MANUAL DE INSTALACIÓN DE PANELES SOLARES TÉRMICOS

ELABORADO POR:

Equipo Técnico CPML-N

MANUAL DE INSTALACIÓN DE

PANELES SOLARES TÉRMICOS

2007

Manual de Instalacion de Sistema Solar Termicos

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Centro de Producción Mas Limpia de Nicaragua

INDICE

Generalidades ........................................................................................................................... 3

1. Objetivo................................................................................................................................. 4

2.1 Objetivos Específicos ........................................................................................................ 4

3 Ubicación de los principales componentes del sistema......................................................... 4

4 Termo tanque de almacenamiento de agua caliente ............................................................ 4

5 Colectores solares ............................................................................................................ 5

6 Tipos de arreglos de colectores solares y sus limitaciones ................................................... 5

7 Fijación ............................................................................................................................ 7

8 Tuberías .......................................................................................................................... 7

9 Sistemas de agua caliente por circulación forzada ............................................................... 8

1 10 Instalación del Termo Tanque Colector .......................................................................... 9

11 Instalación de los colectores solares................................................................................. 10

12 Piezas soldadas en el sistema ......................................................................................... 14

13 Forma de proceder para soldar la tubería de cobre ........................................................... 15

14 Herramientas necesarias para la instalación de los sistemas térmicos solares ..................... 15


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Generalidades

Las instalaciones de aprovechamiento térmico de la energía solar son de aspecto innovador puesto que representan arreglos muy especiales y diferentes respecto a las instalaciones convencionales

para el calentamiento de agua. Hoy en d ía, las instalaciones solares se deben realizar con la experiencia de técnicos y profesionales, aplicando información recabada en la práctica y al mismo tiempo adoptando información y datos experimentales de otros países.

Consecuentemente, los requerimientos mínimos para los nuevos establecimientos son dirigidos para

procurar el correcto funcionamiento de las instalaciones como una muestra clara de instalaciones energéticamente eficientes, confiables y seguras. Dichos requerimientos deben contemplar aspec tos fundamentales que redunden en beneficio directo de la inversión de los usuarios, el correcto

funcionamiento de los sistemas y que no deterioren la imagen de las bondades que encierra el uso de las energías renovables, tales como: la orientación de los colectores para lograr un aprovechamiento adecuado, el cálculo hidráulico, el aislamiento en tuberías, válvulas y accesorios,

controles automáticos, requerimientos de un manual de operación así como los requerimientos mínimos de la garantía.


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1. Objetivo

Desarrollar un documento que describa los parámetros, límites y procedimientos para que la instalación de los colectores solares sea adecuada y cumpla con los parámetros especificados en el

diseño realizado por CPmL.

2.1Objetivos Específicos

Realizar un manual que explique de forma sencilla la instalación, de un colector solar térmico.

Mostrar el uso correcto de las distintas herramientas utilizadas para el corte y uniones de las partes que conforman el sistema solar térmico.

Garantizar que las áreas de uniones roscadas queden debidamente selladas para evitar

fugas y estén acorde al diseño para permitir cualquier cambio por daño en los accesorios.

Garantizar que el sistema cumpla con los parámetros de prueba al finalizar la instalación del sistema solar térmico.

3 Ubicación de los principales componentes del sistema.

En este acápite se tratara de abordar la ubicación de los principales componentes del sistema térmico y que parámetros deben de cumplir para el buen funcionamiento del sistema térmico.

4 Termo tanque de almacenamiento de agua caliente

Se deberán usar termos solares verticales, los cuales permiten una mejor estratificación de

temperaturas en el agua almacenada. Sólo en caso de una restricción técnica se podrán usar del tipo horizontal.

La tubería de salida de agua caliente solar deberá estar en la parte superior del termo.

La salida de agua fría a colectores solares deberá estar en la parte baja del termo tanque, dejando solo un pequeño espacio para la acumulación de suciedad


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En la parte mas baja del termo debe de instalarse una válvula que permita drenar

periódicamente la suciedad.

Con objeto de disminuir las pérdidas de calor en los termos se recomienda se instalen en un área techada y aislada.

La instalación del termo tanque debe permitir un fácil acceso en las distintas válvulas con las que cuenta el sistema para su manipulación, mantenimiento y cambio de cualquier

componente que se dañe

Cuando se requieran varios termos se deben de conectar en serie invertida con el circuito de

consumo, con el objeto de lograr una estratificación adecuada de temperaturas, tal como se muestra en la figura 1.

5 Colectores solares

A. La fijación a una estructura metálica debe de hacerse en la parte estructural más resistente

del colector solar. No se permitirá soportar los colectores en los cabezales, estos deben de

sujetarse en los clavadores del techo si es de zinc. B. La orientación de los colectores debe de ser todo el tiempo viendo al sur con una inclinación

entre 12 y 15 grados

C. En ningún caso se permitirá una instalación sin el anclaje adecuado

6 Tipos de arreglos de colectores solares y sus limitaciones


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Fig. 2 Arreglo típico de un colector solar individual, la entrada y la salida deben estar en diagonal.

Fig. 3 Arreglo paralelo interno, con retorno inverso, configuración permitida, para tener un flujo de agua similar en cada colector solar.

Fig. 4 Arreglo paralelo interno de dos baterías de colectores solares, con retorno inverso,

configuración permitida, para tener un flujo de agua similar en cada colector solar.


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7 Fijación

El anclaje en el techo o área destinada al conjunto de colectores solares debe diseñarse para soportar ráfagas de viento de 27.78m/s (100 Km/hr). En caso de utilizarse estructuras metálicas para

el soporte de los colectores solares, éstas deberán pintarse con un esmalte anticorrosivo para proteger su integridad. En todos los casos se deberán sellar adecuadamente las perforaciones hechas en los techos para no perjudicar la impermeabilización.

Es recomendable la utilización de estructuras galvanizadas que soporte bien las condiciones

ambientales. Hay que cuidar los procesos de montaje para que no se empleen soldaduras que eliminen la protección del galvanizado.

En el caso de utilizar estructuras metálicas, prever varias manos de pinturas de protección y cuidar el diseño para hacer posible su posterior mantenimiento (pintura).

8 Tuberías

Debe de anclarse cuando menos cada 2 metros con abrazaderas. En tramos aé reos horizontales esta distancia será tal que impida que la deflexión de la tubería sea superior a 1.0 cm , considerando una temperatura de estancamiento del conjunto de colectores o absorbedores solares instalado,

permitiéndose el uso de abrazaderas tipo uña en tramos horizontales y en verticales con una altura no mayor a 3.0 metros.

En tramos verticales cuando el peso de la tubería y el agua sean considerable mayor que 50 kilogramos se debe considerar un anclaje del tipo uní canal. Las tuberías hidráulic as deberán instalarse de tal manera que se puedan eliminar las roturas y daños debidos a los esfuerzos que

acompañan los desplazamientos normales causados por la contracción-expansión de los tubos por efecto de cambios de temperatura. Cuando se requieran, deberán colocarse Juntas de Expansión en las secciones apropiadas de las líneas.

Cuando las tuberías atraviesen muros o cimentaciones se deberá dejar libertad de movimiento

mediante chaquetas de tubería de acero cuyo diámetro sea dos veces mayor al tubo q ue se desea proteger, o bien se deberán construir arcos de cemento sobre el tubo. El espacio libre entre las chaquetas o los arcos de cemento y la tubería se deberá rellenar de algún material sellador flexible.

Para tuberías enterradas se deberá abrir una zanja y colocar la tubería rodeada ya sea de arena o tierra fina sin piedras. Se deberá colocar cuando menos 20 centímetros de relleno alrededor de la tubería y compactar cuidadosamente.


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9 Sistemas de agua caliente por circulación forzada

Para garantizar el buen funcionamiento de un sistema por circulación forzada es necesario tener en cuenta las siguientes consideraciones.

A. En recorridos mayores a 40 metros en línea recta se deberá considerar el uso de juntas de

expansión en caso necesario, debe de justificarse su exclusión.

B. Las tuberías de agua caliente deben de ir ascendiendo con una pendiente, mínima del 1%,

para ir evacuando las burbujas de aire que tenga el sistema, hasta llegar al punto más alto,

donde se unan a la tubería principal para que puedan ser desalojadas por el arrastre del flujo, o bien por válvulas eliminadoras de aire. Si no es posible lo anterior en cada punto alto

de la salida de colectores solares o de las tuberías, deberá instalarse un válvula eliminadora de aire.

C. El arreglo de los colectores solares en varios bancos de colectores en paralelo se conectará de tal forma de que el flujo sea equilibrado, esto es en el mejor de los casos teniendo la misma longitud de recorrido por diferentes caminos y empleándose el sistema de retorno

inverso. Cuando esto no sea posible deberán instalarse válvulas de control para el equilibrado del flujo.

D. El flujo por cada colector solar deberá estar de acuerdo a las especificaciones del fabricante, dentro del rango de 0.012 lps/m² y 0.02 lps/m² en colec tores solares de cobre y como

mínimo 0.04 lps/m² para colectores solares de plástico.

E. En instalaciones superiores a los 75 m² se deberán instalar dos bombas de circulación

idénticas y en paralelo, con el objeto aumentar la disponibilidad del sistema en caso de falla de alguna. Estas deberán alternarse de manera manual o automática.

F. La bomba de recirculación deberá localizarse en la parte mas fría del circuito.

G. En sistemas cerrados se debe de proteger el sistema con un tanque de expansión, incluyéndose su cálculo en los del sistema.

H. Cuando el sistema de calentamiento convencional (Gas GLP, Bunquer, Diesel u otro combustible) tenga un recirculador de retorno para mantener la tubería caliente. El regreso

no deberá descargarse al termo solar ya que al introducir agua caliente se disminuye la eficiencia del sistema.

I. Se deberá efectuar una prueba hidrostática a un valor de 1.5 veces la presión de trabajo del sistema, manteniéndola por lo menos una hora y observando que no existan fugas,


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deformaciones ni daños permanentes en los componentes del sistema. Durante este tiempo

la presión no debe de caer más de 10% del valor inicial.

1 10 Instalación del Termo Tanque Colector

El termo tanque colector debe de encontrarse en un área protegida y techada con suficiente espacio que permita realizar cambios de los distintos componentes de control que tendrá instalado el equipo

de seguridad y de control.

La siguiente tabla muestra los componentes y forma de sujetar los distintos componentes del termo tanque colector necesita para su buen funcionamiento.

Instalación del tanque y sus Accesorios

El tanque debe de garantizar las esperas para:

Las conexiones al tanque deben de ser roscadas con adaptador hembra de rosca de bronce de los distintos

diámetros que se tengan en este

La tubería conectada al tanque debe de ser de 18 o 22 mm

El tanque debe de estar equipado con sensores de temperatura en la entrada y salida de agua proveniente de los colectores solares

Se debe de colocar un termómetro para monitorear la temperatura del agua en la parte superior del tanque

La entrada del agua proveniente de los colectores solar se conecta en la parte inferior del tanque

La tubería de salida del agua caliente a los

consumidores debe de estar en la parte superior del tanque

La alimentación de agua fría al tanque se conecta en la parte inferior de este

Conexión de tubería en los tanques colectores de agua caliente

Dispositivo del sistema Accesorio a

utilizar Tipo de conexión

1 Accesorios que se utiliza para unir el tanque con las tuberías del sistema y censores que miden los

distintos parámetros de interés en el sistema

Censores de temperatura, tubería, codos,

tee, válvulas, empalme de uniones, estaño

Todas las piezas que se conecten al tanque son de cobre y roscada para poder remover cada vez que sea

necesario, luego la conexión a la tubería debe de ser soldada con estaño y soportar una presión de 3.5 bar

2 Conexión del agua fría Tubería, tee,

válvula de alivio,

La conexión del agua fría será en la

parta inferior del tanque la que estará


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válvula de retención, llave

para vaciar el sistema medidor

de flujo, estaño, empalme de dos uniones

compuesta por los dispositivos que permitan cortar el flujo de agua, regular

la presión en el tanque, medidor de agua para monitorear la cantidad de agua que

se esta consumiendo

3 Conexión en la salida del agua caliente

Tuberia de cobre, aislante de fibra

de vidri, codos, tuberia de cpvc, pega para altas

temperaturas, estaño y empalme de dos uniones

La tubería de conexión al sistema debe de estar aislada, tener un tramo de tubería de cobre de almenas un metro y

luego puede ser de CPVC el diámetro de salida del agua caliente debe de ser 12 mm o ½ pulg, se instalara un censor

electrónico para monitorear la temperatura del agua en la parte superior del tanque

4 Conexión de tubería proveniente los colectores solares

Tubería de cobre, aislamiento de fibra de vidrio,

censor de temperatura, estaño, tee, codos

de cobre

La tubería debe ingresar al tanque por la parte inferior y salir por donde indique las especificaciones técnicas del tanque,

debe estar aislada, contar con censor de temperatura, la unión al tanque es roscada, tendrá una llave para rellenar el

sistema de agua

5 Conexión al sistema en la salida del tanque que va a los colectores solares

Tubería de cobre, codos de cobre,

aislamiento de fibra de vidrio, estaño

La tubería de salida deberá estar debidamente aislada y se conectara a la bomba del sistema forzado

11 Instalación de los colectores solares

Los colectores solares se ubicación en lugares que permitan la captación de solar sin ninguna intervención de sobra producto de árboles aledaños, deben de tener una inclinación de 15 grados en orientación al sur, estos podrán ser instalados en el piso y en el tejado de las instalaciones.

Instalación de los colectores y sus Accesorios

Los colectores solares debe de garantizar las esperas para:

Ingreso de agua fría


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Salida del agua caliente

Conexión entre ellos

Una buena aguaré al techo o piso en el lugar de instalación

Una inclinación entre 12 y 15 grados viendo al sur

La libre y adecuada circulación del agua

Soportar presión de 3.5 bar

Que las salidas de las tuberías que no se utilizaran

estén debidamente sellados

En caso de instalar en los techos de las empresas se

recomienda garantizar que estos soporten los pesos de los colectores llenos de agua.

Conexión de tubería y accesorios en los colectores solares

Dispositivo del sistema Accesorio y material a utilizar

Tipo de conexión

1 Soporte de los colectores solares

Material galvanizado, o de hierro, pintura

anticorrosiva, pernos sellados para techo

Los soportes deberán de encontrarse empotrados en el techo o piso con el fin

de fijar los colectores solar y no permitir que las catástrofe naturales afecten a estos, estos deben de inclinarse entre 12

y 15 º con vista al sur

2 Instalación de los colectores solares (conexión entre estos)

Empalme unión 3 piezas y estaño para soldar

Los colectores estar conectados por sistemas roscados para poder sustituir

cualquier panel solar que se dañe, las uniones basados en el diseño del

recorrido del agua tendrá que garantizar el sello en las uniones indicadas

3 Las salidas y entradas de los colectores que no se utilizaran Empalme unión 3

piezas, Tapón

hembra y estaño para soldar

La tubería en la salida de los colectores que no se utilizara en el sistema deberá de ser sellada con tapones que sean

roscadas en esta para evitar fugas y realizar conexiones o mantenimientos en

el futuro


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4 Forma de sujetar los colectores solares

Angular de aluminio, pernos de

acero, marco de aluminio para

sujetar los colectores

Los colectores solar estarán sujetos a un marco metálico en el techo o piso, la

unión entre el colector y el marco metálico será una pieza de aluminio, la

inclinación de los colectores debe de estar entre 12 y 15 grados viendo hacia el sur

5 Conexión de la tubería a los

colectores solares

Empalme unión 3

piezas, reductor de 22 a 12 mm, en caso de ser

necesarios codos y estaño para soldar

LA tubería conectada al sistema debe

ser de cobre y aislarse con material especial para la intemperie, la alimentación de agua realizara el

recorrido mas largo

6Tubería a la salida de los colectores solares

Sensor de temperatura, de

radiación solar, empalme unión de

3 piezas, tee, codos, válvula de alivio y estaño para

soldar

La tubería en la salida de los colectores solares debe de estar bien aislada con

materia especial para intemperie, contar con un censor que mida la temperatura y

radiación solar, una válvula de purga para evacuar el aire del sistema, la conexión es roscada entre la tubería y el

colector solar, el recorrido del agua caliente debe de ser el mas corto posible para evitar perdidas en el sistema.

Bomba de Agua Bomba, válvula de

llenado, válvula de alivio de aire,

aislante térmico, medidor de caudal y temperatura

La bomba de agua deberá de estar en un lugar seguro, fijado en la pared, visibles y

de fácil manipulación para realizar las regulaciones necesarias en el sistema,

contar con sus respectivos componentes como son los medidores de temperatura, medidor de caudal, válvula de alivio y de

llenado de agua.


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Tubería que conecta a los colectores con el tanque de

almacenamiento

Tubería, aislante para exteriores

(fibra de vidrio) e interiores

(poliuretano), racor de dos y tres piezas, tanque de

expansión y estaño para soldar

La tubería del sistema entre los colectores solares y el tanque debe de

ser de cobre de 12 mm de diámetro y estar debidamente aislada para evitar

perdidas de calor en el sistema Las uniones a los accesorios serán soldadas a excepción de las uniones de

válvulas y bomba

Tubería que se conecta al tanque de agua fría y salida de agua

caliente a los consumidores

Tubería de cobre, codos de cobre,

aislamiento de fibra de vidrio, estaño

La tubería de agua fría deberá de conectarse en la parte inferior del

tanque, contar con medidor de caudal, manómetro, válvula de alivio, válvulas de

retención y mesclador de flujo en caso de ser necesario.

Otros componentes del sistema solar térmico

Válvulas del sistema

Válvula de alivio,

retención, purga de aire y válvula de drenado, válvula de

Todas las válvulas utilizadas en el

sistema son roscadas por lo tanto se tiene que garantizar las esperas correspondientes, estas mismas deberán


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check de soportar grandes temperatura.

Aislantes térmicos para la tubería

Aislante térmico de las tuberías

Aislamiento de fibra

de vidrio y poliuretano

En las construcciones se utilizaran dos

tipo de aislantes uno para que dure en la intemperie y el otro para las áreas internas o que no están expuestas al sol

y lluvia.

Sistema de controles electrónico (kit solar) y censores

Cable de alambre, El sistema debe de estar equipado con censores para monitorear y regular los parámetros de funcionamiento del

sistema

12 Piezas soldadas en el sistema

Todas las uniones del sistema térmico deberán de estar debidamente soldadas con estaño y soportar una presión de operación de 3.5 bar, a continuación se describen los materiales necesarios para soldar.

Equipo de soldadura (soplete) Hilo de Estaño Cortadora de Tubos o Sierra para Metal

Mordazas de presión Tenazas


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Protector térmico

Lima

13 Forma de proceder para soldar la tubería de cobre

Preparadas las piezas asoldar quite los posibles restos de suciedad y esmerile o pase un cepillo de alambres por la zona a soldar, limpiándola posteriormente con un

trapo.

Caliente el empalme con un soldador de propano. En unos 30 segundos (se tornará color rojo cereza) se conseguirá la temperatura necesaria para la soldadura.

Eche la soldadura a lo largo del empalme caliente. La soldadura deberá rellenar virtualmente el empalme.

Una ves unida y soldada todas las piezas se deberá de realizar una prueba de presión la cual puede ser con aire comprimido o agua a presión.

14 Herramientas necesarias para la instalación de los sistemas térmicos solares

Llave Allen 13, 19, 24 y 27 mm

Llave crece

Desarmador

Sierra para cortar tubo

cortadora de tubo

desarmadores

taladro de mano

brocas

pega para temperatura altas

Cinta métrica

Amoladora angular (pulidora)

Tornillo prisionero M12*350

Junta de goma

Arandela M12

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