superficie, resultando en una alta inversión, haciendopoco rentable el proyecto de calentamiento solar.

Fracción Solar

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 50 100 150 200 250 300

Área de colección (m^2)

Fra

cc

ión

so

lar

(-)

demanda de energía = energía solar + energía auxiliar

Configuración de la instalación

• Sistemas con circulación natural

Los sistemas en donde la convección natural provocada por la diferencia en densidades, origina el movimiento del agua desde el colector al termotanque. A estos sistemas se les conoce con el nombre de “ termosifónicos”.

• Sistemas con circulación forzada

Los sistemas con circulación forzada cuando la transferencia de calor se realiza por el movimiento del fluido producido por una bomba.

Sistemas termosifónicos

• Principio de funcionamientoEn las instalaciones con circulación natural o termosifón,la circulación del fluido

inicia cuando existe una diferencia de densidad entre los distintos puntos delfluido, como consecuencia de la diferencia de temperaturas, que genera unafuerza impulsora superior a la pérdida de carga de la instalación. Esta fuerzaimpulsora es a partir de la diferencia en densidades, por lo que su valordepende, entre otros parámetros, de la irradiancia solar incidente sobre elcaptador, la cual al aumentar, aumenta tanto el caudal de circulación a travésde los captadores como el incremento de temperatura entre la salida y laentrada del captador solar.

Para realizar un análisis sobre el funcionamiento de estas instalaciones, esnecesario analizar diferentes parámetros que intervienen en su funcionamientocomo son:

• Dimensiones de la instalación• Distribución de las temperaturas• Dependencia de la densidad en función de la temperatura• Diferencia de presiones provocadas por las diferencias en densidades• Caudales de circulación resultantes

Determinación del caudal

Con base a estos resultados y considerando irradiancias solares máximas, elaumento máximo obtenible es de 10 °C. y a partir de esta información, esposible obtener el valor del caudal de circulación de una manera aproximada,por medio de la siguiente relación:

en donde FR es el factor de eficiencia, A la superficie de colección, ατ, laabsortancia del absorbedor y la transmitancia de la cubierta, UL el coeficienteglobal de pérdidas térmicas, CP , el calor específico y TS , TE y TAMB , lastemperaturas de entrada, y salida del captador y del ambiente.

ESP

AMBELR

TTC

TTUGAFm

Instalaciones con circulación natural

• Los sistemas solares termosifónicos,pueden tener configuraciones sinintercambiador entre el captador(directo) y el termotanque oconfiguraciones indirectas, conintercambiador en el depósito, tipointercambiador interno o termotanquecon intercambiador tipo envolvente oencamisado.

Sistema termosifónico directo

• Sistema termosifónico directo. Las instalaciones directas son más económicas ytienen un rendimiento energético superior que las instalaciones indirectas. Seaconseja su empleo en pequeñas instalaciones individuales. Por lo general no serecomienda su empleo, principalmente en regiones en donde se registran bajastemperaturas ambiente, ya que la circulación directa del agua de red por el circuitode colectores plantea los siguientes problemas:

• a) La congelación del agua en el colector en los lugares donde la temperaturaexterior puede bajar de 0 °C.

• b) Algunos captadores no soportan la presión de la red hidráulica.

• c) Las aguas duras (alto contenido en sales) al calentarse por encima de 60 °Cdesprenden sales calcáreas que generan incrustaciones en los captadores y en elcircuito. Con respecto a la calidad del agua, es posible integrar un tratamiento delagua, para disminuir la dureza.

Instalaciones con circulación natural

• Sistemas termosifónicos indirectos Estos sistemas disponen normalmente deintercambiadores de doble envolvente, debido a su pequeña pérdida de carga,además que tienen un mayor costo, el inconveniente principal, es la mayor pérdidade carga, por la integración del intercambiador. En localidades con frecuencia deheladas se emplean mezclas acuosas de aditivos anticongelantes como fluido en elcircuito primario, para evitar su congelación. Considerando las razones anteriores,es mejor la utilización de un circuito primario en donde circula un fluido o unamezcla que por sus propiedades térmicas no se congele y este circuito trasmita elcalor a un circuito secundario. Para esta operación se requiere un intercambiadorde calor entre ambos circuitos. Los intercambiadores más usados son del tiposerpentín y de doble envolvente.

• Sistemas termosifónicos indirectos Estos sistemas disponen normalmente deintercambiadores de doble envolvente, debido a su pequeña pérdida de carga,además que tienen un mayor costo, el inconveniente principal, es la mayor pérdidade carga, por la integración del intercambiador. En localidades con frecuencia deheladas se emplean mezclas acuosas de aditivos anticongelantes como fluido en elcircuito primario, para evitar su congelación. Considerando las razones anteriores,es mejor la utilización de un circuito primario en donde circula un fluido o unamezcla que por sus propiedades térmicas no se congele y este circuito trasmita elcalor a un circuito secundario. Para esta operación se requiere un intercambiadorde calor entre ambos circuitos. Los intercambiadores más usados son del tiposerpentín y de doble envolvente.

Sistema termosifónico con intercambiador

integrado al termotanque, tipo serpentín Sistema termosifónico con intercambiadorintegrado al termotanque, tipo envolvente

Consideraciones:• Los captadores solares deben colocarse siempre por debajo del termotanque.• Con el objeto de evitar que se produzca durante la noche la inversión del flujo, la

tubería de salida del colector debe situarse al menos 30 centímetros por debajo dela tubería de salida del depósito. En las instalaciones en donde esto no fueraposible, se permite el uso de una válvula antiretorno en el circuito primario de tipovertical.

• Debido al movimiento del fluido que se genera a causa de las pequeñas diferenciasde densidad, provocadas a su vez por las diferencias de temperaturas en elsistema, la potencia disponible de bombeo natural es muy reducida y por tanto lasfuerzas debidas a la fricción del fluido en las tuberías deberán de reducirse almáximo. Con base a lo anterior no se instalarán filtros, válvulas u otro tipo deestrangulamientos al flujo, con excepción de la válvula antiretorno y del purgadorde aire, el cual se deberá colocar siempre en la parte más alta del circuito. No seinstalarán codos a 90°.

• Deben evitarse las tuberías horizontales y en ningún caso el diámetro de la tuberíaserá inferior a ½ pulgada, para fines de diseño, el diámetro se considera elnormalizado inmediatamente superior al necesario en una instalación concirculación forzada.

• En el diseño del intercambiador se debe evitar que las circulaciones del fluidoprovoque cambios de dirección que bloquen el efecto termosifónico. Los cambiosde dirección se realizarán con curvas de un radio mínimo de tres veces el diámetrodel tubo.

• Se puede reducir el aislamiento de la tubería de retorno para facilitar el efectotermosifónico.

• Se debe mantener una diferencia de temperaturas de almenos 10°C para sucorrecta operación.

Tipos de sistemas termosifónicos

• Sistema termosifónico compacto.

Existen sistemas termosifónicos llamados compactos en donde el termotanque esta integrado al cuerpo del captador solar, son muy simples, fiables y de un costo menor, son más utilizados en pequeñas instalaciones individuales. Su mayor inconveniente reside en la escasa estética del sistema motivada por la necesidad de situar el tanque en posición superior, lo que dificulta su integración arquitectónica.

• Captador solar autocontenido o unidad integral de captador y termotanque. En el captador autocontenido el fluido permanece estacionario y el mismo captador funciona como almacenamiento. Por lo general son de forma cilíndrica o rectangular y sólo calientan el volumen contenido en su interior. Sus principales ventajas son que no requiere de sistemas de circulación y de control ni mantenimiento ni protección anticongelante, ya que su gran volumen de agua caliente almacenada, evita su propia congelación. Sus principales desventajas son las grandes pérdidas de calor durante la noche. Por lo general se recomienda su uso, cuando el consumo de agua caliente se realiza durante la tarde o las primeras horas de la noche.

Conexión en serie de un sistema termosifónico con un sistema de calentamiento auxiliar de gas

Instalaciones con circulación forzada

Instalaciones directas sin cambiador de calor .Instalaciones con intercambiador de calor integrado al termotanque. En este caso el intercambiador de calor puede ser interior de tipo serpentín o similar o del tipo con doble envolvente Instalaciones con intercambiador de calor separado tipo placas o tubular

Instalaciones con circulación forzada

Sin intercambiador Intercambiador interno tipo serpentín

Intercambiador interno tipo envolvente Intercambiador externo

Sistemas termosolares a circulación forzadaSistema abierto

• Para prevenir la formación de bolsas de aire, los captadores deben de estar colocados estrictamente de acuerdo con las instrucciones referentes a la inclinación de las tuberías.

• Deben instalarse purgadores automáticos en el punto más alto del sistema.

• La salida del agua caliente, al punto de consumo, debe de estar en el lugar más alto del tanque.

• Las tuberías deben estar aisladas térmicamente.

• Se debe de asegurar que las distancias entre el captador y el termotanque sean los más cortas y derechas posibles, sin curvas y siempre inclinadas hacia arriba.

• f) La capacidad de la bomba respecto al caudal, presión, etc. debe estar de acuerdo a la superficie del captador y a la longitud de las tuberías. Un caudal de 50 a 80 litros por hora por metro cuadrado de área de captador es recomendado.

Sistema termosolar cerrado unifamiliar

• Sistema termosolar cerrado unifamiliar

Este sistema se utiliza cuando la red desuministro de agua municipal contienesales (principalmente de calcio) quepueden provocar incrustaciones o unacorrosión excesiva del captador, ocuando existe la posibilidad de lacongelación, lo que obliga a utilizar unanticongelante. Se debe adicionar alsistema un tanque de expansión, paramantener una presión constante en elsistema de circulación ytermointercambiador. El tanque deexpansión generalmente esta integradoa la tubería que conecta el tanque con labomba. Todas las indicaciones que sehicieron en el caso anterior sonaplicables a este sistema

Sistema termosolar central cerrado con termotanques individuales e interintercambiador interno.

• Este sistema termosolar está diseñado especialmente para bloques de departamentos de varios pisos, en donde cada departamento esta equipado con un termotanque individual .

• Se debe de instalar una válvula principal en la entrada de cada departamento, así como un termostato diferencial, un sensor y una válvula solenoide.

• En cada tanque existe un elemento calefactor independiente (generalmente eléctrico) controlad por un termostato

• En este sistema existen los tanques de expansión instalados en el lado de succión de las bombas, las que deberán de suministrar un caudal que este de acuerdo con la superficie de captación (60 litros por metro cuadrado) y con una carga de agua de 10 metros.

Sistema termosolar central cerrado con termotanques individuales e interintercambiador externo y calentamientoauxiliar

• En el sistema central cerrado con interintercambiador externo y calefactor auxiliar, hay un tanque de almacenamiento central del cual se abastece de agua caliente a cada uno de los departamentos a través de un circuito aparte de agua caliente para el consumo, por medio de una bomba, cuando las distancias entre el punto de consumo y el termotanque son considerables. El contar con un circuito separado para los consumidores les permite obtener agua caliente tan pronto como abren la llave

Sistema abierto con dos termotanques y calentamiento interno auxiliar.

• En este sistema existe un circuito del termotanque de los captadores, un termostato diferencial que controla la bomba de circulación y una válvula solenoide, cuyo propósito es impedir la circulación termosifónica de reflujo cuando los captadores están fríos . . En ambos tanques, las entradas de agua están provistas de difusores de corriente,El calefactor auxiliar está instalado en el tanque 2, así como dos termostatos controlados por medio de un reloj. Por medio de esta configuración se obtiene el calentamiento adecuado del agua de forma controlada y sin desperdiciar energía.

Sistema abierto (instalación central o individual) con calentamiento adicional externo.

• La configuración para conectar el tanque de almacenamiento con la caldera se muestra en la figura anexa. Este sistema se parece al caso anterior y por lo mismo las indicaciones son válidas también para este sistema

Sistema cerrado con un termotanque, termointercambiador externo y calefactor auxiliar

• Este sistema cerrado, se utiliza como en loscasos anteriores, cuando el agua desuministro es dura y se debe prevenir elbloqueo en las tuberías por los depósitoscalcáreos o cuándo se requiere unanticongelante. En este sistema serecomienda instalar un tanque deexpansión para asegurar una presiónconstante en el sistema. La bombainstalada entre el intercambiador externo yel captador debe de satisfacer lasdemandas tanto del captador como deltermointercambiador. Se debe instalar unaválvula de retención entre el tanque y elinterintercambiador, para prevenir elreflujo termosifónico de calor entre eltermotanque y el intercambiador,impidiendo así la pérdida de calor a travésdel captador.

Sistema termosolar cerrado con dos termotanques, intercambiador externo y calefactor auxiliar.

• Este es un ejemplo de sistema que integra dos tanques de almacenamiento, con caldera y un intercambiador de calor externo. En realidad es posible incorporar tres o incluso más tremotanques en instalaciones similares. Los termostatos diferenciales en el circuito entre los termiotanques deben estar instalados de tal forma que cada uno de ellos transfiera calor al que le sigue en línea, con el objetivo de asegurar : A) Bajas temperaturas en el tanque de almacenamiento 1, lo que es conveniente para una mejor absorción de la energía solar.B) Que la caldera se alimente a todo momento con agua caliente al nivel más alto posible, con el objeto de disminuir el tiempo de funcionamiento del calefactor auxiliar. Hay que considerar, que es preferible tener un solo almacenamiento más grande, para mejor conservar la energía y ser más económico. Lo que se ha comentado anteriormente, también puede ser aplicado en este caso.

Sistema de calentamiento de agua para uso sanitario y climatización en una escuela

Calentamiento de agua de uso doméstico para una casa unifamiliar

Aplicaciones industriales con función estructural

Climatización de invernaderos, áreas de crianza de aves y animales en general y aplicaciones en la agricultura

Calentamiento de agua para instalaciones en campamentos

Sistema de calentamiento de agua para uso sanitario para instalaciones hoteleras

Sistema de calentamiento de agua para uso sanitario y recreativo en un centro deportivo

Movimiento Tipo de captador solarForma del

absorbedor

Relación de

concentración

Dominio de

temperaturas (°C)

Estacionario

Captador plano (CP) plano 1 30-80

Captador de tubo

evacuado (CTE)plano 1 50-200

Captador parabólico

compuesto (CPC)Tubular

1-5 60-200

Un sólo eje de

seguimiento

5-15 80-300

Captador con reflector

lineal Fresnel (CRLF)Tubular 10-40 80-250

Captador con reflector

de canal parabólico

(CP)

Tubular 15-45 80-300

Captador de canal

cilíndrico (CCC)Tubular 10-50 80-300

Dos ejes de

seguimiento

Captador con disco

parabólico (CDP)Puntual 100-1000 100-500

Captador con campo de

helióstatos (CCH)Puntual 100-1500 150-2000

Clasificación de captadores solares

ALPUABS QQQQ

Q

I A

U

T C

OP CT A

F

U

IT TCT A

C

T

f a' ( )

BALANCE DE ENERGÍA

EFICIENCIA INSTANTÁNEA

EFICIENCIA ÓPTICA

EFICIENCIA TÉRMICA

Superficie absorbedora

A B C

A) Absorbedores formados por dos placas conformadas y soldadas entre sí.B) Absorbedores constituidos por una parrilla de tubos unidos a una placa o conjunto de aletas.C) Absorbedores formados por una placa y un serpentín unido a la misma.

Tipos de recubrimientos

Recubrimiento selectivo

Sustrato metálico Absortividad solar Emisividad infrarroja

Cromo negro Acero,. cobre 0-91 – 0.96 0.07 – 0.16

Cobre negro Acero,. cobre

Aluminio

0.81 – 0.93 0.11 – 0.17

Níquel negro Níquel, acero 0.89 – 0.96 0.07 – 0.17

Óxidos de aluminio

aluminio 0.90 - - 0.40

Oxidos de fierro acero 0.85 -

Propiedades ópticas de algunos recubrimientos selectivos.

Captador solar plano de plástico (Polipropileno) para el Calentamiento de una alberca en Cancún, Q.R.

Captadores solares planos

Captadores solares con tubos evacuados

• Una técnica para disminuir las pérdidas convectivas consiste en evacuar el aireque rodea al absorbedor, en este caso; a estos captadores solares se lesconoce con el nombre de; “captadores solares evacuados.

• El captador solar evacuado más conocido consiste en un tubo de vidrio ( borosilicato), en cuyo interior se coloca un absorbedor solar de placa plana unido aun tubo en donde circula el agua a calentar y que cuenta además con unrecubrimiento selectivo.

• Existen comercialmente dos tipos de colector solar evacuado,: los del tipovidrio-vidrio y lo del tipo vidrio-metal.

Clasificación

• Captador solar a vacío con circulación directa.

• Captador solar a vacío con caloriducto

• Captador solar a vacío con efecto "Termo"

• Captador solar a vacío tipo "Schott"

Tubo evacuado tipo vidrio-vidrio

El colector solar evacuado consiste de dos tubos concéntricos de vidrio, por logeneral de material de borosilicato. Los tubos están unidos entre si y durante sufabricación, (a la sección anular que los separa), se les extrae la mayor parte delaire, hasta alcanzar una muy baja presión, lo cual actúa como un aislante térmicoEn la superficie exterior del tubo interior se deposita una superficie selectiva y elagua circula y se calienta dentro de este tubo. La figura 6, muestra un diagramade un captador solar evacuado vidrio-vidrio.

Sección evacuada Vidrio exterior

Agua calienteAgua fría

Agua caliente

Vidrio exterior con recubrimiento absorbente

Tubo evacuado tipo vidrio-metal

El diseño mas común del tipo vidrio-metal, consta de un absorbedor metálico deplaca plana con recubrimiento selectivo encerrado en un tubo de vidrio deborosilicato unido al metal por medio de una junta de expansión para amortiguarlas diferencias en la dilatación térmica. Se extrae el aire al interior hasta alcanzarun vacío suficiente para reducir al máximo las pérdidas de calor por convección

Tubo metálico para transporte del agua

Aleta metálica absortiva

Junta de expansión vidrio metal

Envolvente de vidrio Sección evacuada

Agua fría

Agua caliente

Agua caliente

El captador a vacío con circulación directa

Esta técnica fue la primera en desarrollarse hace más de 30 años, con el objeto de mejorar la eficiencia del captador plano normal. La concepción del absorbedor y los ductos de circulación del fluido térmico son como las del captador plano, con la diferencia que las entradas y salidas son estrechas para poderse introducir al interior de un tubo de vidrio, en cuyo interior el aire se evacua, haciendo el vacío necesario y cerrando posteriormente de manera hermética. Existen en versiones vidrio-vidrio y metal-vidrio, en donde la complejidad radica en la formulación de los sellosvidrio/ metal.

Tecnología de captadores solares con tubos evacuados

Estos equipos al trabajar al vacío tienen menos pérdidas térmicas por

convección

47 < T < 190 OC

Absorbedor de tubo con placa, tipo estacionario

Tubo al Vacíoentrada salida

vidrio

vacíoagua

Tecnología china de tubos evacuados tipo termo

El captador solar a vacío con caloriducto

• La diferencia con un captador solar a circulación directa es que el intercambio de calor se lleva a cabo siguiendo un mecanismo natural de evaporación y de condensación de un fluido. Este dispositivo de intercambio térmico se llama caloducto o caloriducto o por su nombre en ingles: heat pipe. El caloriducto esta en contacto con el absorbedor y permite transferir el calor captado fuera del tubo para calentar un fluido en el captador. En todos los casos existe una unión vidrio/metal hermética. Los caloriductos deben estar inclinados para permitir la termocirculación del fluido en el caloriducto.

1. Captador aislado al interior de la envolvente de protección, 2. Condensador del caloriducto, 3. Circulación del agua en el captador, 4. Tubo de acero hermético, 5. Absorbedor , 6. Liquido descendiendo7. Vapor subiendo, 8. Tubo de vidrio al vacío

Captadores solares al vacío con concentración óptica

• En algunos casos se integra a este tipo de capatadores los reflectores del tipo de concentradores parabólicos compuestos, CPC, ya que como la superficie del absorbedor es cilíndrica cubre la totalidad de la superficie del tubo interior. Así la cara al sol puede captar la radiación directa y la parte oculta la radiación por reflexión.

Sistemas de calentamiento de agua con captadores solares con tubos evacuados

Son una excelente opción para climatización con sistemas de absorción,

adsorción y desecantes.

Captadores solares parabólicos compuestos, CPC

• Captadores parabólicos compuestos CPC tienen la capacidad de reflejar al absorbedor toda la radiación incidente dentro de un gran límite, teniendo por lo general un forma truncada. A pesar de ser superficies cóncavas, su movimiento se puede reducir al máximo si se usa un canal con dos secciones de una parábola una frente a la otra, en cuyo fondo se encuentra el absorbedor de las radiaciones múltiples, el cual puede ser cilíndrico o plano. Por lo general se coloca una cubierta transparente para evitar la entrada de polvo y otros materiales y con esto reducir la reflectividad de las paredes. Estos captadores son mas usados del tipo lineal o de canal y su orientación se refiere a su ángulo de aceptancia.

Sistemas de calentamiento solar de agua para uso doméstico

Material plástico transmitancia Temperatura máxima, ºC

Resistencia a la intemperie

policarbonatos 0.73 – 0.84 100 – 130 De pobre a media

poliésteres 0.80 – 0.87 140 De media a buena

polietilenos 0.90 50 pobre

Polivinil fluoruro 0.92 – 0.94 160 De buena a excelente

Fibra de vidrio reforzada

0.77 – 0.87 90 buena

acrílicos 0.80 – 0.90 70 - 135 De media a buena

Propiedades ópticas de cubiertas transparentes

Criterios de diseño del colector.

• Rígidez de la caja protectora y la sujeción del absorbedor, de forma que se evite su deformación y pérdida de estanqueidad por fatiga térmica

• Diseño de la fijación de la cubierta que permita absorber las dilataciones e impida la entrada de agua.

• Un proceso industrial de aplicación del recubrimiento de la superficie absorbedora que garantice su calidad

• Selección del material de juntas de forma que se asegure el cumplimiento de las normas de prueba de estos materiales.

• Control de calidad de las especificaciones del aislamiento térmico utilizado.

• El material de la cubierta transparente en el caso del vidrio sea normal o templado, el espesor de debe ser igual o inferior a 3mm y su trasmisividad mayor o igual a 0.8.

• La distancia media entre la cubierta transparente y el absorbedor no debe ser inferior a 2 cm ni superior a 4 cm.

• En ningún caso, el recubrimiento del absorbedor se debe de aplicar sobre lamina galvanizada.

• La caja protectora del captador deberá contener un orificio de ventilación de un diámetro superior a los 4 mm colocado en la parte inferior, para poder eliminar las posibles acumulaciones de agua. El agua deberá drenarse sin afectar al aislamiento térmico.

• Se sugiere no utilizar más de una cubierta transparente

Orientación e inclinación

Declinación magnética

Líneas isogónicas en la Tierra

La declinación magnética es el ánguloformado entre la meridiana geográfica (onorte geográfico) y la meridiana magnética(o norte magnético). Cuando ese ángulo sepresenta al oeste del norte geográfico, sehabla de declinación oeste y en el casoopuesto se habla de declinación este.Dado el carácter dinámico del campomagnético terrestre, la declinación tambiénes cambiante, y para un mismo lugar ladeclinación medida en una fecha es distinta ala medida en otra fecha distinta, pese atratarse del mismo punto de la superficieterrestre. Esta variación se mide en una tasaanual, que establece en qué magnitudangular la declinación variará y en quésentido será el giro (hacia el este o el oeste)

Declinación magnética en la República Mexicana

Análisis de sombras

• En las instalaciones solares es muy importante realizar un análisis de la proyección de sombras sobre el sistema debido a los obstáculos adyacentes, como la posibilidad de nuevas construcciones anexas y el crecimiento de árboles y plantas y por las mismas hileras de captadores y termotanques.

• El criterio generalmente aceptado es que las sombras proyectadas por lo captadores sobre total de la instalación no deben superar el 10% de la superficie de captación al mediodía del solsticio de invierno. Este criterio debe ser ajustado por el diseñador para cada caso particular.

• La distancia entre filas de captadores no deberá ser inferior a la obtenida por la siguiente expresión:

D = kh

En donde k es un coeficiente en función de la inclinación y h es la altura del colector.

Inclinación 20º 25º 30º 35º 40º 45º 50º

k 1.532 1.638 1.732 1.813 1.879 1.932 1.970

Cálculo de la inclinación del colector

α

h

d

A. Determinación del ángulo α:1. Medir la distancia d2. Medir la altura h3. Calcular α

B. 1. Conociendo , (se toma como valor la altura solar mínima durante el año;siendo el 21 de diciembre a la 12:00 h, tiempo solar) 2. Conociendo el valor de h, 3.Se calcula d que es la distancia mínima que hay que colocar el captador para evitarel sombreado.

Espaciamiento entre captadores

i

seniLX

m

costanh

XX1 X2

L

i hm

Circuito hidráulico• La instalación de los colectores debe asegurar que el recorrido hidráulico sea el

mismo para todos, de forma que se obtengan similares pérdidas de carga y enconsecuencia, flujos similares en todos los captadores. De otra forma, losincrementos térmicos en los captadores serán diferentes, reduciéndose elrendimiento global. Para asegurar lo anterior se propone la utilización del retornoinvertido, de forma tal que la parte más corta del circuito primario corresponda a lostramos de la salida caliente de los captadores.

• El caudal de los captadores se determinará en función del área de captadoresinstalados y este no debe ser inferior a 0.4 litros/m2 minuto. De esta forma seasegura un adecuado coeficiente de transmisión de calor entre el absorbedor y elfluido. Los valores óptimos se sitúan entre 0.7 y 1 litro/m2 minuto.

• La longitud de las tuberías debe ser lo más reducida posible con el fin de disminuirlas pérdidas hidráulicas y térmicas.

• Las pérdidas de calor en tuberías y accesorios deben reducirse al mínimo, evitandozonas mal aisladas y puentes térmicos.

• El diseño del campo de colectores debe evitar la formación de bolsas de aireatrapado.

• El diseño debe facilitar el montaje y desmontaje de los colectores.• El diámetro de las tuberías se seleccionará de forma que el dominio de velocidades

se encuentre entre 0.6 y 1.5 m/s.

• La conexión entre captadores solares se realiza para obtener un sistema equilibradodesde el punto de vista hidráulico. Una distribución uniforme de caudales esfundamental para evitar zonas inactivas o de bajo rendimiento en los captadores yconseguir incrementos de temperatura homogéneos y similares.

• Los captadores solares pueden conexionarse entre ellos de tres formas: en paralelo,en serie o una combinación de ambas (serie-paralelo ).

Interconexión en paralelo

Externo.• En este caso para conseguir una distribución uniforme de caudales en los distintos

captadores basta con utilizar adecuadamente el esquema de retorno invertido, esdecir, que la longitud de las tuberías de ida y de retorno sea la misma para cada unode los distintos captadores.

• En el proceso de selección del diámetro de las tuberías se ha de considerar el gradode equilibrio hidráulico que se pretende alcanzar, el costo de la instalación y lapotencia de bombeo necesaria.

• Este conexionado proporciona un funcionamiento similar en todos los colectores,siempre que el número de colectores de la fila no supere los valores permitidos porel fabricante

• La interconexión en paralelo proporciona buen rendimiento, pero incrementa eldiámetro necesario, al ser el flujo total la suma de los flujos en todos los captadores.

• Se requiere instalar un purgador a la salida. Para impedir la formación de bolsas deaire la batería de los captadores debe estar instalada con una inclinación deaproximadamente un grado sobre la horizontal, de manera a que todas las tuberíasestán instaladas con una inclinación hacia arriba.

• Con el conexionado en paralelo se pretende hacer circular el mismo caudal de fluidoa través de cada captador, siendo el caudal total la suma de los caudalesindividuales que circulan por cada captador. Este tipo de conexionado se utiliza eninstalaciones de flujo normal o alto por lo que habitualmente oscila entre 40 y 80l/hm2. En función de que los tubos distribuidores horizontales sean interiores oexteriores se diferencia entre dos posibles formas de conexionado: el externo y elinterno.

La conexión hidráulica recomendada es la retorno inverso en donde la parte más corta del circuito corresponda a la tubería de salida del agua caliente. de los captadores.

Paralelo externo

Paralelo interno

• Interno. En este tipo de conexionado, no se usan tuberías exteriores, lo que disminuye

considerablemente el costo de la instalación. Para esto se tienen conductosdistribuidores horizontales en la parte inferior y superior con diámetros superiores a losdel resto del absorbedor.

• Para minimizar el posible desequilibrio hidráulico hay que asegurar que los recorridossean prácticamente iguales (retorno invertido) por lo que la tubería de entrada ha deestar en el extremo contrario al de la tubería de salida. Para un determinado caudal elnúmero de captadores que se pueden conectar es función del diámetro de estosconductos distribuidores. Con el objeto de aumentar el número, se aumenta el diámetrode los tubos distribuidores, consiguiendo con esto disminuir las pérdidas de carga yobtener una distribución más uniforme del caudal de circulación. Con este tipo deconfiguración no se recomienda conectar más de cinco entre sí.

• En general el conexionado en paralelo el caudal total de circulación es bastanteelevado, se obtienen elevaciones moderadas de temperatura y la pérdida de carga encaptadores corresponde exclusivamente a la de un captador

Interconexión en paralelo

La interconexión en paralelo proporciona buen rendimiento, pero incrementa la longitudde tuberías y el diámetro necesario, al ser el flujo total la suma de los flujos en todos loscaptadores. Aumenta también el número de accesorios. Todo ello incrementa el costo de lainstalación y del bombeo, la cantidad de fluido en el circuito y las pérdidas de calor.

Interconexión en serie

• La conexión en serie permite menores flujos y secciones de tubería y recorridos máscortos. Esto reduce los costos de instalación y operación. Mediante este tipo deconexión el mismo fluido y caudal de circulación pasa a través de todos loscaptadores. Por tanto el caudal total coincide con el caudal que circula por cadauno de los captadores. Normalmente se utiliza con caudales relativamente bajos,comprendidos entre 10 y 25 l/hm2 por lo que se obtienen aumentos detemperatura relativamente grandes.

• El fluido se va calentando a medida que pasa a través de los captadores por lo que,de acuerdo a la curva de rendimiento de un captador, este va disminuyendo.

• El objeto de disminuir el aumento de temperatura en cada captador, se utilizancaudales de circulación mayores hasta cerca de 40 l/hm2 si bien esta medidaprovoca un aumento en las pérdidas.

• En este tipo de conexionado, la pérdida de carga corresponde a la suma de lapérdida d carga de cada uno de los captadores conectados entre sí, por o que serecomienda utilizar captadores con pequeña pérdida de carga, para minimizar esteefecto.

• En general el conexionado en serie el caudal total de circulación coincide con elcaudal que circula por cada uno de los captadores que es normalmente baja, seobtienen aumentos elevados de la temperatura y la pérdida de carga encaptadores es superior a las del conexionado en paralelo.

• Algunos montajes tienen el inconveniente de los cambios de dirección que puedenoriginar bolsas de vapor en las zonas señaladas, si los flujos no son suficientes o e

La conexión en serie permite menores flujos y secciones de tubería y recorridos máscortos. Esto reduce los costos de instalación y operación. El mayor inconveniente es queal ir calentándose el agua, cada captador funciona más caliente que el anterior y surendimiento disminuye. Si no se sobrepasa un número de 3 o 4 colectores en serie, lasventajas del sistema superan los inconvenientes.

Interconexión en paralelo

Interconexión mixta

• En las grandes instalaciones, es común emplear los dos tipos deconexionado, normalmente se conectan en paralelo entre sí y estos seconectan entre sí bien en serie o en paralelo

• En caso de que las baterías se conecten entre sí en paralelo los conductos dedistribución horizontales se colocan en el exterior, por lo que aumentansignificativamente el costo

• Si las baterías se conectan en serie entre sí, va disminuyendo el rendimientode estas a medida que aumenta la temperatura de entrada a los mismos.Sin embargo, se necesita un menor trazado al exterior de tuberías paraconectarlas entre sí que en el caso en paralelo.

• En cuanto a las pérdidas térmicas, si bien la temperatura es mayor en elconexionado en serie, y por tanto será mayor la pérdida térmica por unidadde longitud, al ser de menor longitud el trazado de las tuberías en laconexión en serie, puede resultar que las pérdidas térmicas globales seaninferiores en comparación con el conexionado en serie

Interconexión mixta serie-paralelo

La interconexión en paralelo de grupos de colectores en serie o de gruposen paralelo de grupos de colectores en serie, se denomina mixta. Estesistema es el aconsejable en grandes instalaciones.

Interconexión mixta serie-paralelo

Interconexión mixta de sistemas de baterias de captadores conectados en retorno inverso

Ejemplo de interconexión en grandes instalaciones

Elementos de interconexión.

• Conexiones metálicas rígidas . Soportan bien las temperaturas pero pueden crearproblemas de dilataciones y alineamiento. Su utilización requiere considerar lasfijaciones del captador que permitan los posibles movimientos producidos pordilataciones del conjunto del campo.

• Conexiones metálicas flexibles . Las conexiones metálicas flexibles no presentanproblemas pero su costo es elevado.

• Mangueras flexibles . Estas conexiones eliminan los problemas de dilatación yalineamiento, pero hay que considerar los problemas derivados de la resistencia delmaterial de la tubería a temperaturas elevadas y la calidad de las conexiones. Lasmangueras para agua caliente con conexiones en los extremos disponibles en elmercado pueden proporcionar buenos resultados, pero debe darse especial atencióna las juntas utilizadas.

Soporte y fijación• Previamente al montaje de los colectores solares, deberá comprobarse que el

apoyo de la estructura es apto para soportar las sobrecargas que el sistema decaptación puede generar.

• Deben considerarse las cargas que puedan producirse durante el montaje ydurante las operaciones de mantenimiento.La estructura soporte debe estarcalculada y construida de forma que resista todas los esfuerzos los que puedaestar sometida

• En el diseño estructural se debe tomar en cuenta el ángulo de inclinación, suorientación y la facilidad de montaje y desmontaje, así como el acceso a loscaptadores.

• Las estructuras metálicas deben estar protegidas superficialmente para garantizarsu durabilidad frente a las acciones ambientales.

• Es recomendable la utilización de estructuras prefabricadas de preferencianormalizadas y galvanizadas en caliente que soportan bien las condicionesambientales. Cuidar los procesos de montaje para que no se empleen soldadurasque eliminen la protección del galvanizado.

• Las estructuras se pueden proteger mediante galvanizado por inmersión, pinturasorgánicas de zinc o tratamientos anticorrosivos. Se recomienda utilizar conprecaución los perfiles metálicos huecos (tubulares) en los que es difícil vigilar losprocesos de corrosión interna.

• En los casos de cubiertas solares integradas, donde el propio sistema actúa comocubierta del edificio, todos los elementos de sellado y efecto teja deben quedarmontados y protegidos de manera que se garantice su colocación e integridad en eltiempo.

• El conjunto de la estructura se diseñará para que su peso por m2 de superficieproyectada en el plano horizontal no supere los 100 kg/m2 .

Distribución de flujos térmicos en un sistema de almacenamiento térmico

Consideraciones en el diseño de los sistemas de almacenamiento térmico

• Resistencia del material y tratamiento a la temperatura máxima del fluido (90ºC).

• Expansión térmica del fluido entre 5 y 90ºC.

• Pérdidas de calor y requerimientos de aislamiento.

• Problemas de estratificación y formas del termotanque.

• Ubicación de las conducciones de entrada y salida y evitar los caminos preferentes.

• Previsión de corrosiones y degradaciones.

• Ubicación y cargas sobre el local de ubicación.

• Sistemas de seguridad.

• Costo.

Materiales de construcción• Depósitos de hierro galvanizado y hierro vitrificado.

Los depósitos de hierro al carbón o galvanizado son los más utilizados, su principal limitación está en la temperatura de degradación del galvanizado que comienza a partir de los 60 ºC. Para pequeñas instalaciones, con depósitos de hasta 200 litros, los tanques de hierro son una solución eficaz contra las corrosiones y soportan temperaturas más elevadas. Una solución es el tratamiento interior con pinturas epóxicas, capaces de resistir 100 ºC. El mayor problema lo constituye la calidad del proceso de pintado y su costo.

• Depósitos de acero inoxidable.Los depósitos de acero inoxidable son una solución teóricamente adecuada; carecen de problemas de corrosión y soportan elevadas temperaturas. El principal problema es su elevado costo sobre todo en las instalaciones de baja temperatura.

• Depósitos de hormigón.Los depósitos de hormigón se han utilizado en grandes instalaciones, sin embargo, su fabricación es muy delicada por el peligro de la aparición de fisuras. E

• Depósitos de asbesto-cementoEstuvieron en uso durante mucho tiempo, sin embargo, se ha descubierto su carácter

cancerígeno y esta prohibido su uso en instalaciones sanitarias.• Depósitos de fibra de vidrio.

Los tanques de fibra de vidrio tienen como principales limitaciones la temperatura máxima que soporta el material (60 ºC), el peligro de ruptura por el peso propio y su escasa resistencia a la presión. Su principal ventaja radica en su resistencia a la corrosión. En todo caso, deben utilizarse con precaución.

• Depósitos de materiales plásticosSu uso se ha generalizado en los últimos años en depósitos de agua para uso sanitario, en su mayoría son de polipropileno o polietileno de alta densidad, son muy resistentes a la corrosión, ligeros, pero no se recomiendan para agua caliente debido a su baja resistencia térmica.

Funcionamiento

• Los termotanques pueden funcionar con una estratificación u homogenización dela temperatura, en ambos casos no se realiza a un 100%. Para establecer unacorrecta estratificación la alimentación del fluido deberá ser en lo posiblehorizontalmente y no debe de haber obstrucciones que modifiquen la dirección quepudieren romper esta estratificación.

• En sistemas en donde se tienen diferencias importantes de temperatura es posiblealimentar el agua caliente a diferentes niveles del termotanque , acomodando losniveles térmicos en forma descendente. Esta estratificación se ve mejorada entermotanques verticales.

• En instalaciones de gran tamaño no es necesario instalar tanques verticales queson de difíciles de ubicar. Los tanques horizontales normalizados proporcionansimilares rendimientos que los verticales. En este caso debe prestarse atención a lasituación de las salidas y entradas de circuitos primario y secundario al depósito.

• No resulta rentable en ningún caso la división del tanque solar en varios tanquespara aumentar la estratificación.

Funcionamiento

• Influencia de la estratificación. La estratificación del tanque favorece elrendimiento. Los datos experimentales muestran que la reducción del calor útilentre la plena estratificación y la completa mezcla se sitúa alrededor al 7%. Laestratificación se favorece utilizando depósitos verticales, Sin embargo, en grandesinstalaciones son difíciles de situar. En estos casos, es preferible utilizar depósitoshorizontales, cuyo efecto es escaso en grandes tamaños.

• Circulación en el tanque . En el diseño debe cuidarse la ubicación de las conexionesde salida y entrada al depósito para evitar los caminos preferentes del fluido. Lasconexiones deben situarse de forma que se favorezca el calentamiento de todo eltanque

• Pérdidas térmicas . Se consideran aceptables valores del coeficiente global depérdidas de calor inferiores a 5 W/m3 K. En todo caso, este valor es difícil de medir.El diseño debe considerar el aislamiento del tanque evitando los puentes térmicoscon los soportes. Es aconsejable una capa de aislamiento térmico mínimaequivalente a 50 mm. de fibra de vidrio.

Ubicación.

• La ubicación de los depósitos pequeños no implica, en general, problemas. Losacumuladores de gran tamaño se han situado usualmente en sótanos o plantasbajas. Sin embargo, esto conduce, que en edificios de varias plantas, a tener largoscircuitos primarios, que pueden generar problemas de pérdidas de calor y malfuncionamiento hidráulico. Es interesante la solución de situar los depósitos entapancos, ya que no presenta especiales problemas constructivos y permitecircuitos primarios cortos. La instalación interna del tanque reduce el costo deaislamiento y el mantenimiento.

Sistemas de intercambio térmico

• El intercambiador de calor constituye un elemento importante de la instalación solar que en la actualidad no presenta problemas especiales si se dimensiona adecuadamente.

• Su utilización es necesaria cuando se desea separar el agua de consumo del circuito primario para evitar las incrustaciones calcáreas en los captadores. La instalación del intercambiador introduce un rendimiento adicional que inicialmente causa una disminución de los servicios en comparación con una instalación sin intercambiador en donde los depósitos calcáreos terminan invirtiendo los factores de rendimiento.

• La instalación del intercambiador permite adicionalmente utilizar colectores con presión de trabajo inferior a la de red y fluidos caloportadores con aditivos para evitar corrosiones y protección antiheladas.

Tipos de intercambiadores

Intercambiadores sumergidos en el interior del depósito.

De tipo serpentín o tipo horquilla,Normalmente están constituidos por uno omás tubos arrollados en espiral. Requierenmayor longitud que los serpentinestradicionales para calentamiento dedepósitos con agua procedente de calderas a80ºC, cuyo uso debe evitarse. Se utilizan eninstalaciones medianas con buenosresultados. La

Intercambiadores de calor constituidos por una doble envolvente del depósito.

La única precaución que hay que tenercon estos depósitos es la sobrepresión del circuito primario sobre eltermotanque. El rendimiento esbastante bueno. Se recomienda suuso en instalaciones pequeñas ymedianas

Caracterización funcional

• Los intercambiadores de calor quedan caracterizados por: a) la potencia térmica, b) el rendimiento térmico y c) la pérdida de carga.

• Potencia térmica. La potencia térmica debe corresponder a la máxima potencia que se desea transmitir y normalmente se adopta el siguiente criterio de diseño: rendimiento de captación del 60 % ,intensidad de radiación de 1,000 W/m2.

• El rendimiento térmico. expresa las características de intercambio de calor como el cociente entre la energía intercambiada y la máxima que podría intercambiarse. Los valores de rendimiento aceptados comúnmente en el diseño de sistemas solares son del orden del 60%.

Para los intercambiadores incorporados en el depósito, los factores de potencia térmica y rendimiento se suelen utilizar en forma global y referidos en metros cuadrados de superficie útil de intercambio por metro cuadrado de superficie de captadores. Los valores normalmente utilizados deben estar comprendidos entre 0.25 y 0.40.

Selección y diseño

• Selección

La selección entre un intercambiador independiente o integrado, para condicionesde funcionamiento similares, suele realizarse por razones económicas. Laexperiencia demuestra que para las instalaciones grandes es más ventajosa lautilización de intercambiadores de placas.

Para instalaciones con capacidades de almacenamiento inferiores a 1,500-2,000litros empieza a interesar las instalaciones con intercambiador integrado. Estelímite está evolucionando a la baja a medida que los intercambiadores de placas sehacen más económicos.

• Diseño. En el diseño de los intercambiadores considerarse los siguientes puntos:Independientes

a) Los flujos de los circuitos primario y secundario deben ser iguales, en todo caso elflujo del circuito secundario nunca deben exceder al caudal del circuito primario.

b) Los intercambiadores externos deben aislarse convenientemente.IntegradosLos intercambiadores integrados deben definirse teniendo en cuenta los siguientesaspectos: Los de doble envolvente son de más difícil construcción y su costo es, engeneral, mayor que los de tipo serpentín. Sin embargo, existen acumuladores dedoble envolvente de tamaños normalizados cuyas características los hacencompetitivos.

Su mayor peligro reside en la posibilidad de producirse deformaciones pordiferencias de presión y debe evitarse la presurización de uno solo de los lados enlos intercambiadores de doble forro, con el objeto de evitar deformaciones de laplaca.

Fluido Térmico de Intercambio

• Fluido térmico Agua

A nivel práctico y para sistemas térmicos de baja temperatura la mejor solución es utilizar agua o agua con aditivos, anticongelantes y/o anticorrosivos. El agua tiene calor específico elevado, lo que permite lograr altos rendimientos en colectores y cambiadores de calor, con velocidades reducidas del fluido. Su bajo costo y disponibilidad, junto con su baja viscosidad, no toxicidad y no inflamabilidad, terminan por hacer obligada su utilización. En el caso de utilizar otro tipo de fluido diferente al agua, es necesario verificar su composición y vigilar que su calor específico sea superior a 0.7 kcal/kg °C.

El agua como fluido caloportador presenta inconvenientes importantes:

• El agua con PH ácido contienen oxígeno y anhídrido carbónico. En las tuberíasde metales ferrosos se produce herrumbre, adquiere un volumen diez vecesmayor que el del metal, pudiendo obstruir las tuberías dejándolas fuera deservicio en pocos años. Desde este punto de vista, los materiales más resistentesson el latón y el cobre, pero en los tubos de latón puede producirse pérdida delrecubrimiento y entonces pequeñas partículas de zinc son arrastradas por elagua y los tubos se hacen porosos. Los tubos de aleaciones no férricas no seobstruyen sino que pierden impermeabilidad. En determinados casos se hacenecesario neutralizar con aditivos.

• Las aguas duras contienen sales minerales de calcio y magnesio.Por encima de 70 ºC estas sales se desprenden produciendo depósitos calcáreos enlas tuberías, cualquiera que sea el material de las mismas, pudiendo obstruirlas enpocos años. En todo caso en los depósitos e intercambiadores de calor se reducenlas propiedades de transferencia de calor, disminuyendo los rendimientos yaumentando al mismo tiempo la pérdida de carga. El incremento de latemperatura favorece estos procesos. En los casos extremos es necesariodescalcificar para evitar la formación de incrustaciones.

Para cuantificar el contenido en el agua de sales de calcio y de magnesio, se utiliza eltérmino dureza, que se puede expresar como mg/l de CaCO3 disueltos en agua. Enfunción de los compuestos que aporten estos cationes, la dureza es total, temporal(sólo bicarbonatos) y permanente (sulfatos, cloruros y nitratos)

Clasificación Contenido de CaCO3

Blanda < 100

Semi-dura 100 - 350

Dura 300 - 500

muy dura > 500

• La utilización de agua obliga a tomar precauciones en lugares cuyatemperatura ambiente pueda descender por debajo de 2 ºC. En general lasalinidad del agua del circuito primario no excederá de 500 mg/l totales de salessolubles. En el caso de las sales de calcio estás no excederán de los 200 mg/lexpresados como contenido de carbonato de calcio. El límite de dióxido decarbono libre contenido en el agua no deberá exceder de 50 mg/l

Aire

Este fluido no ofrece ningún cambio de fase, por lo general no es corrosivo y presentagran disponibilidad, sin embargo tiene una muy baja capacidad térmica y tiende afugarse dentro de los sistemas termosolares. Es muy utilizado para suacoplamiento a procesos de secado y climatización en general, es difícil suconservación térmica y su disponibilidad para la extracción de calor.

Mezclas de etilen glicol con agua• Las mezclas de glicol-agua, tienen una relación glicol-agua de 50/50 o de 60/40.• El etilen glicol es extremadamente tóxico y sólo puede usarse cuando hay

recipientes con doble pared en sistemas cerrados.• Se puede usar la mezcla glicol-agua con grado alimentario en un intercambiador de

una sola pared, la cual ha sido certificada como no tóxica. Para asegurar, su notoxicidad se le adicionan inhibidores.

• Muchos de los glicoles se deterioran a muy altas temperaturas.• Es necesario verificar anualmente el valor del PH, punto de congelación e la

concentración de los inhibidores y hacer los ajustes necesarios para mantener suestabilidad y efectividad.

Aceites base hidrocarburosLos aceites base hidrocarburos tienen una alta viscosidad y un calor específico másbajo que el agua, requieren más energía para ser bombeados. Son relativamentebaratos costosos y tienen un bajo punto de congelación. Las categorías básicas deaceites de hidrocarburos son de hidrocarburos sintéticos, parafínicos y aceitesminerales refinados. Los sintéticos son relativamente no tóxicos y requieren pocomantenimiento.

• Fluidos refrigerantesEste tipo de fluidos térmicos existen en muy diversas clases, por lo general se usan

en refrigeradores, aires acondicionados y bombas de calor. Tienen por lo generalun bajo punto de ebullición y una alta capacidad térmica. Durante mucho tiempolos refrigerantes clorofluorocarbonados,(CFC) refrigerantes, como el Freon R-12,fueron los primeros fluidos usados en los refrigeradores, aires acondicionados ybombas de calor, debido a no son inflamables, bajos en toxicidad, estables, nocorrosivos y no congelan. Sin embargo, debido a su efecto negativo hacia el ozonoestratosférico, su producción ha disminuido y pronto desaparecerá. Se han estadobuscando otras alternativas, básicamente mezclas azeotrópicas de freones, con unmínimo de impacto ambiental, aunque algunos de ellos contribuyen alcalentamiento global por el efecto de invernadero. Existen otros refrigerantes quepueden utilizarse, los cuales no tienen efectos ambientales como el amoniaco, elagua, los alcoholes y las aminas .

• Silicones

Los silicones tienen u bajo punto de congelación y un alto punto de ebullición. Noson corrosivos y tienen una larga duración. Debido a su alta viscosidad y baja calorespecífico, requieren de mayor energía para ser bombeados. Los silicones tambiénfugan fácilmente entre los hoyos microscópicos en un circuito termosolar.

Corrosión

• Corrosión galvánica. Hay que distinguir entre dos tipos de corrosión: a) la superficial y b) laprofunda.En tuberías de hierro el proceso es el siguiente: el hierro contiene en su estructura ferrita ycarburo de hierro; si su superficie está en contacto con agua se forman elementos galvánicosde pequeñísimas dimensiones. En la serie de contactos carburo de hierro-agua-ferrita, estaúltima constituye el cátodo y se disgrega.

a) Corrosión superficial. En la corrosión superficial se disminuye poco a poco el espesor de lasparedes del fierro que están en contacto con el agua. Este proceso es muy lento y por tanto,sólo tras largos años de servicio llega a ocasionar dificultades de funcionamiento.

b) Corrosión profunda. En la corrosión profunda se producen debilitamientos localizados en lasparedes de los tubos en contacto con el agua. A causa de ello se producen perforaciones, queobligan a veces a renovar las partes de la instalación afectadas al cabo de pocos años deservicio.

El desarrollo de los procesos de corrosión es muy complejo. La destrucción del material sereduce esencialmente a un fenómeno electrolítico.

• Medidas de protección.

a) El tratamiento químico y físico del agua, para evitar la formación de incrustaciones.

b) Se eliminan en su mayor parte los problemas cuando se emplean materialessuficientemente resistentes a la corrosión como son el cobre electrolítico y el fierrogalvanizado.

c) No emplear juntos materiales de distinta especie, como hierro y cobre, porejemplo.

d) Limitar la temperatura del agua de consumo a 60ºC como máximo.• En las instalaciones solares de circuito cerrado, realizadas correctamente, no deben

presentarse problemas de corrosión. El contenido en gases y sales del agua en loscircuitos cerrados va disminuyendo, perdiendo el agua sus propiedades agresivas. Siel suministro de agua nueva es nulo o muy pequeño se eliminan las probabilidadesde la corrosión.

• A veces se producen depresiones en el circuito que provocan la entrada de aire en elmismo de forma que aumentan los riesgos de corrosión originados por el oxigenodel aire. Por ejemplo, debido a la diferencia de presión entre los periodos decalentamiento y enfriamiento, se producen descensos nocturnos de presión ymuchas veces los sistemas de cierre y purga, lo mismo que los purgadoresautomáticos, no están lo suficientemente herméticos y permiten la entrada de aire.Otra causa de entrada de aire pueden ser las pequeñas pérdidas que tienen algunasinstalaciones en equipos, accesorios y conexiones.

Protección contra heladas

• En los climas con riesgo de producirse temperaturas bajo cero, es necesario equipar las instalaciones solares con sistemas que eviten la congelación del fluido de trabajo. Los procedimientos usados son:

• Utilización de mezclas anticongelantesventajas

a) Permite mantener presurizado el circuito de colectores.b) Los aditivos que se añaden al anticongelante evitan las corrosiones y protegen y

limpian el circuito, aumentando su vida útil.c) Los fallos detectados han sido debidos a una disminución de la concentración del

anticongelante, normalmente producido por fugas en el circuito, las cuales seresuelven reponiendo el agua de red.

Desventajas

• a) El sistema requiere un control periódico de la concentración del anticongelante.

b) Un segundo problema puede provenir de la degradación del anticongelante con eltiempo, afectando no sólo a la posible congelación del sistema sino también alrendimiento y duración de la instalación

• Drenaje automático de la instalación sin recuperación del fluido.

Cuando el sensor de temperatura colocadoen el colector detecta una temperaturaentre +2ºC y +5ºC, acciona la electroválvulade drenaje En el caso de que no puedadrenarse todo el sistema por gravedad através de la válvula , el control acciona,simultáneamente, la válvula y la bomba.

• Drenaje automático con recuperación del fluido.Un procedimiento bastante utilizadoconsiste en evacuar el agua de loscolectores, cuando la temperatura baja de+5 ºC, a un tanque auxiliar dealmacenamiento. Por lo demás, elprocedimiento es similar al anterior. Unavariante de uso de este procedimientoconsiste en drenar los colectores cada vezque la bomba de circulación se para. Ambossistemas requieren colocar un cambiador decalor entre los colectores y el acumuladorpara mantener en éste la presión desuministro de agua caliente.

Los sistemas de drenaje automático tienencomo principal problema el fallo de lasválvulas de drenaje y ventilación.

Aislamiento térmico• Los materiales aislantes utilizados en las instalaciones deberán tener valores de

conductividades térmicas igual o ingeriores a 0.45 kcal/hm ºC y ser resistentes a temperaturas superiores a los 80 ºC.

• Consideraciones:a) Existen materiales con capacidad aislante adecuada pero no hay procedimientos

económicos para el montaje del aislamiento.b) Los materiales aislantes utilizados tienen escasa resistencia a la intemperie, por lo que

deben protegerse.c) No existen procedimientos de protección seguros y económicos, especialmente contra

la humedad y la radiación ultravioleta.d) La protección exterior del aislamiento de tuberías con asfaltos asegura una protección

correcta pero costosa y de corta duración.e) La protección de tuberías con placa de aluminio es satisfactoria pero su costo repercute

de forma notable en las instalaciones solares para agua caliente.

• f) El aislamiento de tuberías en interiores puede realizarse con medias cañas de fibra de vidrio o tubos de celda cerrada, pero por igual es lenta la colocación y por tanto costosa.

• g) Es siempre ventajoso diseñar con el menor recorrido posible de tuberías, especialmente en el exterior.

• h) La utilización de tubos preaislados no ofrece especiales ventajas.

• i) El aislamiento de depósitos grandes puede hacerse con lana de vidrio directamente en obra. Es imprescindible proteger la lana de vidrio al menos con manta y yeso, considerando el costo de las cubiertas de aluminio.

• j) Para los sistemas pequeños son aconsejables, técnica y económicamente los depósitos aislados en fábrica con espuma de poliuretano y protección final metálica o en material plástico.

Selección del aislamiento

• El material para aislamiento térmico en instalaciones solares, debe en lo posible, tener las siguientes características:

a) Baja conductividad térmica. Los materiales disponibles varían en torno a 0.035 W/m h ºC a una temperatura de 50ºC.

b) Resistencia al deterioro mecánico.

c) Resistencia a la absorción de humedad.

d) Baja inflamabilidad.

e) No toxicidad.f) Bajo costo.

• Como norma general los espesores de aislamiento deben seleccionarse de forma que las pérdidas no superen el 5% de la potencia útil captada. Sin embargo, este valor es difícil l de verificar. De acuerdo a ciertas reglamentaciones existentes se exigen espesores mínimos de aislamiento para tuberías en función de su diámetro y para un material con un coeficiente de conductividad térmica de 0.040 W/m2 ºC.

• El aislamiento de los termotanques cuya capacidad es inferior a los 300 litros, deberán tener un espeso mínimo de 30 mm, para volúmenes superiores el mínimo será de 50 mm. Para termotanques en el exterior con una capacidad superior a los 2 m3, el espesor mínimo será de 100 mm.

• El espesor para el intercambiador de calor no deberá ser inferior a 30 mm.

Espesor del aislamiento

• Como norma general los espesores de aislamiento deben seleccionarse de forma que las pérdidas no superen el 5% de la potencia útil captada. Sin embargo, este valor es difícil l de verificar. De acuerdo a ciertas reglamentaciones existentes se exigen espesores mínimos de aislamiento para tuberías en función de su diámetro y para un material con un coeficiente de conductividad térmica de 0.040 W/m2 ºC.

• El aislamiento de los termotanques cuya capacidad es inferior a los 300 litros, deberán tener un espeso mínimo de 30 mm, para volúmenes superiores el mínimo será de 50 mm. Para termotanques en el exterior con una capacidad superior a los 2 m3, el espesor mínimo será de 100 mm.

• El espesor para el intercambiador de calor no deberá ser inferior as 30 mm.• Los espesores de aislamiento térmico de tuberías y de accesorios colocados en el

interior, no deberán de ser inferiores a los siguientes valores:

Diseño del circuito hidráulico

• a) Trazado del circuito

• b) Cálculo del flujo necesario en el campo de captadores de acuerdo a los criterios establecidos.

• c) Determinación de las secciones de paso de tuberías fijando la velocidad de circulación entre 1 y 2 m/s y limitando los valores unitarios de pérdida de carga a 40 mm/m. En todo caso deben considerarse los márgenes de velocidad compatibles con el material de la tubería para evitar corrosiones.

• d) Cálculo de las pérdidas de carga en tuberías y totales añadiendo las del resto de los componentes.

• e) Selección de las características de las bombas de circulación en función del flujo y la pérdida de carga del circuito.

• f) Selección de accesorios hidráulicos.

Diseño del circuito con circulación forzada.

• Mantener trazados rectos, paralelos o perpendiculares alineas constructivas.• Prever la dilatación térmica de las tuberías instalando juntas de expansión.• En sistemas con circulación forzada es imprescindible instalar válvulas antirretorno

en los circuitos primarios y secundarios.• Las conexiones de tuberías pueden hacerse roscadas, al ser éstos sistemas de baja

presión, o soldadas. Es aconsejable la utilización de tuercas de unión que faciliten el desmontaje de los componentes de la instalación.

• En la selección de tuberías, mangueras y juntas se debe poner especial atención a la compatibilidad entre el material y el fluido de trabajo y la resistencia a la temperatura.

• En lo posible es preferible evitar el uso de metales no compatibles, incorporando en otro caso, uniones de material dieléctrico.

Diseño del circuito por termosifón.

• Los diámetros de tubería deben ser mayores que en los sistemas de circulación forzada. Como regla general puede utilizarse el criterio de emplear tuberías normalizadas del diámetro superior a las correspondientes en sistemas de circulación forzada, pero debe considerarse necesario un cálculo específico y detallado. En la construcción del circuito debe evitar restricciones internas, por ello no se instalarán válvulas antirretorno, filtros ni otras estrangulaciones al flujo.

• El trazado de la tubería deberá ser lo más corto posible, situando el depósito cercano a los colectores.

• Deben evitarse las tuberías horizontales y en todo caso colocarlas con una ligera inclinación, de al menos el 3%, Y siempre en dirección hacia el acumulador.

• En el colector el flujo debe ser orientado de forma tal que favorezca el funcionamiento por termosifón, evitándose captadores con conductos horizontales o cambios complejos de dirección del flujo interno.

Componentes

• Bombasa) Las bombas de circulación serán en línea, las cuales se montarán en tramos de

tubería vertical, evitando las zonas más bajas del circuito y se seleccionarán en base a las especificaciones dadas por el fabricante en cuanto al flujo y la pérdida de presión.

b) En instalaciones superiores a 50 m 2 se montarán dos bombas idénticas en paralelo, una de reserva, tanto en el circuito primario como en el secundario. En este caso se preverá su funcionamiento alternativo manual o automático.

c) Se utilizarán bombas con capacidad de regulación del flujo por variación de la potencia consumida.

d) La bomba deberá ser resistente a la presión máxima del circuito, a la corrosión y sus materiales deben ser compatibles con las mezclas anticongelantes y en general con el fluido utilizado. Además deberá contener efectuar de forma simple las operaciones de eliminación del aire acumulado o purga.

• VálvulasLa instalación de válvulas de corte en grandes instalaciones para aislar parte del

campo de captadores en previsión de posibles fallos, tiene algunos inconvenientes que hay que considerar en el diseño. Se instalarán válvulas de corte, para facilitar la substitución o reparación de componentes sin necesidad de realizar el vaciado completo de la instalación, que independicen los captadores, el intercambiador, el termotanque y la bomba. Se colocarán a la entrada de agua fría y salida de agua caliente del termotanque. En cada zona del campo de captadores que se hayan colocado válvulas de corte se instalarán válvulas de seguridad. El aumentar el número de válvulas de la instalación aumenta los costos de montaje, complica la instalación y aumenta las pérdidas de calor, y por lo general no compensa las posibles ventajas.

Selección de válvulas

• La selección de las válvulas se realizará de acuerdo con la función que desempeñan y las condiciones extremas de funcionamiento tanto de presión como de temperatura de acuerdo a los siguientes criterios:

• Para aislamiento: válvulas de esfera• Para equilibrar los circuitos: válvulas de asiento• Para vaciado, llenado y purga de aire: válvulas de esfera• Para seguridad: válvulas de resorte• Para retención: válvulas de disco de doble compuerta.

Se hará un uso limitado de válvulas para el equilibrado del circuito, ya que en la fase de diseño se debe prever un circuito equilibrado. No se aconseja la utilización de válvulas de compuerta.

La presión nominal mínima de cualquier tipo de válvula y accesorio deberá ser igual o superior a 4 kg/cm2

Son de tipo membrana presurizados por aire... Deben de resistir una temperaturamínima de 110 °C. En los vasos de expansión cerrados la presión mínima en fríoen el punto más alto del circuito no será inferior a 1.5 kg/cm2 y la presión máximaen caliente en cualquier punto del circuito no superará la presión máxima detrabajo de los componentes. Estos circuitos deben de incorporar un sistema dellenado manual o automático que permita llenar el circuito y mantenerlopresurizado.

Vaso de expansión cerrado

Vasos de expansión abiertos• Se utiliza un depósito elevado, que puede servir al mismo tanque como purgador

de aire y se pueden usar como sistema de llenado y purgador de aire. La salida del rebose se situará de forma que el incremento del volumen del agua antes del rebose sea igual o mayor que un tercio del volumen del depósito. Al mismo tiempo., permitirá que, con agua fría, el nivel sea tal que al incrementar la temperatura de agua en el sistema a 80 ºC, no se produzca derrame de la misma . En ningún caso la diferencia de alturas entre el nivel de agua fría en el depósito y el rebosadero será inferior a 3 cm.

• El diámetro del rebosadero será igual o mayor al diámetro de la tubería de llenado. En todo caso, el diseño del diámetro del rebosadero asegurará que con la válvula del flotador totalmente abierta y una presión en la red de 4 kg/m2, se produzca el derrame de agua.

• La capacidad de aforo de la válvula de flotación cuando se utilice como sistema rellenado no será inferior a 5 l/min. En todo caso, el diámetro de la tubería de llenado no será inferior a ½ pulgada o 15 mm. El flotador del sistema de llenado resistirá, sin deterioro, la inmersión en agua a 100 ºC durante 48 horas.

Seguridad

• Es de gran importancia la instalación de válvulas de seguridad en los circuitospresurizados. La descarga de la válvula debe, obligatoriamente, ser libre, sin que sepermita su conexión a tuberías de desagüe o la instalación de llaves de cierre. . Encada zona del campo de captadores que se hayan colocado válvulas de corte seinstalarán válvulas de seguridad.

• Un factor a tener en cuenta para la instalación de válvulas de seguridad es la deincorporarlas a todos los circuitos que pueden presurizarse durante eventualesoperaciones de mantenimiento. Los casos más habituales son los campos decaptadores que disponen de llaves de corte para independizarla del resto y losacumuladores conectados en paralelo.

• En el circuito primario cerrado es imprescindible el montaje de un vaso de expansión y de una válvula de seguridad. El vaso de expansión debe conectarse al circuito sin ninguna válvula de cierre intermedia. Los vasos de expansión fallan con cierta frecuencia, un signo de ello puede ser el goteo de la válvula de seguridad con el fluido caliente.

• En el circuito del depósito de agua caliente es frecuente no utilizar vasos de expansión, eliminando el exceso de presión por válvula de seguridad.

• La descarga de las válvulas de seguridad debe ser mediante escape conducido o desagüe sin conexión al mismo

Sistemas de llenado

Llenado con válvula automática

Llenado automático con depósito regulador

De vaso de expansión abierto utilizado para llenado

Sistemas de energía auxiliar.

El acoplamiento a una instalación solar exige considerar los siguientes aspectos:• La temperatura de salida del acumulador solar puede variar en un amplio margen.• El sistema de calentamiento auxiliar no debe interferir el proceso de

aprovechamiento de la radiación solar.• Debe optimizarse el acoplamiento para conseguir el máximo rendimiento del

conjunto.• Para ello es necesario que el agua, en el sentido de circulación, se caliente primero

en el acumulador solar y después pase por el sistema auxiliar antes de ser consumida.

Sistemas de regulación y control

• En instalaciones con circulación forzada es de uso generalizado el controldiferencial de temperaturas para activar la bomba en función de las temperaturasde salida de colectores y del termotanque.

Sistemas de regulación y control

• En instalaciones con intercambiador de calor independiente y cuando el circuito primario tenga mucha inercia térmica es conveniente la instalación de un doble control diferencial utilizándose el segundo para controlar el funcionamiento de la bomba del circuito secundario en función de la diferencia de temperaturas entre la entrada del primario al intercambiador y la parte baja del acumulador.

• En el diseño de la instalación debe cuidarse la ubicación de los sensores de temperatura de forma que se detecten exactamente las temperaturas que se desean, instalándose los sensores en el interior de termopozos y evitándose las tuberías separadas de la salida de los colectores y las zonas de estancamiento en los depósitos.

• La precisión del sistema de control y la regulación de los puntos de diseño asegurará que en ningún caso las bombas estarán en marcha con diferencias de temperaturas menores de 2 ºC y en ningún caso paradas con diferencias superiores a 7 ºC.

• La diferencia de temperaturas entre el punto de arranque y parada del termostato diferencial no será inferior a 2 ºC.

• El sistema de control asegurará que en las instalaciones para agua sanitaria en ningún caso se alcancen en el termotanque temperaturas superiores a 58 ºC.

• Las máximas soportadas por los materiales, componentes y tratamientos del circuito secundario.

• Cuando la protección contra heladas se realice por arranque del abomba o vaciado automático del circuito primario, el sistema de control asegurará que en ningún punto la temperatura del fluido caloportador descienda por debajo de una temperatura 3 ºC superior a la congelación del fluido.

• El sistema de control incluirá señalizaciones luminosas de la alimentación del sistema y del funcionamiento de las bombas.

• El dominio de temperatura ambiente de funcionamiento del sistema de control será como mínimo entre -10 y 50 ºC.

• El resto de funciones de regulación y control que se pueden realizar en unainstalación solar para calentamiento de agua son:

a) Limitación de temperatura máxima en el termotanque para proteger a losmateriales y a los consumidores de posibles sobrecalentamientos.

b) Protección anticongelante en los captadores.

c) Regulación de la temperatura del equipo auxiliar.

• En todos estos casos se utilizan los termostatos disponibles en el mercado yespecial atención debe prestarse a la fiabilidad del regulador y a la histéresis defuncionamiento, ya que hay determinados modelos (normalmente muyeconómicos) que tienen márgenes de actuación muy amplios.

• En el diseño del control eléctrico de las instalaciones, es conveniente disponer de conmutadores para la actuación de las bombas en las operaciones de mantenimiento.

• Actualmente se está evolucionando en los sistemas de control para, además de conseguir una fiabilidad total, integrar otras funciones muy interesantes que permitan al propio usuario la supervisión y control de funcionamiento. En este sentido cabe destacar:

• a) La visualización digital y en ubicaciones de fácil acceso las temperaturas de operación más interesantes.

• b) Contadores de horas de funcionamiento de los equipos como bombas y sistema de energía auxiliar.

• c) Contadores de consumo y de energía térmica proporcionada por la instalación solar y el sistema auxiliar.

• d) Detector y señalización de fallas que permita avisar al usuario de cualquier anomalía que pueda producirse en su instalación.

Mantenimiento y Reparación de un sistema termosolar

Lista de una inspección periódica

A continuación se propone de manera muy general una lista de puntos a verificar, que el propietario de un sistema termosolar podrá efectuar por el mismo.

• Sombreado. La eficiencia de un captador solar se puede afectar de manera importante por elsombreado. El crecimiento de la vegetación, una nueva construcción propia a la deun vecino pueden producir sombras que en el momento de la instalación no sepresentaron. Debe de hacerse una verificación ocular durante el día (a mediamañana, medio día y media tarde) sobre una base anual.

• Ensuciamiento. Captadores con polvo o sucios funcionan con una baja eficiencia,por lo que dependiendo de la zona de ubicación deberán limpiarse con lafrecuencia que sea necesaria, sobre todo en lugares secos y climas polvorientos.

• Cubiertas transparentes y sellos. En este caso hay que buscar fracturas en lascubiertas y verificar si los sellos están en buenas condiciones. Las cubiertasplásticas, si están excesivamente amarillentas hay que reemplazarlas.

• Sistema hidráulico.. Verificar si hay fugas en las tuberías, conexiones y sellos del sistema hidráulico del sistema. Los ductos pueden sellarse con mastique especial.

• Soportes y estructuras. Verificar que todos los tornillos y tuercas que fijan los captadores a las estructuras de soporte estén bien colocados y atornillados. Debe de ponerse especial atención en las perforaciones que se hagan sobre el techo, las cuales deben estar bien selladas para evitar filtraciones de agua.

• Válvula de alivio. Este tipo de válvula se utiliza en los sistemas de calentamiento de líquidos y debe de asegurarse que no estén cerradas.

• Reguladores de tiro. Estos dispositivos se usan en sistemas de calentamiento deaire y debe de asegurarse que abren y cierren apropiadamente.

• Bombas y ventiladores. Verificar que tanto los motores como los ventiladoresestén operando adecuadamente en función de la intensidad de la radiación solar yse deberá escuchar su funcionamiento, si esto no es claro significa un posible malfuncionamiento.

• Fluidos térmicos. Los anticongelantes en los sistemas hidrónicos termosolaresnecesitan reemplazarse periódicamente, dejando a una persona calificada paraesta operación. Si el agua tiene un alto contenido de minerales, dependiendo de sunaturaleza, necesitará removerse o controlar su depósito, endulzando el agua desuministro por medio de soluciones moderadamente ácidas.

• Sistema de almacenamiento térmico (termotanque). Verificar si los tanques dealmacenamiento térmico, rajaduras, goteras, herrumbre u otros signos decorrosión.

ASHRAE 93 [ANSI/ASHRAE Standard 93-2003, 2003. Methods of Testingto Determine Thermal Performance of Solar Collector

Eficiencia de un colector plano