Sistemas que Componen una Instalación Solar Térmica (CTE)

Los sistemas que conforman una instalación solar térmica para agua caliente son los siguientes:

1. Un sistema de captación formado por los captadores solares, encargado de transformar la radiación solar incidente en energía térmica, calentando el fluido que circula por ellos.
2. Un sistema de acumulación constituido por uno o varios depósitos que almacenan el agua caliente hasta que se precisa su uso.
3. Un circuito hidráulico constituido por tuberías, bombas, válvulas, etc., que se encarga de establecer el movimiento del fluido caliente hasta el sistema de acumulación.
4. Un sistema de intercambio que realiza la transferencia de energía térmica captada desde el circuito de captadores, o circuito primario, al agua caliente que se consume.
5. Un sistema de regulación y control que se encarga, por un lado, de asegurar el correcto funcionamiento del equipo para proporcionar la máxima energía solar térmica posible y, por otro, actúa como protección frente a la acción de múltiples factores como sobrecalentamientos del sistema, riesgos de congelaciones, etc.
6. Adicionalmente, se dispone de un equipo de energía convencional auxiliar que se utiliza para complementar la contribución solar, suministrando la energía necesaria para cubrir la demanda prevista, garantizando la continuidad del suministro de agua caliente en los casos de escasa radiación solar o demanda superior a la prevista.

Condiciones Generales de las Instalaciones Solares Térmicas (CTE)

Las instalaciones solares térmicas deberán cumplir las siguientes condiciones:

1. Las instalaciones se realizarán con un circuito primario y un circuito secundario independientes, con producto químico anticongelante, evitándose cualquier tipo de mezcla de los distintos fluidos que puedan operar en la instalación.
2. En instalaciones que cuenten con más de 10 m² de captación correspondiendo a un solo circuito primario, éste será de circulación forzada.
3. Si la instalación debe permitir que el agua alcance una temperatura de 60°C, no se admitirá la presencia de componentes de acero galvanizado.
4. Respecto a la protección contra descargas eléctricas, las instalaciones deben cumplir con lo fijado en la reglamentación vigente y en las normas específicas que la regulen.
5. Se instalarán manguitos electrolíticos entre elementos de diferentes materiales para evitar el par galvánico.

Características de los Captadores Solares (CTE)

Las características generales que debe reunir un captador solar térmico son las siguientes:

• Resistente a las condiciones exteriores (ambientes marinos, polvo, nieve, granizo, etc.).
• Resistente a temperaturas altas y bajas.
• Larga vida útil, de varias décadas.
• Estable y duradero.
• Fácil de montar.
• Eficiente en conversión de energía.

Captador Solar Térmico de Baja Temperatura

Están formados por los siguientes elementos fundamentales:

• Placa absorbedora: Es la parte del dispositivo donde se produce la conversión de la radiación en energía interna del fluido que debe estar en el interior de la placa absorbedora. Normalmente construida de metal cubierta de pintura o tratamiento negro que tenga una alta absortancia a la radiación solar y, al mismo tiempo, una baja emisividad.
• Cubierta transparente: Se encarga de producir el efecto invernadero sobre la placa, dejando pasar en su mayor parte la radiación solar incidente e impidiendo la salida de la radiación infrarroja producida en la placa.
• Aislamiento térmico: Sirve para disminuir las pérdidas térmicas por la cara posterior y los laterales del captador.
• Carcasa: Es la caja que contiene a todos los elementos del captador y sirve sobre todo para protegerlos del exterior.

Fundamentos de la Captación Solar Térmica (CTE)

Los principales intercambios energéticos de un captador solar térmico son los siguientes:

• Pérdidas ópticas: Por reflectividad, del 4-6% de la irradiancia incidente, dependiendo del tipo de vidrio. Si la cubierta transparente no es vidrio, la reflectividad puede ser muy diferente.
• Pérdidas térmicas: Básicamente las mayores pérdidas térmicas en un captador solar se producen por la cara anterior en aproximadamente un 80% del total de las pérdidas. El resto se pierde por la cara posterior y los laterales dependiendo del aislamiento térmico y de las condiciones de temperatura y velocidad del viento.

Características Adicionales de los Captadores Solares (CTE)

1. Los captadores con absorbente de hierro no pueden ser utilizados bajo ningún concepto.
2. Cuando se utilicen captadores con absorbente de aluminio, obligatoriamente se utilizarán fluidos de trabajo con un tratamiento inhibidor de los iones de cobre e hierro.
3. El captador llevará, preferiblemente, un orificio de ventilación de diámetro no inferior a 4 mm situado en la parte inferior de forma que puedan eliminarse acumulaciones de agua en el captador. El orificio se realizará de forma que el agua pueda drenarse en su totalidad sin afectar al aislamiento.
4. Se montará el captador, entre los diferentes tipos existentes en el mercado, que mejor se adapte a las características y condiciones de trabajo de la instalación, siguiendo siempre las especificaciones y recomendaciones dadas por el fabricante.
5. Las características ópticas del tratamiento superficial aplicado al absorbedor, no deben quedar modificadas substancialmente en el transcurso del período de vida previsto por el fabricante, incluso en condiciones de temperaturas máximas del captador.
6. La carcasa del captador llevará en lugar visible una placa en la que consten, como mínimo, los siguientes datos:
   • Nombre, domicilio de la empresa del fabricante, y eventualmente su anagrama.
   • Modelo, tipo, año de producción.
   • Número de serie de fabricación.
   • Área total del captador.
   • Peso del captador vacío, capacidad de líquido.
   • Presión máxima de servicio.
7. Esta placa estará redactada como mínimo en castellano y podrá ser impresa o grabada con la condición que asegure que los caracteres permanecen indelebles.

Pérdida de Carga del Colector

Asociación en serie: se suma la pérdida de carga de todos los colectores situados en serie:

ΔPT = Σ ΔPcolector

Asociación en paralelo: se utiliza la siguiente fórmula estimativa:

Donde ΔP : Pérdida de carga del grupo

ΔP =

Conexionado de los Captadores en Retorno Invertido

Para la distribución uniforme del caudal es preciso que:

• Todas las filas cuenten con el mismo número de colectores para que la pérdida de carga sea igual en todas ellas.
• Disponer las conexiones en forma que se realice el llamado retorno invertido, a fin de que el circuito resulte hidráulicamente equilibrado. Para ello la conexión de entrada a cada línea o fila de colectores se realizará por el tubo de conexión inferior del primer colector y la salida por el tubo de conexión superior del último colector de la línea.

Glosario

Irradiación: Es la cantidad de energía radiante que llega a una superficie determinada en un tiempo determinado.

Irradiancia: Energía incidente por unidades de tiempo y de superficie.

Acimut: Es el ángulo que forma la dirección sur con la proyección horizontal del sol hacia el noreste o por el noroeste.

Cálculos

Por puntos

     =

 ;   

   Sen   =

 →  h=

 ;

   c  = arcTang

Distancia entre placas 

Sen45=

 → h= 2 x sen45.

Cos45=

 → Catcont = 2 x Cos45.

ɣ =2,5 x h