14 INTRODUCCIONEl sector energa comprende todas las actividades de estudio, exploracin, explotacin, generacin, transmisin, transporte, almacenamiento, distribucin, consumo, uso eficiente, importacin y exportacin. Adems, incluye cualquier otra accin que concierna a la electricidad, carbn, gas, petrleo y derivados, energa nuclear, geotrmica y solar y cualquier otra fuente de energa. Dentro de este mbito general, juegan un importante rol las energas renovables, especialmente las denominadas no convencionales. Entre ellas, la energa solar, tiene un gran potencial para nuestro pas ya que por sus caractersticas, est entre la de mayores niveles de radiacin del mundo, con valores promedio anuales por sobre 6 kWh/m2 da, lo que implica un gran potencial de utilizacin como fuente energtica. La industrializacin y desarrollo de los pases ha producido a nivel mundial un aumento considerable en el consumo de energa. En Chile la produccin interna de energa no es suficiente para abastecer toda la demanda del pas, dependiendo energticamente de la importacin de casi el 75% de la energa que consumimos. Por otra parte, el aumento en el uso de combustibles fsiles como fuente energtica ha producido un fuerte impacto en el medioambiente, ya que stos son los principales emisores de gases contaminantes como el dixido de carbono, uno de los principales responsables del efecto invernadero.

Por esto en Chile surgen dos necesidades fundamentales: buscar alternativas energticas que satisfagan las necesidades de nuestro pas y mediante el uso de fuentes menos contaminantes; y hacer un uso eficiente de la energa que disponemos fomentando comportamientos, mtodos de trabajo y tcnicas de produccin que consuman menos energa.

Es claro que el uso de energas renovables como la solar, elica o mini hidrulica y la eficiencia energtica, no se pueden plantear como una alternativa de sustitucin total de las fuentes convencionales, en un corto plazo ya sea porque falta an desarrollo tecnolgico o por sus altos costos. Sin embargo, no se trata de sustituir sistema actual por otro basado ntegramente en las energas renovables; sino de ir incorporando stas a un sistema que integre cada vez ms tecnologas eficientes y limpias. La energa solar, en especial su uso para el calentamiento de agua, se ha convertido en una alternativa razonable. En los sistemas de aprovechamiento trmico el calor recogido en los colectores solares puede destinarse a satisfacer numerosas necesidades, entre las cuales se cuentan: la obtencin de agua caliente para consumo domstico o industrial, calefaccin, aplicaciones agrcolas, entre otras.

Por ltimo en este manual se explica el sistema de operacin del colector solar que usted ah adquirido, para optimizar su funcionamiento y complementado con datos del tipo de clima que hay en la regin que le servirn para poder entender el funcionamiento del equipo y su rendimiento optimo.

La disponibilidad de la instalacin solar no significa que el agua caliente se pueda despilfarrar por que sea gratis.

1. Sistema de captacin solar Heat pipe.

1.1Colector de vaco de tubos de calor (Heat-Pipe).

En el interior del tubo evacuado hay un tubo cerrado que dispone de aletas como absorbedor por ambos extremos (Tubo de Calor), en cuyo interior hay un fluido calo portador a la presin adecuada para que se evapore y condense en un rango determinado de temperatura. Al calentarse el tubo absorbedor, se evapora una parte del lquido desplazndose en forma de vapor a la parte superior del tubo donde, en un bloque de transferencia, cede calor a otro fluido de trabajo, se condensa y vuelve a un estado lquido para descender por el tubo hasta que se evapore otra vez.

Estos colectores necesitan que los tubos tengan una inclinacin mnima (superior a unos 20) para funcionar correctamente. Cuando la temperatura del distribuidor es superior a la de evaporacin del fluido del tubo de calor, se produce la evaporacin total y se paraliza la transferencia de calor a travs del fluido; nicamente acta la conduccin directa a travs del tubo metlico. El agua dentro del estanque trabaja por estratificacin.1.2 Estratificacin.

El agua del acumulador, cuando se calienta, disminuye su densidad y tiende a subir mientras el agua fra, ms densa y pesada, tiende a bajar. El mejor aprovechamiento de la energa trmica se consigue cuando el agua caliente en el interior del acumulador se almacena con un gradiente vertical de temperaturas y se evitan flujos entre las capas de agua a distinta temperatura. Este efecto, denominado estratificacin, es siempre deseable dado que permite disponer del aguams caliente en la parte superior del acumulador para alimentar al sistema de apoyo, mientras que el agua ms fra se acumula en la parte inferior para ser calentada por la energa solar, lo que se realizar con mayor rendimiento mientras ms baja sea la temperatura.

1.3 EL ESTANQUE.

1.3.1 Materiales y protecciones internas.Adems de la buena calidad de los materiales y de la correcta fabricacin de los acumuladores, para garantizar la durabilidad de los mismos es imprescindible el diseo, montaje y mantencin de un sistema de proteccin catdica adecuado. Se deben tener en cuenta los aspectos ms importantes de la instalacin, como son las caractersticas del agua y su posible cambio de composicin con el tiempo; los regmenes de calentamiento del acumulador; la presencia de tuberas de cobre que circulen agua en el acumulador y el comportamiento del revestimiento interno. Los materiales habitualmente empleados para los acumuladores de ACS son el acero negro con revestimiento plstico (resinas epoxi), el acero negro vitrificado y el acero inoxidable. En determinadas situaciones, en funcin de la calidad del agua y cuando se tienen garantas de que el agua caliente no va a superar los 60C, se podran utilizar acumuladores de acero galvanizados en caliente. Pero, generalmente, no se aconseja su uso.

1.3.2 Acero negro con revestimiento plsticoLos revestimientos plsticos ms utilizados son las resinas epoxi, stas son termoplsticos endurecidos qumicamente y se obtienen por mezcla de dos componentes, que por unos agentes endurecedores, reaccionan y dan lugar a una sustancia muy dura y resistente. sta se adhiere internamente al acero para separarlo del agua. Son productos que presentan una buena resistencia mecnica y resistencia, tanto frente a agentes qumicos (cidos, lcalis, disolventes, etc.), como a la intemperie y a la abrasin. Tienen una buena resistencia a la exposicin continua al agua, incluso a altas temperaturas (pueden resistir adecuadamente hasta temperaturas de 80/90C). Presentan una gran adherencia al acero una vez endurecidas, y la conservan durante un largo periodo de exposicin, resistiendo altas presiones debido a su elasticidad. La durabilidad de estos acumuladores depende en gran medida de las precauciones tomadas para evitar la aparicin de poros en el revestimiento plstico durante su aplicacin.

1.3.3 Acero inoxidablePresentan un buen comportamiento frente a la corrosin pero hay que tener mucha precaucin con la calidad del acero y de las soldaduras de unin. Soportan temperaturas muy elevadas (alrededor de 200C) sin ningn tipo de problemas. Suelen necesitar menos mantencin que los anteriores y son ms ligeros que los acumuladores de acero vitrificado. Sin embargo, su costo es ms elevado

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1.3.4 Aislacin trmica y su proteccin externaDada la importancia de las prdidas trmicas de los acumuladores de ACS que se pueden encontrar durante muchas horas y con una temperatura superior al ambiente, es necesario que los acumuladores de agua caliente dispongan de un buen aislamiento trmico. En este caso consta de 50 mm de poliuretano que rodea por completo el estanque.

1.4 ESTRUCTURA.

La estructura que soporta el estanque y los tubos son de acero inoxidable en su totalidad hasta los pernos de sujecin, el diseo de la estructura permite una amplia posibilidad de adaptacin a los tejados cuando se encuentren con orientacin hacia el norte. En caso contrario se opta por una estructura anexa o sistema de pletinas con las que se ancla al tejado dando seguridad y flexibidad en caso de temblores. En esta instalacin se utilizo una estructura anexa debido a que no se encontraba orientado hacia el norte.

1.5 TUBERIAS.En el sistema solar trmico, las tuberas utilizadas para drenar el agua en el circuito soportan temperaturas sobre los 99 C y - 18C debido a su composicin basada en polipropileno y adems de eso en su interior tiene una pequea lamina de aluminio, por ese motivo el Polipropileno random(PPR) est siendo utilizado por muchas empresas constructoras debido a su manejo, su tolerancia a altas y bajas temperaturas, su resistencia a los rayos UV su elasticidad que la protege de roturas en excesivo frio y por ltimo que no genera residuos con el agua a diferencia del cobre. Adems de la resistencia de la tubera contra heladas se le instala aislacin trmica en la lnea de agua caliente para no perder temperatura, la aislacin trmica utilizada es elastomerica que protege de manera muy eficiente con heladas y tambin est protegido contra rayos UV.

2. DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD Y PROTECCION.En este apartado se hace referencia a los dispositivos que se utilizan para proteger a la instalacin y a usted como usuario de las condiciones extremas de presin y temperatura que pueden encontrarse. Los sistemas de seguridad instalados para sobrecalentamiento estn instalados de manera intrnseca, es decir, que estn diseadas que una vez alcanzada la temperatura mxima por cualquier situacin, la instalacin vuelva a su forma normal de funcionamiento.Los sistemas nombrados a continuacin se encuentran instalados en sistema de solar para su seguridad. 1- Vlvula termosttica mezcladora2- Estanque de expansin3- Vlvula de esfera o de bola4- Vlvula de alivio o seguridad5- Vlvula anti-retorno6- Vlvula motorizada de tres vas2.1 Dispositivos.2.1.1 Vlvula termosttica mezcladora: este dispositivo evita que el agua caliente pase los 60C por las tuberas teniendo en cuenta que las tuberas de PPR soportan hasta los 99C.

2.2.2 Estanque de expansin: es el dispositivo que absorbe las variaciones de volumen y presin en un circuito cerrado causadas por las variaciones de temperatura del fluido circulante. Corresponde a un depsito dividido en dos partes mediante una membrana elstica. A un lado de la membrana se encuentra el fluido de trabajo correspondiente en estado lquido y en el otro aire o un gas inerte como el nitrgeno. Al dilatarse el fluido aumenta la presin y la Membrana se desplaza comprimiendo el aire del otro lado.

2.2.3 Vlvula de esfera o de bola: Se emplean para abrir o cerrar el paso de fluido a travs de una tubera lo que permite independizar componentes aislndolos del resto del circuito. Disponen de un obturador esfrico perforado dentro del cuerpo, que consigue un cierre muy hermtico y que puede girar alrededor de su eje, al mover una palanca solidaria a ste.

2.2.4 Vlvula de alivio o seguridad: Se utilizan para expulsar fluido de trabajo al exterior del circuito y as evitar presiones ms elevadas. Son vlvulas de resorte y el obturador permanece cerrado por la accin de un muelle. Cuando la presin del fluido es superior a la que ejerce el resorte, ste cede y el obturador se desplaza dejando pasar fluido.

2.2.5 Vlvula anti retorno: impide el paso de fluido en un sentido y permite la circulacin en el otro. Suelen ser de chapeta, de muelle o de disco. Es importante que no generen una elevada prdida de carga en el circuito.

2.2.6 Vlvula motorizada de 2 3 vas: son vlvulas, normalmente de asiento, que actuadas por un servomotor del tipo todo-nada permiten modificar los circuitos en operacin.

3. Proteccin frente a alta temperaturasEs importante su seguridad y la de los suyos por ese motivo para evitar quemaduras y a los componentes de la instalacin por razones de resistencia y durabilidad de los materiales.Para evitar quemaduras de los usuarios hay que tener en cuenta que: La temperatura de uso nunca podr superar los 60C. Cuando la temperatura de preparacin o de distribucin pueda ser superior a 60C la instalacin dispone de un sistema automtico de mezcla que se llama vlvula termosttica mezcladora. La instalacin tiene un elemento que evacua fluido al exterior (vlvula de seguridad, de vaciado, etc...)cuando la temperatura excede los 100C. Cuando la temperatura en tiempos de alta radiacin cuando la temperatura exceda los 110C se recomiendo cubrir parte del sistema de captacin en este caso los tubos para proteccin suya y del equipo. (para eso se recomienda llamar a la empresa instaladora para programar visita y ejecutar una revisin).

4. Sistemas anti congelamiento.4.1 Resistencia elctrica o calefaccin forzada.El sistema solar trmico que usted posee tiene un sistema anti heladas que est incorporado en el estanque de almacenamiento que es bsicamente una resistencia elctrica que funciona en caso de presentarse temperaturas por muy debajo de la tolerancia de los materiales que se activa de modo manual. Revisar configuracin de controlador digital.4.2 Recirculacin trmica. El sistema solar se instala de tal manera que el agua siempre este en movimiento, ya sea para ganar temperatura en das con sol y nublados como tambin en das y noches de excesivo frio. Su funcionamiento se basa en el sistema termosifn o por estratificacin que en este caso el agua caliente siempre sube y el agua fra baja, por ese motivo el fluido nunca est tranquilo permitiendo en das muy helados no se congele el agua.5. Proteccin contra altas presiones.En el sistema solar se instala una vlvula de alivio de presin y un estanque de expansin para liberar presin en caso que por exceso de temperatura la presin generada sea muy superior a la de la tolerancia de los materiales instalados.5.1 Vlvula de Alivio, consta de una vlvula que se abre de manera automtica por presin y por temperatura de tal manera que el exceso de temperatura o presin se libere hasta llegar a un nivel tolerable.5.2 Estanque de expansin, cuya funcin es reducir el exceso de presin absorbiendo esta misma por medio de su sistema que es bsicamente una membrana elstica llena con un gas inerte que se contrae al exceder la presin dentro de la red de agua caliente la resistencia de los materiales este sistema absorbe un 20%.

7. SISTEMA DE AUTOMATIZACION Y CONFIGURACION.El sistema de automatizacin consta de una vlvula de tres vas motorizada conectada a un termostato de inmersin, el cual le enva una seal de abertura o cierre dependiendo de la configuracin o temperatura deseada.7.1. Esquema de operacin sistema automtico.

Si el agua pasa por el termostato a menos de 40C el agua pasa por el calefn para que esta alcance la temperatura ideal. De caso contrario con una temperatura superior a 40C pasa directamente al sistema de agua caliente sanitaria.7.2. Configuracin del Termostato.

Para seleccionar la temperatura de trabajo del termostato basta con girar la perilla de regulacin que esta graduada de 0C a 90C lo normal o estndar es 40 C teniendo en cuenta que el agua que uno utiliza para baarse o lavarse las manos no supera los 35C que es la temperatura del cuerpo humano normal en un rango de 35C a 36,5C. El trabajo restante de cambio de fluido lo har la vlvula motorizada dado que el termostato le enviara la seal de cambio de acuerdo a la temperatura graduada.8. EL MANTENIMIENTO.8.1. Criterios generales. Se definen tres escalones de actuacin para englobar todas las operacionesNecesarias durante la vida til de la instalacin para asegurar el funcionamiento, aumentar la fiabilidad y prolongar la duracin de la misma:

a) Vigilanciab) Mantenimiento preventivoc) Mantenimiento correctivo

Son operaciones de inspeccin visual, verificacin de actuaciones y otras, que aplicadas a la instalacin para permitir mantener dentro de lmites aceptables las condiciones de funcionamiento, prestaciones, proteccin y durabilidad de la misma. El mantenimiento preventivo implicar, como mnimo, una revisin anual de la instalacin para aquellas instalaciones con una superficie de captacin inferior a 20 m2 y una revisin cada seis meses para instalaciones con superficie de captacin superior a 20 m2. El plan de mantenimiento se realizara por personal tcnico especializado que conozca la tecnologa solar trmica y las instalaciones mecnicas en general. La instalacin tendr un libro de mantenimiento en el que se reflejen todas las operaciones realizadas, as como el mantenimiento correctivo.

8.1.2. El mantenimiento preventivo y correctivo, ha de incluir todas las operaciones de mantenimiento y sustitucin de elementos fungibles o desgastados por el uso, necesarias para asegurar que el sistema funcione correctamente durante su vida til.

8.1.3 Plan de vigilancia se refiere bsicamente a las operaciones que permiten asegurar que los valores operacionales de la instalacin sean correctos. Es un plan de observacin simple de los parmetros funcionales principales, para verificar el correcto funcionamiento de la instalacin. Ser llevado a cabo, normalmente, por el usuario, que asesorado por el instalador, observar el correcto comportamiento y estado de los elementos, y tendr un alcance similar al descrito en la Tabla.

8.1.4. TABLA DE PLAN DE VIGILANCIA.

8.1.5. TABLA MANTENIMIENTO PREVENTIVO Y CORRECTIVO.

9. DATOS ANEXOS

9.1. Tabla 1

9.2 Tabla 2.

9.3. ESQUEMA

Nota: cuando apague el calefn no olvide cerrar la llave de gas.

Siga estos consejos para generar un verdadero ahorro.

El consumo racional del agua caliente est asociado a un determinado nivel de cultura y lleva como implcito un ahorro de tanto de agua como de energa.La eficacia del equipo y su correcto funcionamiento depende mayoritariamente del comportamiento de ahorro que se genera dentro de la familia, hay que tener en cuenta que este sistema tiene un tiempo de recuperacin que depende en su totalidad de las condiciones atmosfricas.La disponibilidad de la instalacin solar no significa que el agua caliente se pueda despilfarrar por que sea gratis.