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
.
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.