Ficha técnica TUBOSOL

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FICHA TÉCNICA TUBOSOL

La tecnología del tubo de calor “Heat Pipe”

En este tipo de colectores el intercambio de calor se realiza mediante la utilización de un tubo de calor, su morfología y modo de funcionamiento son:

Consiste en dos tubos concéntricos de borisilicato endurecido, entre los cuales se ha hecho el vacío, sobre la superficie exterior del tubo interno, lleva la capa absorbente altamente selectiva que atrapa la radiación incidente dejando escapar solamente un 5% de perdidas, gracias al excelente aislamiento que le proporciona el vacío, independiente-mente de la climatología exterior, transfiriendo este calor al tubo de calor que se encuentra en su interior, dentro de ese tubo de cobre se encuentra el fluido vaporizante (mezcla de alcohol y agua destilada), cuando se calienta este se evapora absorbiendo el calor latente de vaporización. Este vapor se desplaza hasta alcanzar la parte del tubo que se encuentra a menor temperatura, produciéndose allí su condensación y la consiguiente liberación del calor latente asociado a este cambio de estado. El líquido retorna debido a la acción de la gravedad y el ciclo de evapora-ción-condensación se repite.

A los tubos de calor se les suela llamar los “superconductores” del calor, ya que cuentan con una capacidad calorífica muy baja y una conductividad excepcional (miles de veces superior a la del mejor conductor sólido del mismo tamaño). Su uso es muy extendido y se pueden encontrar tubos de calor en procesos industriales, ordenadores de bolsillo, vehículos espaciales, etc.

Entre las características principales de los colectores de vacío con tubo de calor, cabe destacar las siguientes: 1-Sistema indirecto: El intercambio de calor se realiza, sin contacto directo entre el fluido calo-portador y el agua de consumo, lo que los hace particularmente adecuados en áreas con cualida-des desfavorables del agua.

2- Función diodo: La transferencia de calor se realiza siempre en un solo sentido, desde el ab-sorbedor hacia el fluido caloportador, y nunca al revés.

3- Limitación de temperatura: El ciclo de evaporación-condensación tiene lugar mientras no se alcance la temperatura crítica del fluido vaporizante, evitando así los riesgos de un aumento incontrolado de la temperatura en el interior de los tubos. Estas características eliminan la necesidad de utilizar complejas unidades de control en el siste-ma y quedando así garantizada la seguridad del mismo.

Los captadores térmicos de 2M tienen los siguientes sellos de calidad:

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Longitud (mm) 1800Diámetro tubo exterior (mm) 58Diámetro tubo interior (mm) 48Peso (Kg) 1.53Grosor del cristal (mm) 1,6Dilatación térmica (mm) 3.3x10-6 K

Material Vidrio de Borosilicato 3.3Recubrimiento absorbente AL- N / ALAbsorción >92% (AM 1.5)Pérdida < 8 % W (80ºC)Presión de vacío P<5x10 -3 PaTemperatura de estancamiento >200ºCPresión máxima de trabajo 10 bar

Datos técnicos de los tubos de vacío “heat pipe”

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Curvas de eficiencia

Los captadores, como cualquier máquina, tienen un rendimiento, que relaciona energía recibida con energía devuelta, siempre menor que la recibida al descontar pérdidas en el proceso de transformación.

Un modelo matemático que se utiliza habitualmente es el descrito en la norma EN12975, y que describe la curva característica del rendimiento de un captador:

La magnitud η0 representa el rendimiento del captador cuando la diferencia entre la tempe-ratura media del fluido (Tm) y la temperatura ambiente (Ta) sea nula, es decir, el captador se halle a temperatura ambiente. Este término se suele denominar rendimiento óptico del cap-tador, no confundiéndolo con el factor óptico, que es el producto τα. Las perdidas térmicas del captador se describen por medio de los dos coeficientes de perdidas térmicas (a1 y a2). El término a1 define una variación lineal, mientras que a2 denota una variación cuadrática de las pérdidas térmicas. Se trata de una aproximación al modelo físico real: cuanto mayor sean estos coeficientes, menor será el rendimiento, sobre todo a altas temperaturas.

Los colectores solares térmicos de Grupo 2M son acreditados por los laboratorios del SPF (Instituto para la técnica solar) y se caracterizan además por tener la curva de rendimiento muy alta según los estándares Europeos.Las 3 variables que representan las prestaciones de los colectores son (según el documento nº C762 del SPF):

Rendimiento óptico del captador: η0 = 0,734 (0,850 Por área de Absorción)Coeficiente lineal de perdidas térmicas: a1 = 1.529 (1,771 Por área de Absorción)W/(m2K)Coeficiente cuadrático de perdidas térmicas: a2 = 0,0166 (0,0192 Por área de Absorción)W/(m2K2)

Ƞ (x) = Ƞ 0 - a1. (x) - a2 .G. (x)2 [ X=(Tn-Ta)/G]

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Indicent Angle Modifier

Angle (*)

El sol no siempre se encuentra en un plano vertical hacia el colector; el ángulo cambia durante el día y en diferentes épocas del año. Así cambia también la capacidad de transmisión de la cubierta del colector. Los paneles de tubo de vacío, por ser cilíndricos, reciben la radiación perpendicu-lar durante muchas más horas a lo largo del día de manera que incrementan la energía genera-da del orden de un 20% sobre la que generaría un captador de absorbedor plano que tuviera la misma curva de rendimiento y área útil. Como norma general, la curva de rendimiento que se da para todo los captadores es con la radiación incidente en perpendicular, que en realidad solo ocurre en las horas centrales del día y por tanto no es del todo fiable. El parámetro IAM (modificador del ángulo de incidencia) es el que mide como cambia la capacidad de captación del captador con el ángulo con que incide la radiación y hay que multiplicarlo con los coeficientes de ganancia para obtener un valor más realista del rendimiento de los paneles. IAM es un valor numérico y alcanza su máximo (IAM = 1) cuando el colector es perpendicular a los rayos del sol y por tanto está recibiendo la radiación máxima. Los colectores experimentarán los niveles de radiación disminuidos (IAM< 1) por la mañana y por la tarde cuando el sol no es perpendicular a la superficie del captador solar.

Factor de ángulo

Como se puede ver en el gráfico arriba, el colector TUBOSOL de Grupo 2M tiene una curva que es completamente diferente a los otros colectores planos convencionales (FP) e incluso los paneles con reflectores. Esto es debido al área cilíndrico de los tubos, que continúan absorbiendo los rayos del sol a lo largo del día. En un ángulo de 40º-50º no hay pérdida de luz y ningún solapamiento entre los tubos. Esto es ideal ya que demuestra que durante este periodo (primeras horas de la mañana y me-diados de la tarde) los mínimos niveles solares son aprovechados al máximo por los paneles TUBOSOL .Por otro lado, en una placa plana, el valor de IAM caerá por debajo de 1 mientras que el ángulo de radiación aumentará (primeras horas de la mañana y mediados de la tarde) de tal forma que la eficacia de conversión solar ocurrirá solamente durante el mediodía.

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Instalaciones y referencias

Curvas de carga y pérdida de presión

p = 0.0251825 * x + 0.000440452 * x2 (X=Kg/h)

Modelo Nº de tubos

30 4720 2780 4824 105 2442 2304 2010

20 3187 1860 3377 73 1698 1560 2010

Altura/ Diámetro de tubos de vacÍo (mm)

Área absorbente

(M2)

Área de apertura

(M2)

Área total

Peso(kg)

A(mm)

B(mm)

C(mm)

Am_Tubosol 3000-20R

Am_Tubosol 3000-30R

1800/58

1800/58

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Condiciones

Máxima presión del líquido 1000 KPa

Presión líquido recomendada 600 KPa

Temperatura máxima funcional 95ºC

Temperatura estancamiento 200.3 ºC

Inclinación recomendada 15 º- 75º

Caudal recomendado 20 -30 l/m2h

Instalaciones en serieSe pondrán colocar un máximo de 200 tubos en serie (Ejemplo: 10X2M-Tubosol de 20 tubos)

Para las instalaciones en paralelo, el caudal total recomendado se calculará multiplicando el caudal recomendado en serie por el número de grupos en paralelo. Para conocer el diámetro de las tuberías en los grupos en paralelo, es necesario consultar el ÁBACO DE CÁLCULO PARA TUBERÍA LISA.

Esquema de conexiones

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* Ejemplo: Para un Captador de 20 tubos hay que multiplicar el valor 671 W/m2 por 2

Potencia generada por cada 10 tubos de vacío.

Distancia recomendada entre los paneles

Manual de instalación

TUBOSOL- R5

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MANUAL INSTALACIÓN TUBOSOL R5

1 x soporte inferior de tubos

Piezas incluidas en el Kit para tejados inclinados

3 x Soporte frontal vertical (2 para 2M-tubosol de 15 tubos) (1,98 m.)

2 x Barras horizontales (1,56 m.)

Juntas Antipolvo

Tuercas

1x Carcasa

Tubos de Vacío con heat pipe

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1 x soporte inferior de tubos

3 x Patas traseras centrales

4 x Barras cruzadas (1,24 m.)

3 x Conexiones

Fijación a suelo

Piezas incluidas en el Kit para tejados planos

3 x Soporte frontal vertical (2 para 2M-tubosol de 15 tubos) (1,98 m.)

2 x Barras horizontales (1,56 m.)

Juntas Antipolvo

Tuercas

1x Carcasa

Tubos de Vacío con heat pipe

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Instrucciones para tejados inclinados

1. Unir la carcasa superiordel colector a las barras

verticales de la estructura.

2. Instalar la parte inferiordel colector a la

estructura vertical.

3. Una vez montada laestructura vertical, atornillar

la barra horizontal.

4. Empujar el tubo devacio en el soporte

inferior de los tubos.

5. Empujar el tubo de vacíoal orificio del condensador, fijando bien el tubo a las

juntas anti-polvo.

6. Comprobar todo yterminar la instalación del

sistema solar.

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Montaje del colector en tejado inclinado (piezas no incluidas)

Paso 1

Paso 4

Paso 2

Paso 5

Paso 3

Paso 6(Pieza no incluida)

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Paso 11 Paso 12

Paso 10 Paso 9

Paso 8Paso 7

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MANUAL INSTALACIÓN TUBOSOL R5Instrucciones para tejados planos

1. Unir la carcasa superiordel colector a las barras

verticales de la estructura.

2. Instalar la parte inferiordel colector a la

estructura vertical.

3. Una vez montada laestructura vertical, atornillar

la barra horizontal.

4. Atornillar las patastraseras laterales.

5. Atornillar las patastraseras a las barras verticales frontales.

6. Instalar las barras cruzadas en las patastraseras haciendo una “X”.

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Instrucciones para tejados planos

9. Instalar las barras horizontales entre las patas

delanteras y traseras.

10. Comprobar que todoslos tornillos estén bien

apretados.

11. Empujar el tubo devacio en el soporte

inferior de los tubos.

12. Empujar el tubo devacío al orificio del conden-sador, fijando bien el tubo a

las juntas anti-polvo.

13. Comprobar todo yterminar la instalación del

sistema solar.

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Conexión del sistema

¡ATENCIÓN!

DESCONECTE LA CORRIENTE ELÉCTRICA DE TODO EL SISTEMA DURANTE LA CONEXIÓN.- Conecte todos los componentes tal y como aparecen en el esquema.- Asegúrese de la correcta instalación de las válvulas anti-retorno y la válvula de P/T (Válvula de seguridad)- Para el sistema de control utilice el manual de instrucciones que viene incluido en su caja.- Compruebe y apriete firmemente todos los tornillos, tuercas, válvulas y puntos de conexión después de la conexión.

Salida de aire

Válvula de seguirdad

de presión

ManómetroTubería de circulación

Tanque deexpansión

Intercambiador de calor

Toma de vaciado

Tanque dealmacenaje

Válvula 1

Válvula 2

Válvula 3

Sensor 1

Electrcidad

BombaEntrada fría

Válvula antirretorno

Ánodo de magnesio(dentro)

Sensor 2


de presión y temperatura

Salidacaliente

Esp

um

a

aisl

ant

e

1. Colectores solares

2. Tanque acumulador

3. Conjunto hidráulico

4. Vaso de expansión

5. Termostato diferencial

6. Bomba de recirculación(opcional)

7. Entrada de agua fría


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1. Llenado del sistema secundario / depósito.

- Abra la válvula de salida del agua caliente (Test valve 2) y la válvula de entrada del aguafría (Test valve 1) del depósito.- Conecte la entrada del agua fría y comience a llenar el depósito con agua fría.- Durante el periodo de llenado, vigile el aire que escapa por la salida del agua caliente deldepósito.- Cuando el agua fría empieza a salir por la salida del agua caliente, significa que eldepósito está lleno. Cierre la válvula del agua caliente.

¡ATENCIÓN!Asegúrese de que la válvula del agua fría está siempre abierta mientras el sistema esté enfuncionamiento.

2. Llenado del sistema primario.

- Abra las válvulas 1 y 3 y cierre la válvula 2.- Comience a llenar el sistema primario a través de la válvula 1 hasta que el líquido salgahacia fuera a través de la válvula 3, lo que significa que el sistema está lleno.- Observando el barómetro, llene el sistema ajustando la válvula 3 hasta obtener unapresión entre 0.08 y 0.1Mpa.- Antes de cerrar las válvulas, observe que el líquido que sale de la válvula 3 tiene caudalestable y que no tiene ninguna burbuja.- Cierre las válvulas 1 y 3 y abra la válvula 2.- Observe y compruebe todo el sistema para que no haya ningún escape y/o goteo delíquido, especialmente en los puntos de conexión.

Llenado del sistema


Salida caliente

Test valve 2

Entrada fríaTest valve 1

Sensor 1

Sensor 3

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¡ATENCIÓN!

Si el barómetro no llega a tener un valor suficientemente estable o la temperatura de loscaptadores se mantiene elevada durante un período largo, hay que repetir este procedimiento. Lacausa de este problema es, probablemente, que hay aire en el serpentín o que la presión de éste seestá reduciendo por goteos o escapes de líquido.

ADVERTENCIAS Y PRECAUCIONES DURANTE EL USO

- Durante el funcionamiento diario, deje siempre la centralita de regulación encendida.- Durante el funcionamiento del sistema, asegúrese siempre de que la válvula que permite laentrada de agua fría al depósito está abierta (especialmente cuando el agua caliente está saliendodel depósito).- Si el barómetro no llega a tener un valor suficientemente estable, la temperatura de loscaptadores se mantiene elevada por un período largo o no tiene agua caliente durante díassoleados, revise todos los puntos de conexión y repita de nuevo los procedimientos de llenado delsistema primario (explicado en los pasos anteriores). La causa de este problema es,probablemente, que hay aire en el serpentín o que la presión de éste se está reduciendo por goteoso escapes de líquido.- Después de un corte eléctrico, deje transcurrir un cierto tiempo hasta que el sistema se recuperey vuelva a funcionar de manera normal

Llenado del sistema

Salida de aire


de presión

Tubería de circulación

Toma de vaciadoVálvula 1

Válvula 2

Válvula 3

Bomba Entrada fría

Válvula antirretorno


de presión y temperatura

Salidacaliente


Modelo Nº de tubos

30 4720 2780 4824 105 2442 2304 2010

20 3187 1860 3377 73 1698 1560 2010

Altura/ Diámetro de tubos de vacÍo (mm)

Área absorbente

(M2)

Área de apertura

(M2)

Área total

Peso(kg)

A(mm)

B(mm)

C(mm)

Am_Tubosol 3000-20R

Am_Tubosol 3000-30R

1800/58

1800/58

ESTRUCTURA HEAT-PIPE

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