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PFM - Instalación Solar Térmica en Edificio de Viviendas en Leganés
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PFM - Instalación Solar Térmica en Edificio de Viviendas en Leganés
max
= F()
n.
Rectas de eficiencias instantneas de un colector de placa plana.
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INSTALACIN SOLAR TRMICA EN
EDIFICIO DE VIVIENDAS
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PROYECTO FIN DE MSTER
4.2.3. Formas de colocacin del campo de colectores
En instalaciones pequeas o muy pequeas, propiamente no puede
hablarse de campo de colectores, ya que se limitan a un reducido nmero de
colectores (a veces uno solo), que puede o pueden formar parte de un kit, o
estar simplemente apoyados en una pared del edificio o en una terraza o en el
tejado.
Recordemos que la separacin entre los paneles viene dada por el
problema de las sombras que se proyectan entre si los paneles. En nuestro
caso colocaremos los colectores en la azotea sobre su correspondiente soporte
con su correcto nivelado en el pavimento.
4.2.4. Montaje de colectores en serie y en paralelo
Excepto en instalaciones muy pequeas, se precisar, normalmente, un
cierto nmero de colectores en lugar de uno solo, colectores se pueden instalar
de varias maneras en consideracin al sentido de circulacin del lquido. En el
montaje en serie, el lquido entra por la parte inferior de un panel y sale por la
parte superior, entrando seguidamente por la parte inferior del siguiente panel,
y as sucesivamente. El caudal es el mismo para todos los paneles situados en
serie, y el lquido se va calentando progresivamente cada vez que atraviesa un
panel.
Conexin de paneles en serie.
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Como el rendimiento energtico de un panel depende de la temperatura
de salida, se comprende que el primer panel que atraviesa el lquido ser el
que proporcionar el mximo rendimiento, por estar el lquido ms fro. El
ltimo panel tendr un rendimiento pequeo. Por esta razn no deben
colocarse muchos paneles en serie, ya que hacen bajar el rendimiento de la
instalacin. A lo sumo,
se pueden colocar tres paneles en serie, y esto en aplicaciones que requieran
temperaturas altas como es el caso de calefaccin por convectores.
En este supuesto cabe la posibilidad de que los distintos paneles
colocados en serie no sean iguales, pudiendo hacerse el ltimo de doble
cubierta a fin de reducir las prdidas de calor y poder trabajar a temperaturas
altas con buenos rendimientos.
Los paneles tambin se pueden colocar en paralelo. En este caso, el
caudal de lquido se reparte entre los distintos paneles. Si todos son iguales,
cada uno de ellos ser atravesado por un caudal igual al caudal total dividido
por el nmero de paneles. En este caso los paneles trabajan con alto
rendimiento, si bien la temperatura de salida de los mismos es moderada.
Generalmente, este sistema es el utilizado para el calentamiento del agua
caliente sanitaria, calefaccin por suelo radiante y calentamiento de piscinas.
Conexin de paneles en paralelo.
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Segn la forma de la conexin, determinados tipos de paneles se
prestan ms a ser colocados en serie o en paralelo. Los paneles con
conexiones situadas en los laterales superior e inferior se prestan ms bien
para su instalacin en serie, aun cuando pueden instalarse tambin en
paralelo, disponiendo en este caso de dos tubos colectores exteriores.
En el caso de las bateras en serie, el nmero de paneles que se pueden
poner est limitado por razones de eficacia; en las bateras en paralelo, el
factor limitativo es la velocidad del lquido que circula por las tuberas
colectoras, que no es aconsejable que diste demasiado del valor de 1 m/s. No
obstante, en paralelo pueden colocarse muchos ms paneles que en serie.
4.2.5. Inclinacin y orientacin del campo de colectores
La eficacia de captacin de energa solar depende del ngulo de
inclinacin del colector solar.
Sabemos que la mxima eficacia de captacin se produce cuando el
ngulo de incidencia de la radiacin respecto a la normal del colector es lo
menor posible. Ello solo puede obtenerse moviendo continuamente el colector.
Sin embargo, en el caso de paneles solares, estos permanecen fijos o, en
casos especiales, adoptan dos o tres posiciones a lo largo del ao.
Se demuestra que, manteniendo el colector orientado al Sur, en el
hemisferio norte, o hacia el Norte, en el hemisferio Sur, el balance energtico
anual es mximo cuando la inclinacin del colector es aproximadamente igual a
la latitud.
No obstante, no siempre interesa obtener el mximo anual. Pensemos,
por ejemplo, en las necesidades de agua caliente para usos domsticos. El
consumo de una vivienda en agua caliente no difiere excesivamente del
invierno al verano. Si situamos los colectores con una inclinacin igual a la
latitud, obtendremos la mxima cantidad anual de agua caliente repartida de la
siguiente forma: poca en invierno y mucha en verano.
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Otro ejemplo es el de la calefaccin. Estas necesidades las precisamos
en invierno y no en verano.
La forma de solucionar estos problemas consiste en dotar a los colectores
de una inclinacin adecuada. En invierno el Sol est ms bajo y sus rayos
inciden ms horizontalmente. Por esta razn una captacin de energa solar en
invierno precisara colectores muy inclinados. Por el contrario, una captacin
preferente en verano exigira que los colectores solares tuvieran poca
inclinacin.
Captacin solar en invierno y en verano. Obsrvese la diferencia de altura
del Sol e inclinacin de los colectores.
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4.3. SUBCONJUNTO DE ALMACENAMIENTO
Es evidente la absoluta necesidad de disponer de un sistema
almacenamiento que haga frente a la demanda en momentos de insuficiente
radiacin solar. La forma ms sencilla y habitual de almacenar energa es
mediante acumuladores de agua caliente, los cuales suelen ser de acero, acero
inoxidable, aluminio o fibra de vidrio reforzado.
4.3.1. Acumulador de ACS
Dado que la energa solar no es constante (alternancias del da y de la
noche, das nublados, etc), mientras que el consumo diario s lo es, se precisa
disponer de sistemas que permitan almacenar este calor para cuando sea
necesario.
Es evidente que en das despejados se producir una captacin
importante de energa solar, especialmente en las horas centrales del da,
mientras que en un da nublado (muy tapado) el panel solar estar tan slo
algunos grados centgrados por encima de la temperatura ambiente. Por otra
parte, los consumos tampoco son regulares a lo largo del da, concentrndose
en ciertas horas, mientras que hay perodos en los que el consumo es nulo.
De ah, pues, la necesidad de almacenar el calor. El calor puede
almacenarse guardando un lquido caliente (generalmente agua casi siempre
tratada con aditivos anticongelantes y anticorrosivos) o bien calentando objetos
slidos (generalmente piedras), los cuales calientan a su vez el aire
circundante.
En cualquier caso, un acumulador de calor es un recipiente dentro del
cual la temperatura es ms elevada que en el exterior. Para poder conseguir
que el calor no atraviese la envoltura del acumulador, ste debe aislarse
trmicamente de un modo efectivo del exterior. Los acumuladores de calor,
pueden colocarse en cualquier sitio: los pequeos (hasta 1 m
3
) pueden estar en
una habitacin, en un armario, en la buhardilla, etc. Los medianos (hasta 10
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m
3
) pueden situarse en el garaje, stano, etc., mientras que los grandes (ms
de 10 m
3
) suelen situarse en compartimentos especiales para ello, o bien
enterrados o semienterrados en el suelo. Aparte de la capacidad calorfica, el
volumen, el peso, etc., dos aspectos son importantes en el diseo del
acumulador:
- La temperatura de trabajo.
- Las prdidas de calor
Las prdidas por conduccin (que se aprecian por estar la pared exterior
del acumulador a una cierta temperatura) se evitan disponiendo del
conveniente espesor de aislante trmico apropiado, mientras que las prdidas
por conveccin y radiacin se evitan forrando exteriormente el acumulador de
materiales lisos y poco emisivos como la plancha de aluminio.
Como se observa, si el acumulador est forrado exteriormente con un
material concreto, las prdidas de calor dependen del espesor y tipo de aislante
trmico, de su superficie lateral y de la diferencia de temperatura entre el
Interior y el exterior. Por estas razones, los acumuladores de calor no deben
estar a la intemperie (expuestos al viento, que hace aumentar las prdidas por
conveccin), ni mucho menos en lugares sombros y fros al aire libre.
Para disminuir las prdidas de calor, los acumuladores deben ser lo ms
compactos posible, siendo preferidas las formas esfricas. Ahora bien, como la
forma esfrica es difcil de trabajar, los acumuladores suelen hacerse
cilndricos. En estos casos, el cilindro que a igual volumen tiene menos
superficie lateral es aqul en que el dimetro es igual a la altura. No obstante,
ya veremos que debido al fenmeno de la estratificacin esta forma no es
conveniente, siendo preferible que la altura sea superior al dimetro.
4.3.2. Estratificacin
Ya dijimos que los cuerpos al elevar su temperatura disminuyen su
densidad. Esto ocurre especialmente con el agua y el aire. La consecuencia de
este fenmeno es que al estar una masa de agua o aire sometida a la accin
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A la salida del acumulador podemos instalar una vlvula termosttica
mezcladora, con el fin de limitar la temperatura con la que se extrae el agua
caliente hacia los distintos puntos de consumo, adems su colocacin no
influye significativamente en el rendimiento de la instalacin.
4.3.3. El aislamiento del acumulador
Consiste en un elemento fundamental en la instalacin cuya finalidad es
disminuir las posibles prdidas calorficas tanto en los colectores, el
acumulador y las conducciones. Los valores ms importantes para la eleccin
apropiada del aislamiento son: el coeficiente de conductividad, la gama te
temperaturas, su resistencia, su fcil colocacin y el coste.
El espesor del aislamiento debe de al menos cumplir las normas
indicadas en el RITE, en la ITE 03.13. Los interacumuladores tambin deben
de estar protegidos mediante aislamiento, segn la ITE 03.12 ste debe de
tener un espesor mnimo de 30 mm para aquellos con superficie menor de 2 m
2
y de 50 mm para el resto.
4.4. SUBCONJUNTO DE ENERGA DE APOYO
Es evidente que no en todas ocasiones el agua del acumulador va a
tener la temperatura necesaria para nuestra aplicacin, es pues necesario
dotar a la instalacin de un sistema de apoyo que aporte la energa necesaria
para cumplir nuestros objetivos.
Las diferentes posibilidades son: aplicar directamente en el acumulador
de A.C.S la energa de apoyo, situar la energa de apoyo en un segundo
acumulador alimentado por el primero, o situar un sistema de apoyo
instantneo despus del acumulador del A.C.S.
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As pues el sistema deber asegurar el calentamiento hasta la
temperatura de diseo de la totalidad del agua utilizada para el consumo
previsto, y deber tener un control de temperatura de salida de modo que esta
no se eleve por encima de la temperatura de utilizacin prevista, que en
nuestro caso no ser superior a los 60C para el ACS.
4.5. SUBCONJUNTO DE REGULACIN Y CONTROL
La importancia de este subconjunto es clara, puesto que si careciese de
l nuestra instalacin podra no aportar energa til en los momentos en que
podra hacerlo e incluso actuar de forma contraria, disipando energa
acumulada al exterior.
As pues debemos de realizar una regulacin eficaz del sistema en todo
momento, el mtodo ms habitual consiste en un regulador diferencial el cual
compara la temperatura del colector con la existente en la parte inferior del
acumulador, de modo que cuando la temperatura en los colectores sea mayor
que la del acumulador en una determinada cantidad prefijada en el regulador,
este pondr en marcha el electrocirculador.
Regulacin por termostato diferencial actuando sobre bomba.
1 - colector, 2 - intercaumulador, 3 - bomba, 4 - regulador diferencial, 5 y 6 -
sonda de temperatura, 7 - vlvula de estrangulacin
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Hay que tener en cuenta que la diferencia de temperaturas debe de ser
lo suficientemente amplia para garantizar un beneficio en el funcionamiento,
esto se debe a que se producen diferentes fenmenos que pueden inducir sino
a un mal funcionamiento de la instalacin.
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5. EQUIPAMIENTO
5.1. SUBCONJUNTO DE CAPTACIN
5.1.1. El colector
El colector de placa plana est constituido por cuatro elementos
principales, que son: la cubierta, el absorbedor, el aislamiento y la carcasa.
Corte transversal de un colector de placa plana y sus elementos
La cubierta transparente adems de provocar el efecto invernadero y
reducir las prdidas por conveccin, tambin asegura la estanqueidad del
colector al agua y al aire, en unin con la carcasa y las juntas.
Como ya indicamos anteriormente debe de poseer un alto coeficiente de
transmisin de la radiacin solar alto en la banda de 0,3 a 3 m, y bajo para
radiaciones superiores a 3 m. Tambin debe de tener un coeficiente de
conductividad trmica bajo, que dificulte el paso de calor desde la superficie
interior hacia la exterior. Esto hace a su vez que debamos de tener un
coeficiente de dilatacin pequeo, ya que la cara interior de la cubierta se
mantendr siempre ms caliente que la exterior y, por tanto, se dilatar ms
aumentando el riesgo por rotura o deformacin de la cubierta. Los principales
materiales de utilizacin en las cubiertas son el vidrio y el plstico transparente.
En caso de escoger una cubierta de vidrio, se deben elegir los que tienen
un tratamiento de recocido o templado, ya que sus propiedades pticas no
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disminuyen y en cambio, sus propiedades mecnicas aumentan
considerablemente.
Esto es importante ya que la cubierta debe de resistir la presin del
viento, el peso del hielo y nieve, los choques de granizo, etc, adems debe
tener un bajo riesgo de rotura espontnea debido al efecto de las contracciones
internas resultantes de las distintas temperaturas la cubierta.
Si bien cabe la posibilidad de utilizar una cubierta de doble vidrio, el cual
aumenta el efecto invernadero y reduce las prdidas por conveccin. En la
prctica no suele realizarse debido a que aumenta considerablemente el coste
del colector y, por lo tanto, su periodo de amortizacin. Otro inconveniente son
los problemas derivados de la elevada temperatura que debera soportar la
cubierta inferior, as como las dilataciones diferenciales entre las dos cubiertas
por soportar estas temperaturas distintas.
5.1.2. El absorbedor
El absorbedor es el responsable de recibir la radiacin solar,
transformarla en calor y transmitirla al fluido caloportador. Puede contar de dos
placas metlicas separadas algunos milmetros, entre las cuales circula el
fluido caloportador, o bien una placa metlica, sobre la cual estn soldados o
embutidos los tubos por los que circula el fluido caloportador. Tambin los hay
de plstico, aunque stos estn destinados casi exclusivamente a la
climatizacin de piscinas.
Absorbedor de tubos
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La parte del absorbedor expuesta al sol suele estar recubierta de un
revestimiento para absorber bien los rayos solares. Este recubrimiento suele
estar realizado por pinturas o superficies selectivas. La eficacia del
revestimiento viene dado por sus valores de emisividad y absortancia.
Las superficies selectivas tienen un coeficiente de absorcin del orden del
de las pinturas (0,8 0,9), pero su coeficiente de emisin es
considerablemente menor, del orden de 0,10 frente a los 0,8 0,9 de las
pinturas. Adems tienen en general un mejor comportamiento y mayor
durabilidad, el nico inconveniente suele ser su elevado coste.
Otras caractersticas del absorbedor son:
- La prdida de carga, en sistemas por termosifn.
- La corrosin interna. Para evitarla no hay que juntar en el circuito
los materiales cobre y hierro. Adems hay que observar que
aunque el fluido caloportador inicialmente no sea corrosivo puede
degradarse debido a la temperatura de modo que al aumentar sta
si lo convierta en corrosivo
- La inercia trmica. En zonas en que se produce una frecuente
alternancia climtica una fuerte inercia trmica del absorbedor no
permitira que el fluido alcance la temperatura que se logra en los
perodos de radiacin continuada.
- La homogeneidad de la circulacin del fluido caloportador. Si no
hay una correcta circulacin del fluido, el calor aportado a estas
zonas estar mal distribuido, la temperatura se elevar
anormalmente y las prdidas trmicas sern mayores.
- La transmisin del calor de la placa absorbente al fluido
caloportador. sta depende en gran medida de la conductividad y
del espesor del metal del que est fabricada la placa absorbente,
de la separacin entre los tubos, de sus dimetros, de las
propiedades trmicas y rgimen del fluido, y de las soldaduras
entre placa y tubos.
- Las prdidas de carga a la entrada y salida del absorbedor.
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- Los puentes trmicos entre el absorbedor y los elementos no
aislados del colector.
- La resistencia a la presin, bien por conexin directa del
absorbedor con la red o debida a la obstruccin del circuito
primario en un sistema de circulacin forzada.
- El aislamiento protege al absorbedor por su parte posterior de las
prdidas trmicas. ste debe de poseer las siguientes
caractersticas:
- Buen comportamiento con la temperatura, en algunos casos se
coloca entre el absorbedor y el aislante una lmina metlica
reflectante que impide al aislamiento recibir la radiacin directa del
aborbedor
- Bajo desprendimiento de vapores por efecto de un elevado
calentamiento.
- Larga durabilidad
- Homogeneidad de sus propiedades frente a la humedad
El objetivo de la carcasa es proteger y soportar los diversos elementos
que constituyen el colector, as como sujetar el colector a la estructura soporte.
5.1.3. La carcasa
Las caractersticas que debe de cumplir la carcasa son:
- Alta rigidez
- Resistencia de los elementos de fijacin
- Resistencia a las variaciones de temperatura
- Resistencia a la corrosin y la inestabilidad qumica
- Aireacin del interior de los colectores
- Retencin de agua, hielo y nieve en el exterior del colector
- Fcil desmontaje de la cubierta transparente o de la parte superior
de la carcasa para acceder al absorbedor.
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Finalmente, nos hemos decantado por el SRV 2.3 de la marca Saunier
Duval. Las principales caractersticas del colector as como sus prestaciones
son las siguientes:
- Absorbedor de aluminio con tratamiento altamente selectivo (azul).
- Cubierta de vidrio solar de seguridad de 3,2 mm de espesor.
- Aislamiento trasero de 40 mm de espesor.
- rea de absorcin: 2,327 m
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- rea total: 2,51 m
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- Peso: 38 kg
- Volumen: 1,85 litros.
- T mxima de estancamiento: 210 C
- Presin mxima: 10 bar
Colector SRV 2.3
La expresin que sigue su curva de rendimiento es la siguiente:
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5.2. SUBCONJUNTO DE ALMACENAMIENTO
El sistema de almacenamiento debe de tener alta capacidad calorfica,
volumen reducido, temperatura de utilizacin acorde con la necesidad concreta,
rpida respuesta a la demanda, buena integracin en el edificio, bajo coste,
seguridad y larga duracin.
5.2.1. Acumulador de ACS
De todas las posibilidades existentes para almacenar energa, es
mediante agua caliente la que ms ventajas presenta, puesto que adems de
las propiedades descritas anteriormente, se da el hecho de que se trata del
elemento de consumo en la instalacin de ACS, que es el acumulador.
Los materiales utilizados habitualmente en la fabricacin de estos
acumuladores son acero, acero inoxidable, aluminio y fibra de vidrio reforzado.
El depsito de acero es el ms utilizado debido a su precio, si bien es
necesario de una proteccin interior frente a la corrosin, bien sea mediante
pintura, vitrificado, nodo anticorrosin de Mg o galvanizado en caliente. El
resto de posibilidades son utilizadas en mucha menor medida, si bien cada vez
son ms los depsitos de acero inoxidable que se instalan por poseer todas las
cualidades de los depsitos de acero pero sin sus defectos.
Se escogen 3 acumuladores de 5000 litros de la casa BAXIROCA,
modelo AS 5000-IN E (Sin serpentn).
Sus caractersticas principales son:
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- Capacidad de acumulacin de 5000 litros
- Sus dimensiones principales son 2710 mm de altura por 1910 mm
de dimetro en posicin de trabajo vertical.
- Fabricado en acero esmaltado.
- Calorifugado con poliuretano rgido
- Peso 1042 Kg.
- Presin mxima en ACS: 8 bar
- Temperatura mxima en ACS: 95C
Acumulador de ACS BAXIROCA AS 5000-IN
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5.3. SUBCONJUNTO DE TERMOTRANSFERENCIA
5.3.1. Intercambiador
Al decantarnos por un sistema de termotransferencia indirecto es obvia
la necesidad de un intercambiador de calor, que transfiera la energa
almacenada en el lquido del circuito primario al lquido del secundario.
Por su posicin en la instalacin, los intercambiadores pueden ser
interiores o exteriores. Y por su construccin se clasifican en: de serpentn
(helicoidal o haz tubular), de doble envolvente o de placas.
Si bien pueden utilizarse en sistemas por termosifn, es en la circulacin
forzada cuando se aprovecha al mximo la superficie de intercambio e incluso
permite reducir las dimensiones del intercambiador.
Los parmetros que definen a un intercambiador son bsicamente el
rendimiento y la eficacia de intercambio.
Se entiende por rendimiento la relacin entre energa obtenida a la salida
y la introducida en el intercambiador. sta no debe ser inferior a 95%.
En nuestra instalacin hemos seleccionado un intercambiador de calor
externo de la marca INDELCASA modelo SB93/50. Sus principales
caractersticas son:
- Placas de acero inoxidable AISI 316.
- Conexiones de acero inoxidable AISI 316L.
- Soldadura en cobre al 99,9 %
- Aislamiento
- Presin de trabajo: 27 bar.
- Temperaturas mnima y mxima de trabajo: -195C / 225C
- Caudal: 11565 l/h.
- Potencia: 150000 kcal/h.
- Dimensiones: 393x243x182.
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5.3.2. Fluido caloportador
Es el encargado de pasar a travs de los colectores y absorber la
energa trmica de estos para luego transferirla en el intercambiador al circuito
secundario.
Habitualmente son cuatro los tipos de fluidos que podemos utilizar:
Agua natural: Se puede usar en circuito abierto, de modo que el agua
sanitaria pasa directamente por los colectores, si bien hay que usar, en todo
momento, materiales aptos para el transporte de agua potable. En muchos
casos est prohibido por la ley.
Agua con adicin de anticongelante: Es la solucin ms generalizada,
si bien hay que tener en cuenta ciertas caractersticas de la mezcla como son
su toxicidad, aumento de viscosidad, aumento de dilatacin, disminucin de la
estabilidad, disminucin del calor especfico o aumento de su temperatura de
ebullicin.
Fluidos orgnicos: Hay que mantener las mismas precauciones que en
el caso de agua con adicin de anticongelante en cuanto a toxicidad,
viscosidad o dilatacin. Adems estos fluidos orgnicos, sean sintticos o
derivados del petrleo, presentan riesgo de incendio al ser combustibles,
aunque son estables a altas temperaturas.
Aceites de silicona: Si bien son una buena posibilidad por sus ptimas
caractersticas tcnicas, su elevado coste no los hace una opcin atractiva en
la mayora de los casos.
El fluido caloportador que vamos a utilizar es agua con la adicin de un
anticongelante, el anticongelante suele ser a base de propilenglicol o de
etilenglicol, fundamentalmente. Hay que tener en cuenta las diferencias de las
propiedades fsicas que va a haber entre el agua normal y nuestro fluido
caloportador, como ya dijimos, de viscosidad, dilatacin, estabilidad, calor
especfico o temperatura de ebullicin.
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En cualquier caso hay que recordar que debido a la toxicidad del
anticongelante es preciso asegurar la imposiblidad de mezcla entre el fluido
caloportador y el agua de consumo. La forma ms usual de conseguir este
propsito es haciendo que la presin del circuito primario sea inferior a la del
secundario, de modo que un contacto entre ambos fluidos por rotura en el
punto de intercambio provoque el paso del agua hacia el ciruito primario pero
no al revs. Adems la vlvula de seguridad del circuito primario deber estar
tarada a una presin inferior a la del agua de red, para proteger a los colectores
de la elevada presin del agua de red.
En nuestro caso utilizaremos una mezcla al 40 % de propenilglycol con
agua, de la marca Tyfocor.
5.3.3. Conducciones
Los posibles materiales a usar en las conducciones o tuberas son: el
cobre, el hierro galvanizado, el hierro negro y los plsticos.
El cobre es el material ms aconsejable por tener unas altas prestaciones
en cuanto a resistencia a la corrosin, maleabilidad, ductilidad e inocuidad,
adems de ser econmicamente muy competitivo.
El acero galvanizado, si bien es muy utilizado en fontanera tradicional, no
puede usarse como material en el circuito primario pues se deteriora su
proteccin a temperaturas superiores a los 65 C.
El acero negro slo se recomienda usar en instalaciones que requieran
grandes caudales. Adems est prohibido su uso en la conduccin de agua
caliente sanitaria, por producirse oxidaciones en su estructura que perjudican la
potabilidad del agua. Por tanto slo es posible su uso en el circuito primario.
Las conducciones de plstico son una alternativa clara a las de cobre,
puesto que posee propiedades muy parecidas y precios muy ajustados.
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Tubera aislada para exteriores
Las conducciones que vamos a colocar en la instalacin son de cobre por
las razones ya explicadas anteriormente.
En el circuito primario las tuberas sern de cobre rgido UNE-EN 1057, se
emplearn dichas tuberas con los siguientes dimetros:
- Montantes: Cu 66,7/70
-
5.3.4. Bombas de circulacin
Es el responsable de vencer la resistencia que opone el fluido a su paso
por el circuito. Entre los diferentes tipos de circuladores (alternativos, rotativos y
centrfugos) se ha optado por los centrfugos.
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Electrocirculador
El modelo seleccionado es el SXM 25 de Roca, capaz de alcanzar 5,2
m.c.a con un caudal de 0.3 m
3
/h.
5.3.5. Vaso de expansin
Su finalidad es la de absorber las dilataciones del fluido caloportador, por
lo que todas las instalaciones de agua caliente sanitaria deben equiparse con
depsitos de expansin.
Depsitos de expansin cerrados
Se clasifican en depsitos de expansin abiertos o cerrados, y en
cualquier caso la capacidad del mismo debe ser suficiente para admitir la
expansin del lquido caloportador. Tampoco debe existir ninguna vlvula en
los tubos que comunican al circuito con el depsito.
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- Visualizar en pantalla la temperatura de los puntos vitales de la
instalacin.
- Realizar el control diferencial de las temperaturas de los
colectores, y de los depsitos
Este regulador se encargar de realizar el control diferencial de las
temperaturas de los colectores, y de los depsitos. El regulador viene con tres
sondas trmicas incluidas, donde dos de ellas se utilizarn para medir la
temperatura en los colectores y los acumuladores, dejando una tercera para
medir la temperatura en otro punto cualquiera.
Regulador FAGOR
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5.4.2. Sistema elemental de control.
La ilustracin siguiente muestra un sistema elemental de control.
Sistema elemental de control
El aire que fluye por una conduccin pasa a travs de un serpentn
calefactor. El sensor mide la temperatura del aire despus del serpentn y pasa
la informacin al rgano de mando. Este compara la temperatura del aire con
un punto de consigna dado y manda una seal para abrir o cerrar la vlvula del
agua caliente (dispositivo gobernado) segn convenga para mantener una
correspondencia entre la temperatura del aire y aquel punto dado. Este es un
sistema de anillo cerrado, en el que se acusar el cambio de temperatura
debido a un cambio de posicin de la vlvula (y/o de la carga) y en el que se
efectuarn las correcciones adicionales necesarias. La temperatura del aire es
la variable controlada.
La mayora de sistemas de control pertenecen al grupo de los de anillo
cerrado, si bien en algunos casos se utilizan sistemas de anillo abierto. En un
sistema de ciclo abierto la accin del dispositivo gobernado no afecta
directamente al elemento sensor. Un ejemplo casero de este sistema es la
manta elctrica, en cuyo ciclo de regulacin el termostato detecta la
temperatura ambiente y no la de la manta.
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Recurdese que, a pesar de su aparente complejidad, todos los
sistemas de control pueden reducirse a estos elementos esenciales. La
mayora de las complicaciones se dan como consecuencia de intentar un mejor
control; o sea de querer mantener la variable controlada tan cerca como sea
posible del valor deseado. Una de las reglas de oro del diseo de sistemas de
control consiste en mantener la sencillez y evitar el apilamiento de rels u
rganos de reposicin o mltiples sensores. Obsrvese en planos su
instalacin.
5.5. AISLAMIENTO.
Consiste en un elemento fundamental en la instalacin cuya finalidad es
la disminuir las posibles prdidas calorficas tanto en los colectores, en el
acumulador y las conducciones.
Los valores ms importantes para la eleccin apropiada del aislamiento
son: el coeficiente de conductividad, la gama te temperaturas, su resistencia,
su fcil colocacin y el coste.
Distintos tipos de aislamiento
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El espesor del aislamiento debe de al menos cumplir las normas
indicadas en el RITE, en la ITE 03.13.
En nuestro caso hemos escogido como tipo de aislamiento el
SH/Armaflex Consiste en un aislamiento flexible de espuma elastomrica para
sistemas de calefaccin e hidrosanitaria, con un coeficiente de conduccin de
0,037 W/ (mK).
En nuestro caso el depsito ya viene con el aislamiento de fbrica,
cumpliendo as la norma exigida.
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5.6. ESTRUCTURA SOPORTE
Su funcin simple a la vez de vital es sujetar los colectores con la
inclinacin y orientacin calculada en el proyecto. Las caractersticas de una
buena estructura soporte son las de rapidez de montaje, coste bajo y seguridad
en el anclaje y sujecin.
El tipo de anclaje depender de la ubicacin de los colectores segn
estn en cubierta o terraza, y dependiendo de las fuerzas que acten sobre l
como consecuencia de la presin del viento a la que se ve sometido.
Especialmente debemos de tener cuidado a los esfuerzos de traccin que se
producen sobre los anclajes y originado por los vientos que vienen del Norte,
debido a que nuestro campo de colectores se halla orientado hacia el Sur.
En nuestro caso, utilizaremos la estructura soporte recomendada por la
casa FAGOR para sus colectores la cual se colocar en el jardn, para nivelarla
descansar sobre unos bloques de hormign totalmente horizontales como se
puede observar en los planos.
5.7. OTROS ELEMENTOS
5.7.1. Purgador y desaireador
El purgador tiene como funcin evacuar los gases contenidos en el fluido
caloportador, los cuales pueden dar lugar a la formacin de bolsas que impiden
la correcta circulacin del fluido, adems de provocar corrosiones. Para su
correcto funcionamiento hay que colocar el purgador en el punto ms alto de la
instalacin.
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Deben instalarse purgadores en todos los puntos elevados de la
instalacin y siempre en aquellos puntos en los que se produzca una inversin
hacia abajo del sentido de circulacin del agua.
Debe instalarse uno en la parte superior del acumulador para eliminar
los gases que pudiera haber en la parte superior de ste.
Los purgadores son de dos tipos: manuales y automticos. En los
manuales la purga se efecta aflojando un tornillo, hasta comprobar que
empieza a salir lquido, momento en el cual se atornilla, cerrando la salida del
mismo.
Purgador manual (izquierda) y automtico a la derecha
El desaireador asegura que los gases disueltos en el lquido sean
evacuados hacia el exterior por el purgador. La forma ms sencilla de lograrlo
es haciendo que la fuerza centrfuga lance el agua hacia las paredes, mientras
que el aire al ser ms ligero se acumula en el centro y asciendo a travs del
mismo, siendo evacuado por el purgador que est situado en la parte superior.
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5.7.2. Manmetros
Son los encargados de darnos el valor de la presin en el circuito, en
kg/cm
2
o en metros de columna de agua. En este ltimo caso se hidrmetros.
La escala de los mismos suele estar comprendida entre 0 y 6 kg/cm
2
, si
bien no debe llegarse a tales presiones debido a que elementos del circuito,
como puedan ser los colectores o el depsito de expansin, no suelen soportar
presiones mayores de los 4 kg/cm2. Se elegir el termohidrmetro que nos
suministra la casa ROCA. (Ver anexos).
Termohidrmetro en un nico cuerpo ROCA
5.7.3. Termmetros y termostatos
El termmetro es un instrumento que mide la temperatura de un objeto.
En nuestro caso el objeto cuya temperatura queremos medir es casi siempre
un fluido. Para hacerlo, hemos de disponer el punto sensible del termmetro de
forma que est lo ms en contacto posible con el fluido, pero sin estar
directamente baado por ste. Los tipos ms usuales son de contacto y de
inmersin.
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Los de contacto se colocan sujetndolos sobre las tuberas mediante
una abrazadera generalmente metlica.
Los de inmersin, se introducen dentro de la tubera, de los
acumuladores o de los intercambiadores, dentro de una vaina. La fiabilidad de
la medida aumenta en stos, al ser mucho ms directo su contacto con el fluido
cuya temperatura deseamos medir.
La correcta regulacin de la temperatura de los fluidos, la puesta en
marcha de los elementos de la instalacin, e incluso la seguridad de la
instalacin, hace necesaria la colocacin de termostatos. Estos aparatos que,
como los anteriores, pueden ser de contacto o de inmersin, analgicos o
digitales, son los encargados de transformar una lectura de temperatura
previamente determinada en su escala en una seal elctrica que pone en
marcha o detiene un determinado mecanismo, segn la funcin que se le haya
encomendado. Elegiremos termmetros de la marca ROCA. (Ver anexo).
Termmetro ROCA
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5.7.4. Sondas de temperatura
Las sondas pueden ser de inmersin y de contacto. Las primeras se
introducen en el colector o en el acumulador, con ayuda de una vaina, y las
otras se sujetan en estrecho contacto en la parte exterior de ambos elementos.
Las de inmersin son preferibles, ya que son ms precisas y seguras.
La misin del T.D (termostato diferencial) es comparar las temperaturas
en la salida del acumulador, de manera que cuando exista una diferencia de
temperatura entre ellos, favorable a los colectores, el electrocirculador se
ponga en marcha, inicindose el proceso de acumulacin de energa.
La sonda del colector debe colocarse a la salida de una de las ramas en
paralelo de las que conste el campo de colectores, o en la salida general si el
campo de colectores consta nicamente de una sola rama. Esta sonda debe
colocarse de tal forma que est en contacto ntimo con el lquido de los paneles
y/o con la tubera. Debe aislarse convenientemente a fin de que no se
produzcan prdidas de calor a travs de ella o de sus proximidades que
podran falsear los resultados. Estas sondas estn constituidas por un
elemento metlico o semiconductor cuya resistencia vara con la temperatura.
Sonda de temperatura para lquidos
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La solucin correcta es situar la sonda ms o menos al 60% de la altura
del acumulador contando desde abajo. Este valor es orientativo y podra oscilar
el punto de colocacin de la sonda entre el 40 y el 80% de la altura del depsito
medido desde abajo.
5.7.5. Vlvulas de paso
Las llaves de paso sirven para impedir el paso de lquido de una parte a
otra de la instalacin. Las hay de varios tipos.
En las tuberas comprendidas entre los paneles y el acumulador pueden
instalarse llaves de paso que permitan la posible reparacin o sustitucin de un
panel, sin necesidad de que todo el volumen de lquido contenido en ellos, en
las tuberas, en el intercambiador de calor o en el acumulador, se pierda. En
instalaciones muy pequeas generalmente no se ponen llaves de paso entre
los paneles y el acumulador. En instalaciones medianas y grandes s, pudiendo
existir varias que separen el acumulador del campo de colectores, y cada rama
en paralelo del campo de colectores entre s.
En todos estos casos las llaves de paso deben ser del tipo de compuerta
o de bola, ya que ste es el tipo que ofrece la mnima prdida de carga a su
travs.
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Llave de compuerta (izquierda) y vlvula de bola (derecha)
Las llaves de mariposa constan de un disco que hace de obturador, y
provocan una pequea prdida de carga.
Las llaves de bola o esfera se basan en un elemento obturador formado
por una bola de acero inoxidable, la cual posee un orificio del mismo dimetro
que la tubera en la que se coloca, por lo que la prdida de carga es mnima
cuando estn abiertas.
5.7.6. Vlvula de seguridad
Es muy conveniente dotar la instalacin de vlvulas de seguridad contra
posibles sobrepresiones.
En general, estas posibles sobrepresiones no ocurrirn, pues sern
absorbidas por el vaso de expansin o por la propia red, pero pueden darse por
accidente o descuido, como sucedera si se dejasen cerradas las dos llaves de
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paso de la rama caliente y fra, con lo que los paneles -al incidir los rayos del
sol- se calentaran dilatando el lquido, que al no poder salir acabara
rompiendo la instalacin o algn panel. Dado el reducido precio de las vlvulas
de seguridad, deben colocarse stas en todos aquellos tramos que pudieran
quedar bloqueados, tales como ramales a los colectores, acumulador, etc.
Las vlvulas de seguridad deben verificarse peridicamente.
Generalmente disponen de un mando manual que permite abrirlas y comprobar
la salida de lquido, as como que el esfuerzo requerido para abrirlas no es
excesivo o que una vez abiertas cierran perfectamente.
Otro tipo de vlvula muy recomendable es la reductora de presin. El
agua potable de la red suele llegar a presiones muy elevadas (de hasta 0.6
MPa). Tanto si usamos intercambiador de calor como si no, es conveniente que
el depsito no est a presiones tan elevadas, por lo que a la entrada de la red
se instala una vlvula reductora de presin que mantenga el nivel de la presin
a un valor razonable (generalmente unos 0.2 MPa).
Vlvula reductora de presin
Lgicamente, las vlvulas de seguridad deben estar preparadas para
soportar un valor de presin algo superior al de servicio (en este caso de unos
0.3 MP). Asimismo, es muy conveniente instalar un manmetro, que nos
indicar la presin de servicio y podr advertirnos de cualquier anomala.
Tambin es muy conveniente que tras la llave general de paso del agua
potable se instale un filtro, al objeto de que retenga las posibles substancias
slidas, tales como granitos de arena y otras impurezas que a veces arrastra el
agua potable. Elegiremos vlvulas de la casa ROCA. (Ver anexo).
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Vlvula de seguridad de ROCA
5.7.7. Vlvulas antirretorno
Es un elemento que slo permite el paso del lquido en un sentido, pero
no en el otro. Generalmente consta de un tubo cilndrico con una clapeta,
accionado por un muelle dbil y un tope mecnico. Al pasar el lquido en el
sentido correcto, la clapeta se levanta fcilmente, pues la presin del muelle es
reducida. Si el lquido intenta circular en sentido contrario, la clapeta se clava
sobre el tope mecnico impidiendo totalmente el paso del lquido.
La vlvula antirretorno, debe colocarse siempre en toda instalacin de
energa solar en la que el acumulador (o el intercambiador de calor de
colectores) est situado a igual altura que los paneles o por debajo de ellos. La
razn es que si el acumulador est por debajo de los paneles durante la noche,
o en das nublados, el agua caliente situada en la parte superior del
acumulador tiende a subir a los paneles, donde se enfra, retornando al
acumulador por la rama fra (como se ve, recorre el circuito en el sentido
inverso al normal de funcionamiento). Por esta razn se ha de instalar la
vlvula antirretorno entre los paneles y el acumulador, siendo preferible
instalarla en la rama fra.
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7.8. Grifo
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6. PROBLEMAS QUE PUEDE PRESENTAR LA
INSTALACIN
6.1. CORROSIN
La corrosin es el fenmeno por el cual los metales sufren un proceso de
alteracin qumica, que les lleva a que el metal vaya siendo reemplazado por
otros compuestos qumicos.
Estos compuestos qumicos pueden ser xidos (en cuyo caso se habla de
una oxidacin), pero lo ms normal es que sean elementos ms complejos y
mezclas de ellos.
Entre los agentes naturales que pueden afectar a los metales tenemos el
oxgeno del aire, el agua (bien sea en forma de vapor de agua o de agua
lquida), el bixido de carbono presente en la atmsfera, los contaminantes
industriales, tales como xidos de nitrgeno, xidos de azufre, etc.
Los diferentes metales utilizados en las aplicaciones de energa solar se
comportan de distinta forma frente a los agentes agresivos externos, como es
bien sabido. Sin embargo, todos ellos tienen en comn el hecho de que en
presencia del agente reaccionan qumicamente, haciendo que el metal pase a
ser un compuesto qumico.
6.1.1. Lugares donde se produce la corrosin
La ms importante es la corrosin que puede llegar a afectar a toda la
instalacin. La corrosin puede presentarse en diferentes lugares de la
instalacin, a saber:
- En los soportes.
- En el marco exterior de los paneles.
- En la superficie selectiva.
- Dentro del circuito hidrulico de la placa colectora.
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- En tuberas y/o intercambiador de calor.
- En el depsito de acumulacin.
- En la bomba de circulacin.
La corrosin en los soportes no suele tener problemas especiales,
excepto en el caso de estar la instalacin situada cerca del mar o en ambientes
industriales con emanaciones altamente corrosivas.
El marco exterior de las placas se puede corroer dependiendo del metal
usado. Si hay corrosin, sta comienza en las zonas donde se acumula agua
de lluvia. Estas zonas suelen corresponder a los puntos de contacto
(preferentemente los inferiores) entre el panel y el soporte estructural, as como
junto a la cubierta.
El resultado de esta corrosin es la perforacin del marco exterior y la
prdida de estanqueidad del panel solar. Como consecuencia de esto, puede
entrar agua de lluvia dentro del panel y producirse vaho en el interior de la
cubierta, lo que disminuir notablemente el rendimiento del panel.
Si no se produjera entrada de agua dentro del panel, la corrosin no
tendra excesiva importancia, siendo tan solo un problema esttico.
En el interior del circuito hidrulico de la placa colectora puede haber
corrosin debido al uso de materiales o lquido inadecuados. La corrosin en
este caso se ve favorecida por que est en la zona de la instalacin a ms alta
temperatura. La corrosin comienza perfectamente en la parte superior de la
placa -en su interior-, especialmente en los puntos donde hay soldaduras (en el
caso de que existan).
Segn el tipo de materiales de la placa colectora y del lquido que circula
en su interior, este tipo de corrosin puede ser muy rpida, o bien no aparecer
nunca. Por esto es muy importante una buena eleccin del material del circuito
hidrulico de la placa colectora y del lquido de circulacin.
La corrosin en las tuberas suele aparecer preferentemente en el
interior de la rama caliente y en el exterior de la rama fra, debido a la
condensacin de humedad, aunque en general no suele ser importante.
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La corrosin en el acumulador puede producirse bien en las paredes del
mismo, o bien sobre el intercambiador de calor.
La bomba de circulacin puede presentar problemas de corrosin en el
interior de la carcasa y en el rodete
6.1.2. Como evitar la corrosin
Existen varios sistemas para evitar la corrosin, tales como:
- No emplear metales (o emplearlos inoxidables).
- Emplear lquidos no conductores de la corriente elctrica.
- Utilizacin de aditivos.
- nodos de sacrificio.
Desgraciadamente, la posibilidad de no emplear metales en energa solar
est un poco lejana. Es cierto que se fabrican tubos de material plstico
(incluso para agua caliente), acumuladores de polister reforzado con fibra de
vidrio e incluso paneles solares de plstico para piscinas. Si se pueden utilizar
estos elementos no metlicos, con las debidas garantas, pueden ser una baza
importante en la lucha contra la corrosin. Igualmente se pueden utilizar
materiales inoxidables (generalmente acero inoxidable) para determinadas
piezas, en especial el acumulador, con lo que evitarn muchos problemas.
El empleo de lquidos no conductores de la corriente elctrica no siempre
es factible debido al elevado coste de estos aceites trmicos y al hecho de que
esta solucin no puede usarse en el caso de agua caliente sanitaria.
Existe un gran nmero de aditivos que, aadidos al agua en pequeas
proporciones, tienen una accin inhibidora de la corrosin. Estos aditivos
pueden usarse en el circuito de paneles y en las instalaciones de calefaccin
en ambos circuitos.
Como hemos visto que colocando dos metales diferentes, el de potencial
ms negativo se corroe, quedando el otro inalterado. Este principio podemos
usarlo para proteger la instalacin. Para ello bastar disponer .de un metal con
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un potencial inferior a cualquier metal de los que formen la instalacin y
colocarlo en su interior, cuidando de que haga contacto elctrico con ella.
Metales adecuados para este fin pueden ser el aluminio o el magnesio.
Este mtodo de proteccin de la corrosin se conoce como proteccin
catdica con nodo de sacrifico. Consiste en colocar un trozo de aluminio o
magnesio (nodo de sacrificio), que generalmente es una barra maciza, en las
proximidades de la zona a proteger (pueden colocarse varios nodos de
sacrificio si la zona a proteger es grande).
6.2. PUESTA EN MARCHA DE LA INSTALACIN
Al trmino del montaje de la instalacin se inicia el proceso de puesta en
marcha de la misma, lo cual implica realizar una serie de operaciones que son
responsabilidad del instalador, toda vez que las instalaciones deben entregarse
llenas de fluido y en marcha. Seguidamente es normal que la propiedad o las
autoridades componentes exijan la realizacin de un conjunto de pruebas de
recepcin o comprobacin del correcto montaje y funcionamiento de la
instalacin. En realidad no deben confundirse ambos aspectos. En todo caso
las pruebas de recepcin son necesarias para seguridad del propio instalador,
con independencia de que alguien le exija
6.2.1. Operaciones de puesta en marcha de la instalacin
Es conveniente realizar un primer llenado y drenado de la instalacin con
dos objetivos:
Realizar una limpieza de posibles depsitos de suciedad, virutas, etc.,
introducidas en el circuito durante el montaje y detectar y corregir fugas.
Las operaciones de llenado se realizarn con la lentitud suficiente y de la
parte ms baja a la ms alta, para eliminar las bolsas de aire que de otra forma
podran quedar dentro del circuito dificultando el buen funcionamiento del
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mismo, y abriendo los purgadores hasta que el fluido inicie la salida, en cuyo
momento se cerrarn.
Una vez terminada la operacin de llenado se pondr en marcha el
sistema y se tendr circulando el fluido un cierto tiempo, para que sean
arrastradas las partculas de las tuberas, despus de lo cual se vaciar, se
proceder a corregir las fugas, si las hubiese, y a continuacin se proceder al
relleno definitivo de la mezcla de agua y anticongelante si la instalacin lo
llevase, de la misma manera en que se hizo el primer llenado.
Llenado y purgado del circuito primario en instalacin conectada a red con
vaso de expansin cerrado
En instalaciones presurizadas por la red de suministro el circuito primario
o de colectores ser protegido por un reductor de presin, debiendo tarar ste
a la presin necesaria para mantener la presin mnima en el punto ms alto de
este circuito.
Deber estar provisto de un purgador automtico de aire colocado en el
punto ms elevado, el cual permanecer abierto hasta la evacuacin total del
aire contenido en el circuito primario. Para tarar la presin del reductor de
presin se cerrar la llave situada inmediatamente detrs, abriendo a
continuacin el paso de red, y fijando despus mediante el tornillo de
regulacin la presin deseada.
6.2.2. Pruebas de recepcin
Prueba de estanqueidad: Con el fin de comprobar su estanquidad, todas
las tuberas y accesorios, deben probarse bajo una presin hidrosttica no
inferior a 1,5 veces la presin nominal del circuito. El proceso de prueba se
ajustar a la norma UNE 100.151 " Pruebas de estanqueidad en redes de
tuberas.
La prueba se realizar en cualquier caso antes de aislar las tuberas y
antes de que stas queden ocultas por obras de albailera.
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Durante la aprueba de presin esttica, para conocer y establecer las
presiones a que se ensaya cada componente, es necesario tener en cuenta las
diferencias de presin debidas a la altura relativa de cada uno de ellos.
Pruebas de accesorios: Conviene comprobar que las vlvulas de
seguridad funcionan y que sus tuberas de conexin a la atmsfera no estn
obstruidas. El proceso se realizar durante la prueba de presin del circuito,
incrementando la presin delante de la vlvula de seguridad hasta alcanzar un
valor de (1,1 veces) la presin de tarado, comprobando que la vlvula abre.
Debe comprobarse que las vlvulas de corte, llenado, vaciado y purga de
la instalacin actan correctamente. Conviene comprobar que las vlvulas de
seguridad funcionan y que sus tuberas de conexin a la atmsfera no estn
obstruidas. El proceso se realizar durante la prueba de presin del circuito,
incrementando la presin delante de la vlvula de seguridad hasta alcanzar un
valor de (1,1 veces) la presin de tarado, comprobando que la vlvula abre.
Debe comprobarse que las vlvulas de corte, llenado, vaciado y purga de
la instalacin actan correctamente.
6.3. MANTENIMIENTO DE LA INSTALACIN
En instalaciones medianas y grandes, aparte de la limpieza del polvo y el
pintado de los soportes, se hace necesario verificar peridicamente todos los
elementos de la instalacin, comprobando su funcionamiento y reparando o
reponiendo aquellos elementos defectuosos. Para ello es muy conveniente
confeccionar un formulario en blanco que contenga todos los elementos de la
instalacin y consisten en una relacin de las diferentes piezas que componen
la instalacin y sus posibles averas, as como el intervalo de tiempo que se
requiere para volver a realizar otra inspeccin.
Un tipo genrico de formulario podra contener los siguientes datos:
Soportes: Verificar el estado general.
62
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Paneles solares: Verificar el estado general, presencia de
cubiertas rotas, presencia de vaho en su interior, salida de lquido
interior, salida de lquido (goteo) en las conexiones.
Acumulador: Verificar el estado general, salida de lquido (goteo)
por las conexiones, derrame de lquido por perforacin de la pared,
aislante mojado.
Bomba de circulacin: Verificar el estado general, salida de
lquido (goteo) por el prensaestopas, funcionamiento ruidoso.
Purgadores: Verificar su funcionamiento.
Vlvula de seguridad: Abrirla manualmente, verificar el esfuerzo
requerido para abrirla, cierre sin goteo.
Tuberas: Sin goteos en ninguna conexin o soldadura, aislante
trmico en buen estado.
Lquido de circulacin: Verificar el nivel, reponiendo en caso
necesario.
Central electrnica: Verificar su funcionamiento, alterando el valor
de disparo de los rels y comprobando que la bomba se para o se pone
en marcha. Volver a la posicin primitiva.
Manmetros, termmetros: Verificar que funcionan y que indican
valores dentro de las previsiones.
Vaso de expansin: Verificar su estado exterior.
Llaves de paso: Accionarlas para evitar que se agarroten.
Contadores (Si los hay): Verificar su funcionamiento, pueden ser
contadores de agua caliente, de energa elctrica consumida, de gas,
etc.
6.3.1. Mantenimiento y operaciones a realizar por el usuario
63
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El usuario debe, imprescindiblemente, realizar las operaciones de control
y mantenimiento peridico:
Comprobar peridicamente la presin del circuito iniciada por un
manmetro situado en la parte baja del circuito, preferiblemente antes de la
bomba. La comprobacin debe realizarse en fro. Cuando la presin baja del
valor establecido por el fabricante, en sistemas cerrados el usuario debe
rellenar el circuito abriendo la llave de conexin a red. En sistemas con vaso de
expansin abierto debe inmediatamente averiguarse la causa de fallo del
sistema de relleno.
Purgar peridicamente el sistema, eliminando la posible presencia del aire
en los botellines de desaireacin.
6.3.2. Mantenimiento a realizar por personal especializado
El mantenimiento se ha programado para realizarse anualmente, al
principio del invierno. Las instalaciones solares funcionan por ciclos anuales,
con las mayores temperaturas en verano y el peligro de congelacin en
invierno. El perodo de un ao parece suficiente para una instalacin bien
diseada.
Control anual del anticongelante: El mantenimiento implica las
operaciones de control de la proporcin de anticongelante residual en el
sistema y el relleno en caso necesario.
Comprobacin de la presin y el llenado del circuito: La operacin se
realizar al trmino de llenado con anticongelante, o como una operacin
independiente y de gran importancia en los sistemas sin anticongelante. En
circuitos abiertos se comprobar en fro el nivel de agua del vaso de expansin.
Comprobacin de la presin del aire del vaso de expansin cerrado:
Con un manmetro manual se comprobar la presin del aire en vasos de
expansin cerrados. La medida se realizar con el circuito fro y las bombas
paradas, procurando cerrar las llaves de corte del lado de las bombas y del
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circuito anterior al vaso, de forma que ste quede aislado y eliminando la
presin del circuito.
Comprobacin del funcionamiento automtico de las bombas de la
instalacin: Se colocarn todos los interruptores de accionamiento en posicin
automtico.
65
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66
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6.4. LOCALIZACIN Y REPARACIN DE AVERAS
Inicialmente se establece una diferencia entre averas del sistema,
entendiendo por tal a los fallos capaces de impedir el funcionamiento del
mismo o reducir de forma importante su rendimiento, y deterioros o
degradaciones de la instalacin, que si de forma inmediata ni impiden el
funcionamiento del sistema ni afectan a su rendimiento, en breve plazo pueden
inutilizar la instalacin, caso de no ser reparados.
La presencia de averas en el sistema es normalmente detectada con
rapidez por el usuario a travs de los siguientes sntomas:
El rendimiento de la instalacin baja apreciablemente o desaparece, esto
es, con das soleados la temperatura del depsito solar sube poco o no sube, y
el sistema de energa auxiliar, si lo hay, funciona excesivo tiempo.
Aparecen fugas de agua en el circuito.
El sistema de energa auxiliar no arranca y en das sin sol la instalacin
no calienta.
Los recibos de energa auxiliar son excesivos.
La instalacin genera ruidos anormales; bien porque alguna de las
bombas se hace demasiado ruidosa, bien porque se oye hervir el agua de los
colectores.
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7. ANEXO DE CLCULOS
7.1. CLCULO DE LA DEMANDA
Para el clculo de la demanda de ACS que habr en el edificio se
realizarn los clculos segn el apartado 3.1.1 del Documento Bsico HE4 del
Cdigo Tcnico de la Edificacin Contribucin solar mnima de agua caliente
sanitaria donde se da una tabla con el consumo de ACS en funcin del tipo de
edificacin (Demanda de referencia a 60C).
Tabla 1. Demanda de referencia a 60C (Fuente: CTE DB HE4)
En este caso se trata de 176 viviendas y, por tanto, se obtiene un
consumo de referencia de 22 litros de ACS /da y persona a 60C.
Para determinar el nmero de personas por vivienda se utilizar la tabla
que aparece en el apartado 3.1.1 punto 4 del Documento Bsico HE 4 del CTE
donde se dan los valores mnimos de personas por vivienda en funcin del
nmero de dormitorios:
Tabla 2. Personas por vivienda (Fuente: CTE DB HE4)
68
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Se tienen 176 viviendas, 77 viviendas de dos dormitorios (5 de ellas
viviendas para personas con movilidad reducida) y 99 viviendas de tres
dormitorios. Como resultado de los clculos anteriores se obtiene que, en el
edificio, la demanda de ACS ser:
Viviendas Personas
Litros
ACS/persona
Litros
ACS/vivienda
y da
Litros ACS/da
Viviendas 2
dormitorios
77 3 22 66 5082
Viviendas 3
dormitorios
99 4 22 88 8712
TOTAL 13.794 litros de ACS/da
MES Ndas
Consumo de
ACS mensual
Enero 31 427614
Febrero 28 386232
Marzo 31 427614
Abril 30 413820
Mayo 31 427614
Junio 30 413820
Julio 31 427614
Agosto 31 427614
Septiembre 30 413820
Octubre 31 427614
Noviembre 30 413820
Diciembre 31 427614
TOTAL AO 365
5034810 litros
de ACS/ao
69
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7.2. NECESIDAD ENERGTICA
Una vez estimado el consumo de ACS, se calcula cunta energa requiere
su calentamiento desde las condiciones del agua de red hasta su temperatura
final, en nuestro caso 60C.
As pues, la demanda energtica mensual (DE
mes i
) para cada mes (i)
necesaria para calentar el volumen de agua (D
da
) expresado en m
3
/da, se
obtiene mediante la siguiente expresin:
BE
mcs I
_
Kcal
mes
] = B
dia
N
dias mcs I
C
p
( T
ACS
- T
rcd,I
)
Donde:
N
dias mcs I
: Nmero de das del mes i.
T
rcd,I
: Temperatura media del agua de red en el mes i, acudiendo a las
tablas que nos proporciona CENSOLAR se observan las siguientes
temperaturas:
Temperatura media del agua de red (C)
Madrid
6 7 9 11 12 13 14 13 12 11 9 6 10,25
T
ACS
: Temperatura final de calentamiento, en nuestro caso 60 C.
C
p
: Calor especfico del agua, 1 kcal/kgC.
: Densidad del agua, 1000 kg/m
3
.
70
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Por tanto se obtienen los siguientes valores de demanda energtica para
la instalacin:
MES
N
das
mes
T
red
(C)
T
ACS
- T
red
(C)
Q MES
DE
MES
(Kcal)
DE
MES
(MWh)
D
da
N
das mes
(litros)
ENERO 31 6 54 427614 23091156 26785,74
FEBRERO 28 7 53 386232 20470296 23745,54
MARZO 31 9 51 427614 21808314 25297,64
ABRIL 30 11 49 413820 20277180 23521,53
MAYO 31 12 48 427614 20525472 23809,55
JUNIO 30 13 47 413820 19449540 22561,47
JULIO 31 14 46 427614 19670244 22817,48
AGOSTO 31 13 47 427614 20097858 23313,52
SEPTIEMBRE 30 12 48 413820 19863360 23041,50
OCTUBRE 31 11 49 427614 20953086 24305,58
NOVIEMBRE 30 9 51 413820 21104820 24481,59
DICIEMBRE 31 6 54 427614 23091156 26785,74
TOTAL ANUAL 365 5034810 250402482 290466,88
MEDIA ANUAL 419567,5 20866873,5 24205,57
La necesidad calorfica media de nuestra instalacin ser de 24264 MWh.
71
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7.3. ZONA CLIMTICA
Para la determinacin de la radiacin solar se han tenido en cuenta la
figura 3.1 y la tabla 3.2 del apartado 3.1.2.del DB HE del CTE donde se
marcan los lmites de zonas homogneas a efectos de la exigencia. Las zonas
se han definido teniendo en cuenta la Radiacin Solar Global media diaria
anual sobre superficie horizontal (H), tomando los intervalos que se relacionan
para cada una de las zonas como se indica a continuacin:
Figura 1. Zonas climticas (Fuente: CTE DB HE4)
Tabla 3. Radiacin solar global (Fuente: CTE DB HE4)
LEGANS
Zona Climtica IV
72
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De acuerdo con esto, nuestra instalacin estar ubicada en el trmino
municipal de Legans (Madrid) con una latitud 40,343 y longitud -3,785 y
quedar por tanto enmarcada dentro de la zona climtica IV, con lo cual la
radiacin solar media diaria anual sobre una superficie horizontal estar entre
16,6 MJ/m
2
y 18 MJ/m
2
o lo que es lo mismo 4,6 kWh/m
2
y 5 kWh/m
2
.
Se realiza la comprobacin a partir de los datos de radiacin solar global
incidente sobre superficie horizontal suministrados por la base de datos de
radiacin solar del IDAE (tomados a su vez de la International H-World
Database de CENSOLAR):
MES
Radiacin solar sobre superficie horizontal
(kWh/m
2
/da)
Enero 2,00
Febrero 2,71
Marzo 4,47
Abril 5,11
Mayo 6,52
Junio 7,24
Julio 7,35
Agosto 6,45
Septiembre 4,99
Octubre 3,37
Noviembre 2,15
Diciembre 1,62
AO 4,51
Cabe destacar que existen diferencias significativas entre los datos
ofrecidos por las diferentes bases de datos que se pueden encontrar en el
mundo, esto puede deberse a distintas causas como el procedimiento y los
equipos empleados para la obtencin de dichos datos o el periodo de
adquisicin de los datos que tambin es distinto en todos los casos lo cual
ahonda en la aleatoriedad de la radiacin solar que alcanza la superficie
terrestre.
73
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Por tanto, en este caso daremos prioridad al CTE, sabiendo que con los
datos del IDAE nos da un valor que correspondera a la zona climtica III pero
muy prxima al intervalo de la zona climtica IV, adems, como comentaremos
posteriormente, la zona climtica afectar a la contribucin solar mnima que
deberemos cubrir con la instalacin solar, y sta no variar, para el caso que
nos compete, de ser zona climtica III o IV.
Finalmente, se decide seguir el criterio del CTE, por tanto, la instalacin
est enmarcada en la zona climtica IV.
74
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7.4. COBERTURA SOLAR MNIMA
Para la determinacin de la contribucin solar mnima se ha tenido en
cuenta el punto 2.1 del DB HE 4 del CTE. En este apartado se define la
contribucin solar mnima anual como la fraccin entre los valores anuales de
la energa solar aportada a la demanda y la demanda energtica anual,
obtenidos a partir de los valores mensuales.
El CTE impone un porcentaje de cobertura solar mnima para el caso de
que la fuente auxiliar de apoyo sea de gas natural, gasleo, propano u otras, o
sea por efecto joule. Dicho porcentaje es funcin de la demanda total de ACS y
de la zona climtica a la que pertenezca el edificio (Tablas 3 y 4).
Tabla 5. Contribucin solar mnima en %. Caso general
Tabla 4. Contribucin solar mnima en %. Caso Efecto Joule
Para el caso de las viviendas objeto del proyecto tenemos una demanda
total de ACS, segn los clculos realizados, de 13.794 litros de ACS/da y la
zona en la que se encuentra el edificio es una zona climtica de categora IV,
sabiendo que la fuente de energa de apoyo entrar dentro del caso general,
la cobertura solar mnima ser del 70%.
75
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El dimensionado de la instalacin estar limitado por el cumplimiento de la
condicin de que en ningn mes del ao la energa producida por la instalacin
podr superar el 110 % de la demanda energtica y en no ms de tres meses
seguidos el 100 %.
En el caso de que esto suceda se adoptar cualquiera de las siguientes
medidas:
- Dotar a la instalacin de la posibilidad de disipar dichos excedentes (a
travs de equipos especficos o mediante circulacin nocturna del
circuito primario).
- Tapado parcial del campo de captadores.
- Vaciado parcial del campo de captadores
Desvo de los excedentes energticos a otras aplicaciones existentes
76
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7.5. PRDIDAS POR ORIENTACIN E INCLINACIN
El CTE marca un procedimiento para la determinacin de las perdidas por
orientacin e inclinacin en funcin del ngulo de inclinacin y del ngulo
acimut. Estas prdidas deben estar por debajo de unos valores mximos
impuestos por el CTE.
El ngulo de inclinacin () definido como el ngulo que forma la
superficie de los mdulos con el plano horizontal. Su valor es 0 para mdulos
horizontales y 90 para verticales.
ngulo de acimut () definido como el ngulo entre la proyeccin sobre el
plano horizontal de la normal a la superficie del mdulo y el meridiano del lugar.
Valores tpicos son 0 para mdulos orientados al sur, -90 para mdulos
orientados al este y +90 para mdulos orientados al oeste.
Colocaremos los captadores en la azotea de las viviendas sobre unos
soportes con una inclinacin de = 35 (la ptima para nuestra instalacin) y
orientacin sur, (ngulo de acimut, = 0).
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Para el clculo de las perdidas por orientacin e inclinacin el CTE nos da
la figura siguiente, en la que entrando con el ngulo acimut y el ngulo de
inclinacin obtenemos el porcentaje de energa respecto al mximo como
consecuencia de las prdidas.
Como se puede observar en la figura, no se producir ninguna prdida
debida a la orientacin e inclinacin de nuestros paneles al haber colocado
estos es sus posiciones ptimas.
78
INSTALACIN SOLAR TRMICA EN
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7.6. PRDIDAS POR SOMBRAS
En primer lugar se calculan las distancias mnimas entre filas de
captadores y con los objetos circundantes a los paneles, tanto las torres de
refrigeracin como el peto.
Conociendo la longitud del panel en su lado vertical (l) y la inclinacin (),
por simples reglas de trigonometra se puede determinar la distancia (d min)
entre paneles u otros objetos que garantiza que al medio da del da del ao
con el Sol ms bajo (solsticio de invierno), la sombra de dicho panel u objeto no
alcanza al siguiente panel.
La ecuacin que permite calcular la elevacin del sol a cualquier hora del
da, cualquier da del ao, en un lugar de latitud dada:
scny
s
= scno scn + coso cos cos
Donde:
o: declinacin solar (-23,45 para el solsticio de invierno)
: latitud del lugar (40 para Legans)
: hora (0 para el medioda)
Por tanto, se obtiene:
scny
mn
= scn (-2S,4S) scn(4u) + cos (-2S,4S) cos (4u)
scny
mn
= u,44697S = y
mn
= 26,SS
Una vez hemos obtenido la elevacin mnima del sol (min) estamos en
disposicin de obtener las distancias mnimas de separacin de los paneles
con todos los objetos circundantes y entre las distintas filas.
79
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Las dimensiones de los paneles escogidos y de los obstculos son las
siguientes:
Panel Saunier Duval SRV 2.3 Peto Torres de refrigeracin
Altura de 1 m Altura de 2,05 m
Distancia entre filas de paneles:
J
mnpuncIcs
=
l scn[
tony
mn
+l cos[ =
2,uSS scnSS
ton26,SS
+2,uSS cosSS = 4 m
80
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Distancia al peto:
J
mnpcto
=
b
pcto
tony
mn
=
1
ton26,SS
= 2 m
Distancia a las torres de refrigeracin:
J
mntocs c]g
=
b
tocs c]g
tony
mn
=
2,uS
ton26,SS
= 4,1 m
81
INSTALACIN SOLAR TRMICA EN
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Ahora trazamos las reas en las que habr sombras para evitar colocar
los paneles en lugares con elevado porcentaje de prdidas por sombreado:
En las primeras horas del da al estar el sol en su punto ms bajo se
pueden provocar sobras sobre los paneles, para calcularlas se compara el
perfil de obstculos que afecta a la superficie de estudio con el diagrama de
trayectorias del sol que proporciona el Pliego de Condiciones del IDAE.
Para llevar a cabo este mtodo de clculo y obtener el perfil de obstculos
se deben posicionar los principales obstculos que afectan a la superficie, en
trminos de sus coordenadas de posicin de azimut (ngulo de desviacin con
respecto a la direccin sur) y elevacin (ngulo de inclinacin con respecto al
plano horizontal).
82
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Se han introducido los datos de obstculos en un programa de clculo de
prdidas por sombras obteniendo como resultado unas prdidas mximas del
1,5% por sombreado en las horas del da en las que el sol est ms bajo.
El CTE impone que la orientacin e inclinacin del sistema generador y
las posibles sombras sobre el mismo sern tales que las prdidas sean
inferiores a los lmites de la siguiente tabla:
Se comprueba que se cumplen los lmites impuestos por el Cdigo
Tcnico de la Edificacin.
83
INSTALACIN SOLAR TRMICA EN
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7.7. CONTRIBUCIN DE LA INSTALACIN SOLAR
El mtodo f-chart permite realizar el clculo de la contribucin solar de un
sistema y de su rendimiento medio, a partir de los valores mensuales de las
diferentes variables estudiadas (demanda de agua, temperatura de agua de
red, radiacin solar y temperatura ambiente media durante el da).
Se definen dos parmetros adimensionales D
1
y D
2
, relacionados con la
energa absorbida por los captadores y con la energa perdida,
respectivamente. Estos parmetros sirven para el clculo de la fraccin solar
mensual f
mes
mediante la siguiente expresin.
mex
= 1, 29 D
1
- , 5 D
2
- , 245 D
1
2
+ , 18 D
2
2
+ . 215 D
1
3
1
: expresa la relacin entre la energa absorbida por el captador y la
demanda energtica mensual del sistema, DE
mes
.
1
=
E
ubsobdu
E
mcs
=
S
C
p
0
HAI FC
nt
0
dm
N
dius mcs
E
mcs
2
: expresa la relacin entre las prdidas de energa del captador, para
una determinada temperatura y esa misma demanda energtica mensual del
sistema.
2
=
E
pcddu
E
mcs
=
S
C
K
gIobuI
FC
nt
(1uu -I
umb
) FC
ucum
FC
ACS
24 N
dius mcs
E
mcs
Una vez calculada la fraccin solar anual, se obtiene la energa solar til
aportada como:
FU
xu|ar,mex
=
mex
DF
mex
84
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Realizando el mismo clculo para cada mes del ao, se obtiene
finalmente la fraccin solar anual, que es la que evala el CTE DB HE4 como
contribucin solar mnima:
=
FU
xu|ar,mex
12
mex=1
DF
mex
12
mex=1
Por ltimo, junto a la fraccin solar, debe calcularse el rendimiento medio
anual de la instalacin, tal y como prescribe el CTE. Se obtiene como el
cociente entre la energa solar til aportada al agua y la radiacin solar
incidente sobre los captadores, multiplicada por la superficie de captacin. Se
puede calcular en valores mensuales o en media anual:
q
x|xtema,mex
=
FU
xu|ar,mex
S
C
6
dm
N
diax-mex
q
x|xtema,au
=
(FU
xu|ar,mex
)
12
mex=1
(S
C
6
dm
N
diax-mex
)
12
mex=1
Sabiendo esto, se procede a calcular la contribucin solar mnima para
nuestra instalacin.
Para ello, necesitaremos conocer el volumen de acumulacin, el cual, se
establecer en 15000 litros (3 depsitos de 5000 litros cada uno), superior a la
demanda de ACS.
Para este volumen de acumulacin, el CTE DB HE4 establecer unos
lmites superior e inferior para la superficie de captacin segn la siguiente
frmula:
Su l m
2
<
I
ucum-soIu
S
c
< 18u l m
2
S
C MAX
= V
acum solar
/ 50
= 300 m
2
S
C MIN
= V
acum solar
/ 180
= 83,33 m
2
En este caso se colocarn 120 paneles con una superficie de captacin
de 282,24 m
2
.
85
INSTALACIN SOLAR TRMICA EN
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7.7.1. Parmetro D
1
:
Como se observa en la frmula, para el clculo de D
1
debemos conocer
antes la energa absorbida y la demanda energtica para cada mes del ao.
1
=
E
ubsobdu
E
mcs
La energa absorbida para cada mes se calcula como:
E
ubsobdu
= S
C
p
0
HAI FC
nt
0
dm
N
dius mcs
Se extraen de las caractersticas de los captadores elegidos (Saunier
Duval SRV 2.3) los siguientes datos: S
C
= 2,352 m
2
; p
0
= 0,790
El modificador del ngulo de incidencia (MAI) y el factor de correccin del
conjunto captador intercambiador (FC
int
) son valores constantes:
HAI = u,96 (Superficie transparente sencilla).
FC
nt
= u,9S (Valor recomendado por pliego de condiciones del IDAE).
0
dm
: Irradiacin solar diaria de ese mes para la inclinacin y orientacin
de los captadores que se calcula a partir de Gdi (0) y los coeficientes K de
inclinacin que nos da el IDAE.
MES
H
DA
(Gdi(0)
(MJ/mda)
K
INCLINACIN
MES
K
ORIENTACIN
K
SOMBRAS
K
TOTAL MES
EI
MES
((Gdi())
(KWh/m)
Enero 6,7 1,37 1 0,985 1,3495 77,86
Febrero 10,6 1,28 1 0,985 1,2608 103,95
Marzo 13,6 1,17 1 0,985 1,1525 134,96
Abril 18,8 1,06 1 0,985 1,0441 163,58
Mayo 20,9 0,98 1 0,985 0,9653 173,73
Junio 23,5 0,95 1 0,985 0,9358 183,25
Julio 26,0 0,98 1 0,985 0,9653 216,12
Agosto 23,1 1,07 1 0,985 1,0540 209,65
Septiembre 16,9 1,21 1 0,985 1,1919 167,85
Octubre 11,4 1,37 1 0,985 1,3495 132,47
Noviembre 7,5 1,47 1 0,985 1,4480 90,50
Diciembre 5,9 1,45 1 0,985 1,4283 72,56
TOTAL ANUAL 184,9 1726,47
MEDIA ANUAL 15,4 143,87
86
INSTALACIN SOLAR TRMICA EN
EDIFICIO DE VIVIENDAS
UNIVERSIDAD SAN PABLO CEU
PROYECTO FIN DE MSTER
Por lo tanto, la E
absorbida
en la instalacin ser, para cada mes del ao:
N de paneles
MES
EI
MES
Gdi()
(KWh/m)
EA
MES
(KWh)
Enero 77,86 15831,84
120
Febrero 103,95 21137,23
Marzo 134,96 27444,84
Superficie de apertura
del captador
Abril 163,58 33262,83
Mayo 173,73 35327,12
2,352
Junio 183,25 37263,78
Julio 216,12 43947,62
Rendimiento ptico Agosto 209,65 42631,60
0,79 Septiembre 167,85 34132,46
MAI Octubre 132,47 26937,75
0,96 Noviembre 90,50 18402,38
FC int Diciembre 72,56 14755,57
0,95 MEDIA ANUAL 143,87 29256,25
En el apartado 2. Necesidad energtica ya se ha calculado la demanda
energtica para cada mes del ao de la instalacin, por tanto se procede a
calcular el parmetro D
1
con todos los datos obtenidos:
MES EA MES (KWh) DE MES (MWh) D1
Enero 15831,84 26785,74 0,59
Febrero 21137,23 23745,54 0,89
Marzo 27444,84 25297,64 1,08
Abril 33262,83 23521,53 1,41
Mayo 35327,12 23809,55 1,48
Junio 37263,78 22561,47 1,65
Julio 43947,62 22817,48 1,93
Agosto 42631,60 23313,52 1,83
Septiembre 34132,46 23041,50 1,48
Octubre 26937,75 24305,58 1,11
Noviembre 18402,38 24481,59 0,75
Diciembre 14755,57 26785,74 0,55
87
INSTALACIN SOLAR TRMICA EN
EDIFICIO DE VIVIENDAS
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PROYECTO FIN DE MSTER
7.7.2. Parmetro D
2
:
Como se observa en la frmula, para el clculo de D
2
debemos conocer
antes la energa perdida y la demanda energtica para cada mes del ao.
2
=
E
pcddu
E
mcs
Para calcular la energa absorbida para cada mes se utiliza la siguiente
expresin:
E
pcddu
= S
C
K
gIobuI
FC
nt
(1uu -I
umb
) FC
ucum
FC
ACS
24 N
dius mcs
Los datos de los que ya se dispone son S
C
= 2,352 m
2
x 120 paneles =
282,24 m
2
; F
int
= 0,95, N
dias
mes
y T
amb
.
Para hallar el coeficiente global de prdidas (K global) se utiliza la
siguiente expresin, en la que se debe conocer K1 y K2, datos que aporta el
fabricante:
K
gIobuI
= K
1
+Su K
2
= S,791
W
m
2
C
= u,uuS971
Kw
m
2
C
Adems se aplican dos factores de correccin, uno para el acumulador,
FC
acum
, y otro por temperatura del agua, FC
ACS
. Para estos dos parmetros el
pliego del IDAE propone unas ecuaciones empricas, que se muestran a
continuacin:
FC
ucum
= [
v
ccum-sclcr
S
c
75 I m
2
-0,25
(Debe cumplirse que: Su l m
2
<
v
ccum-sclcr
S
c
< 18u l m
2
)
Por tanto, sabiendo que la relacin
v
ccum-sclcr
S
c
=
15000
282,24
= 53,15 l/m
2
y que,
con lo cual se est cumpliendo la condicin, obtenemos:
FC
ucum
= _
1Suuu l 282,24 m
2
7S l m
2
_
-0,25
= 1,u899
FC
ACS
=
11,6+1,181
ACS,min
+3,861
rcd
-2,321
cmb
100-1
cmb
88
INSTALACIN SOLAR TRMICA EN
EDIFICIO DE VIVIENDAS
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PROYECTO FIN DE MSTER
La temperatura de acumulacin mnima, T
Acs,.min
, sern 60C, a
continuacin se muestra la temperatura del agua de red, T
red
, y la temperatura
ambiente, T
amb
, y el clculo de FC
ACS
para cada mes del ao:
Se procede entonces a calcular la energa perdida cada mes del ao:
E
pcddu
= S
C
K
gIobuI
FC
nt
(1uu -I
umb
) FC
ucum
FC
ACS
24 N
dius mcs
FC
acum
N
dias mes
T
amb
(C) FC
ACS
E
perdida
(KWh)
1,0899 31 6 0,975 77388,52
FC
int
28 8 0,988 69304,36
0,95 31 11 1,029 77371,63
K
global
(kW/m
2
C) 30 13 1,089 77392,88
0,003884 31 18 1,060 73436,34
S
c
(m
2
) 30 23 1,029 64741,96
282,24 31 28 0,993 60363,72
31 26 0,976 61022,42
30 21 1,013 65379,41
31 15 1,060 76054,24
30 11 1,029 74875,77
31 7 0,960 75429,32
MES T
Acs,.min
(C)
T
amb
(C)
T
red
(C)
FC
ACS
Enero 60,00 6,00 6,00 0,975
Febrero 60,00 8,00 7,00 0,988
Marzo 60,00 11,00 9,00 1,029
Abril 60,00 13,00 11,00 1,089
Mayo 60,00 18,00 12,00 1,060
Junio 60,00 23,00 13,00 1,029
Julio 60,00 28,00 14,00 0,993
Agosto 60,00 26,00 13,00 0,976
Septiembre 60,00 21,00 12,00 1,013
Octubre 60,00 15,00 11,00 1,060
Noviembre 60,00 11,00 9,00 1,029
Diciembre 60,00 7,00 6,00 0,960
89
INSTALACIN SOLAR TRMICA EN
EDIFICIO DE VIVIENDAS
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PROYECTO FIN DE MSTER
Finalmente se procede a calcular el parmetro D
2
con todos los datos:
MES E
perdida
(KWh) DE
mes
(KWh) D
2
Enero 77388,52 26786 2,89
Febrero 69304,36 23746 2,92
Marzo 77371,63 25298 3,06
Abril 77392,88 23522 3,29
Mayo 73436,34 23810 3,08
Junio 64741,96 22561 2,87
Julio 60363,72 22817 2,65
Agosto 61022,42 23314 2,62
Septiembre 65379,41 23041 2,84
Octubre 76054,24 24306 3,13
Noviembre 74875,77 24482 3,06
Diciembre 75429,32 26786 2,82
Una vez calculados los parmetros D
1
y D
2
, estamos en disposicin de
hallar la fraccin solar para nuestra instalacin solar para cada mes del ao con
la siguiente expresin:
mcs
= 1,u29
1
- u,u6S
2
- u,24S
1
2
+ u,uu18
2
2
+ u.u21S
1
3
MES D
1
D
2
fmes
Enero 0,59 2,89 0,354
Febrero 0,89 2,92 0,563
Marzo 1,08 3,06 0,673
Abril 1,41 3,29 0,832
Mayo 1,48 3,08 0,874
Junio 1,65 2,87 0,956
Julio 1,93 2,65 1,067
Agosto 1,83 2,62 1,036
Septiembre 1,48 2,84 0,887
Octubre 1,11 3,13 0,683
Noviembre 0,75 3,06 0,462
Diciembre 0,55 2,82 0,327
90
INSTALACIN SOLAR TRMICA EN
EDIFICIO DE VIVIENDAS
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PROYECTO FIN DE MSTER
Ahora, se calcula la energa til mensual, para ello tendremos en cuenta
como mucho el 100% de la contribucin mensual, ya que si superamos el
100% esa energa no es til, es decir, no es aprovechada:
Eu
soIu,mcs
=
mcs
E
mcs
(si f
mes
> 1 ; EU
solar, mes
= DE
mes
)
MES fmes DE
mes
(KWh)
EU solar,mes
(KWh)
Enero 0,35 26785,74 9489,49
Febrero 0,56 23745,54 13359,84
Marzo 0,67 25297,64 17037,31
Abril 0,83 23521,53 19561,02
Mayo 0,87 23809,55 20816,08
Junio 0,96 22561,47 21577,18
Julio 1,07 22817,48 22817,48
Agosto 1,04 23313,52 23313,52
Septiembre 0,89 23041,50 20429,21
Octubre 0,68 24305,58 16600,71
Noviembre 0,46 24481,59 11315,86
Diciembre 0,33 26785,74 8767,71
TOTAL 290466,88 205085,42
MEDIA 24205,57 17090,45
Se obtiene finalmente la fraccin solar anual, que es la que evala el CTE
DB HE4 como contribucin solar mnima:
=
Eu
soIu,mcs
12
mcs=1
E
mcs
12
mcs=1
=
2uSu8S,42
29u466,88
= u,7u61
= Cunt|huc|on xu|ar: 7, 1 %
91
INSTALACIN SOLAR TRMICA EN
EDIFICIO DE VIVIENDAS
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PROYECTO FIN DE MSTER
Por ltimo, junto a la fraccin solar, debe calcularse el rendimiento medio
anual de la instalacin tal y como prescribe el CTE:
p
sstcmu,mcs
=
Eu
soIu,mcs
S
C
0
dm
N
dius-mcs
MES G
dm
(35) (KW/m2) EU
solar
(KWh)
sistema mes
Enero 77,86 9489,49 43,19%
Febrero 103,95 13359,84 45,54%
Marzo 134,96 17037,31 44,73%
Abril 163,58 19561,02 42,37%
Mayo 173,73 20816,08 42,45%
Junio 183,25 21577,18 41,72%
Julio 216,12 22817,48 37,41%
Agosto 209,65 23313,52 39,40%
Septiembre 167,85 20429,21 43,12%
Octubre 132,47 16600,71 44,40%
Noviembre 90,50 11315,86 44,30%
Diciembre 72,56 8767,71 42,81%
TOTAL 1726,47 205085,42
42,09%
MEDIA 143,87 17090,45
= Rend|m|entu |nxta|ac|on: 42, 9 %
92
INSTALACIN SOLAR TRMICA EN
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PROYECTO FIN DE MSTER
7.9. TABLA RESUMEN DE ENERGAS
Aqu se muestra una tabla con el resumen de energas:
Mes
Demanda
energtica
mensual
Energa
incidente
mensual
Energa
absorvida
mensual
Energa
perdida
mensual
Energa
til
mensual
Energa
auxiliar
mensual
Fraccin
solar
mensual
Rendimiento
mensual
DE
mes
(KWh)
EI
mes
Gdi(35)
(KWh/m)
EA
mes
(KWh)
EP
mes
(KWh)
EU
solar
mes
(KWh)
E
aux, mes
(KWh)
f
(%)
sistema mes
(%)
Ene 26786 78 15832 77389 9489 17296 35,4% 43,2%
Feb 23746 104 21137 69304 13360 10386 56,3% 45,5%
Mar 25298 135 27445 77372 17037 8260 67,3% 44,7%
Abr 23522 164 33263 77393 19561 3961 83,2% 42,4%
May 23810 174 35327 73436 20816 2993 87,4% 42,5%
Jun 22561 183 37264 64742 21577 984 95,6% 41,7%
Jul 22817 216 43948 60364 22817 0 106,7% 37,4%
Ago 23314 210 42632 61022 23314 0 103,6% 39,4%
Sep 23041 168 34132 65379 20429 2612 88,7% 43,1%
Oct 24306 132 26938 76054 16601 7705 68,3% 44,4%
Nov 24482 90 18402 74876 11316 13166 46,2% 44,3%
Dic 26786 73 14756 75429 8768 18018 32,7% 42,8%
TOTAL 290467 1726 351075 852761 205085 85381
70,6% 42,1%
MEDIA 24206 144 29256 71063 17090 7115
La norma nos impone cubrir el 70% de la demanda y el porcentaje medio
cubierto por la energa solar es del 70,6 %.
El dimensionado de la instalacin estaba limitado por el cumplimiento de
la condicin de que en ningn mes del ao la energa producida por la
instalacin podra superar el 110 % de la demanda energtica y en no ms de
tres meses seguidos el 100 %. Se comprueba que nicamente en 2 meses se
supera ligeramente el 100% con lo que cumplimos la condicin.
93
INSTALACIN SOLAR TRMICA EN
EDIFICIO DE VIVIENDAS
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PROYECTO FIN DE MSTER
7.10. HISTOGRAMA ENERGTICO MENSUAL
A continuacin se muestra un grfico donde viene representada la
energa mensual necesaria para ACS y la energa solar efectiva mensual:
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
E
n
e
r
o
F
e
b
r
e
r
o
M
a
r
z
o
A
b
r
i
l
M
a
y
o
J
u
n
i
o
J
u
l
i
o
A
g
o
s
t
o
S
e
p
t
i
e
m
b
r
e
O
c
t
u
b
r
e
N
o
v
i
e
m
b
r
e
D
i
c
i
e
m
b
r
e
Energatil(KWh/mes) Demandaenergtica(KWh/mes)
94
INSTALACIN SOLAR TRMICA EN
EDIFICIO DE VIVIENDAS
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PROYECTO FIN DE MSTER
7.11. AHORRO ECONMICO
Partiendo del precio actual del gas natural (1 KWh = 0.0543 ) que es la
fuente de apoyo de nuestra instalacin podemos calcular el ahorro energtico y
econmico, el cual se recoge en la siguiente tabla resumen:
MES
Ahorro energtico
mensual (KWh)
Ahorro econmico
mensual ()
Enero 9489 515,28
Febrero 13360 725,44
Marzo 17037 925,13
Abril 19561 1.062,16
Mayo 20816 1.130,31
Junio 21577 1.171,64
Julio 22817 1.238,99
Agosto 23314 1.265,92
Septiembre 20429 1.109,31
Octubre 16601 901,42
Noviembre 11316 614,45
Diciembre 8768 476,09
TOTAL AO 205085 11.136,14
MEDIA AO 17090 928,01
95
INSTALACIN SOLAR TRMICA EN
EDIFICIO DE VIVIENDAS
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PROYECTO FIN DE MSTER
7.12. DIMENSIONADO DEL SUBCONJUNTO DE
ALMACENAMIENTO
Se ha obtenido en los clculos realizados en el apartado 7. Contribucin
de la instalacin solar que el volumen de acumulacin idneo para nuestra
instalacin sern 15000 litros.
En nuestro caso habr 3 acumuladores de A.C.S la sala de calderas
conectados a un sistema de captacin comn.
Se escogen acumuladores de la casa BAXIROCA, modelo AS 5000-IN E
(Sin serpentn).
7.13. DIMENSIONADO DEL SUBCONJUNTO DE
TERMOTRANSFERENCIA
7.13.1. Sistema de intercambio.
Segn el punto 3.3.4 del DB-HE del cdigo tcnico apartado 2, para el
caso de intercambiador independiente, la potencia mnima del intercambiador
P, se determinar para las condiciones de trabajo en las horas centrales del
da suponiendo una radiacin solar de 1000 W/m
2
y un rendimiento de la
conversin de energa solar a calor del 50 %, cumplindose la condicin:
Pmin = Suu A
Siendo:
P: potencia mnima del intercambiador [W];
A: el rea de captadores [m].
Sabiendo que la superficie de captacin es igual a 282,24 m
2
por tanto la
potencia de intercambio mnima de la instalacin deber ser de 141120 W.
96
INSTALACIN SOLAR TRMICA EN
EDIFICIO DE VIVIENDAS
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PROYECTO FIN DE MSTER
Se elige, siguiendo este criterio, un intercambiador de la casa
INDELCASA modelo SBH93/50 con una potencia de intercambio de 150.000
kcal/h, es decir, 174419 W cumpliendo as con lo establecido en dicha norma.
7.13.2. Fluido caloportador.
El CTE en el punto 3.2.2.2. proteccin contra heladas del documento
bsico HE-4 dice:
La instalacin estar protegida con un producto qumico no txico cuyo
calor especfico no ser inferior a 3 kJ/kg K, en 5C por debajo de la mnima
histrica registrada con objeto de no producir daos en el circuito primario de
captadores por heladas. Adicionalmente este producto qumico mantendr
todas sus propiedades fsicas y qumicas dentro de los intervalos mnimo y
mximo de temperatura permitida por todos los componentes y materiales de la
instalacin.
Por lo tanto si tenemos en cuenta que el fluido caloportador deber ser
capaz de soportar sin congelarse una temperatura 5 C menor que la mnima
97
INSTALACIN SOLAR TRMICA EN
EDIFICIO DE VIVIENDAS
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PROYECTO FIN DE MSTER
histrica que haya sido registrada en la zona y dado que para la provincia de
Madrid la mnima histrica es de 16 C (dato obtenido del PCT del IDAE),
deberemos calcular la cantidad de anticongelante para 21 C. A partir de las
curvas de congelacin podemos hallar la proporcin en volumen de
propilenglicol.
Por lo tanto tal y como se puede ver en la figura, si usamos propilenglicol
el porcentaje necesario de ste es del 40%.
98
INSTALACIN SOLAR TRMICA EN
EDIFICIO DE VIVIENDAS
UNIVERSIDAD SAN PABLO CEU
PROYECTO FIN DE MSTER
7.13.3. Conducciones.
7.13.3.1. Clculo de la secciones de las tuberas
Para calcular la seccin de la tubera que vamos a emplear, usaremos la
siguiente frmula:
I (m s ) = u,SS4
(l b )
2
(mm
2
)
=
(m
3
s )
S(m
2
)
Calcularemos el dimetro para una velocidad 1m/s; teniendo en cuenta
la prdida de carga, e intentando que esta no sea muy elevada.
Se supone un caudal recomendado por el fabricante de 45 litros por m
2
de
captacin, y se instala una superficie total de captacin de 282,24 m
2
(120
paneles x 2,352 m
2
) con lo que se obtiene que el caudal total ser de 12701
litros.
Conocido el caudal y para una velocidad de 1 m/s se obtiene una seccin
de 3528 mm
2
y por tanto un dimetro de 67,02 mm. Se debe elegir un dimetro
de tubera de cobre normalizado segn la norma UNE-EN 1057 con lo cual se
elige el ms cercano que corresponde con un dimetro interior de 66,7 mm,
esto har aumentar levemente la velocidad y la prdida de carga.
Para el dimetro escogido se obtiene una velocidad de 1,01 m/s.
99
INSTALACIN SOLAR TRMICA EN
EDIFICIO DE VIVIENDAS
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PROYECTO FIN DE MSTER
Para el clculo de los dimetros del resto de tramos de tubera nos
guiaremos por la siguiente figura de elaboracin propia.
Conocido el caudal y aproximando una velocidad de circulacin de 1 m/s
se obtienen los siguientes valores de seccin y por consiguiente de dimetro:
Seccin provisional
(mm
2
)
Dimetro provisional
(mm)
Tramo 1 2352 54,7
Tramo 2 1176 38,7
Tramo 3 941 34,6
Tramo 4 706 30,0
Tramo 5 470 24,5
Tramo 6 235 17,3
Ahora eligiendo el dimetro normalizado ms prximo al provisional segn
norma UNE-EN 1057 se obtienen los siguientes valores de dimetro y
velocidad del fluido:
Caudal (l/h) Dimetro normalizado (mm) Velocidad (m/s)
Montantes 12701 66,7 1,01
Tramo 1 8467 54 1,03
Tramo 2 4234 39 0,99
Tramo 3 3387 33 1,10
Tramo 4 2540 33 0,83
Tramo 5 1693 26 0,89
Tramo 6 847 16 1,17
100
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7.13.3.2. Clculo de las prdidas de carga
Para obtener las prdidas totales tendremos que sumar a las prdidas
lineales (las debidas al rozamiento con las paredes de la tubera), las prdidas
en las singularidades, las prdidas en los colectores y las prdidas en el
intercamiador; se obtienen dichas prdidas totales en mm.c.a mediante la
siguiente expresin:
PJc I0IAIES = (PJc lincol I cqui:olcntc) +PJc singulor + PJc colcctorcs +PJc intcrcombioJor
Las prdidas de carga lineales por metro lineal las obtenemos mediante la
siguiente frmula:
PJc lincolcs (mm. c. o m lincol) =
S78
1,75
4,75
,
Siendo:
Q = Caudal expresado en l/h
D = Dimetro interior expresado en mm
Prdidas lineales Caudal (l/h) Dimetro normalizado mm
Montante 12,43 12701 66,7
Tramo 1 16,68 8467 54
Tramo 2 23,26 4234 39
Tramo 3 34,81 3387 33
Tramo 4 21,04 2540 33
Tramo 5 32,12 1693 26
Tramo 6 95,82 847 16
Las prdidas lineales totales sern:
Prdidas lineales Longitud Prdidas totales mm.c.a
Montante 12,43 50,4 626,67
Tramo 1 16,68 2 33,36
Tramo 2 23,26 96 2233,37
Tramo 3 34,81 14 487,35
Tramo 4 21,04 54 1136,22
Tramo 5 32,12 50 1605,82
Tramo 6 95,82 63 6036,97
TOTAL 12159,76
101
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Las prdidas de carga en las singularidades las obtenemos mediante la
tabla de la norma UNE-EN 1057, en funcin del tipo de accesorio y del
dimetro de la tubera:
ACCESORIOS 8 10 16 20 26 33 39 54 66,7 76,1
Curvade45 0,16 0,2 0,34 0,43 0,47 0,56 0,7 0,83 1 1,18
Codode90 0,29 0,38 0,5 0,63 0,76 1,01 1,32 1,71 1,94 2,01
Curvade90 0,15 0,18 0,33 0,45 0,6 0,84 0,96 1,27 1,48 1,54
Reduccin 0,15 0,2 0,3 0,5 0,65 0,85 1 1,3 2 2,3
Tconfluencia 0,08 0,1 0,15 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
Tderivacin 1,35 1,5 1,68 1,81 1,92 2,4 3 3,6 4,2 4,8
Vlvulaantirretorno 0,15 0,2 0,3 0,55 0,75 1,15 1,5 1,9 2,65 3,4
Vlvuladecompuerta 0,12 0,14 0,18 0,21 0,26 0,36 0,44 0,55 0,69 0,81
Vlvuladeasiento 1 1,1 1,34 1,74 2,28 2,89 3,46 4,53 5,51 6,69
Debemos corregir las prdidas de carga para adaptarlas al fluido
caloportador, el cual es ms viscoso que el agua, por lo que a las prdidas en
los tramos rectos, les sumamos un 30% ms.
102
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Se tienen en cuenta los siguientes accesorios:
ACCESORIO UNIDADES
PRDIDA
SINGULAR
PRDIDA
SINGULAR
TOTAL
M
O
N
T
A
N
T
E
S
=
6
6
,
7
m
m
Vlvulas de compuerta 4 0,69 2,76
Vlvulas antirretorno 1 2,65 2,65
Tes de derivacin 1 4,2 4,2
Tes de confluencia 1 0,7 0,7
Codos de 90 4 1,94 7,76
T
R
A
M
O
1
=
5
4
m
m
Vlvulas de compuerta
Vlvulas antirretorno
Tes de derivacin 1 3,6 3,6
Tes de confluencia 1 0,6 0,6
Codos de 90
T
R
A
M
O
2
=
3
9
m
m
Vlvulas de compuerta 2 0,44 0,88
Vlvulas antirretorno
Tes de derivacin 1 3 3
Tes de confluencia 1 0,5 0,5
Codos de 90 2 1,32 2,64
T
R
A
M
O
3
=
3
3
m
m
Vlvulas de compuerta
Vlvulas antirretorno
Tes de derivacin 1 2,4 2,4
Tes de confluencia 1 0,4 0,4
Codos de 90
T
R
A
M
O
4
=
3
3
m
m
Vlvulas de compuerta
Vlvulas antirretorno
Tes de derivacin 1 2,4 2,4
Tes de confluencia 1 0,4 0,4
Codos de 90
T
R
A
M
O
5
=
2
6
m
m
Vlvulas de compuerta
Vlvulas antirretorno
Tes de derivacin 1 1,92 1,92
Tes de confluencia 1 0,3 0,3
Codos de 90
T
R
A
M
O
6
=
1
6
m
m
Vlvulas de compuerta 10 0,18 1,8
Vlvulas antirretorno
Tes de derivacin
Tes de confluencia
Codos de 90 2 0,5 1
TOTAL 39,91 mm.c.a
Corrigiendo las prdidas debido a la viscosidad del fluido caloportador resultarn
unas prdidas singulares totales de 51,88 mm.c.a
103
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Las prdidas del panel se obtienen de la grfica que nos proporciona el
fabricante a partir del caudal, en este caso resultarn unas prdidas de carga
de 50 mbar por panel, teniendo en cuenta que las prdidas a tener en cuenta
sern las del circuito ms desfavorable, los paneles que producirn prdidas en
este caso sern 1 por cada bancada con lo que las prdidas de carga debidas
a los captadores sern igual a 50x5 mbar = 250 mbar, es decir,
aproximadamente 2500 mm.c.a.
Se supone una prdida mxima en el intercambiador de 3 m.c.a, es decir,
3000 mm.c.a.
Finalmente se suman todas las prdidas de carga obteniendo un total de
prdidas de carga a vencer en nuestro circuito de 17699,67 mm.c.a.
7.13.4. Bombas de circulacin
El electrocirculador que elijamos deber ser capaz de suministrar esta
cada de presin con un margen suficiente, en torno del 20%, para prevenir
futuras prdidas de rendimiento del mismo. Es decir, deber proveer una
presin de al menos 17,7 m.c.a, para un caudal de 12701 l/h, es decir,
12,70_m
3
/h.
104
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Seleccionaremos el electrocirculador SC-80-H de Roca, como se puede
observar en la curva caracterstica, trabajar a 2750 rpm.
7.13.5. Vaso de expansin
Para el clculo del vaso de expansin, usaremos la norma UNE 100155.
I0IuHEN I. E. = I. CIRCuII0 C0EFIC. EXPANSI0N C0EFIC. PRESI0NES
C0EFIC. PRESI0NES =
P
P -Pi
Donde:
Pf: Presin mxima de funcionamiento.
Pi: mnima de funcionamiento.
Para el clculo del coeficiente de expansin, seguiremos las indicaciones
de la norma UNE 100.155, la cual nos da una frmula vlida para temperaturas
comprendidas entre 30C y 120C, ambas incluidas, para el clculo de este
coeficiente.
Cc = (S,24t
2
+1u2,1St -27u8,S) 1u
-6
= u,uS62
Siendo:
T: Temperatura mxima de funcionamiento del agua en el circuito. (En
nuestro caso estimamos una temperatura mxima de 120C).
Segn UNE 100.155, como en nuestro caso el fluido caloportador no es
agua, sino que es agua ms anticongelante, tendremos que corregir el
coeficiente de expansin multiplicndolo por un factor corrector.
Fc = o (1,8t +S2)
b
o = -u,u1S4 (0` -14S,8 0 +1918,2)
b = S,S 1u
-4
(0` -94,S7 0 +Suu)
105
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Siendo:
G: % de glicol en agua (40%).
T: Temperatura mxima de funcionamiento del agua en el circuito. (En
nuestro caso estimamos una temperatura mxima de 120C).
Finalmente tendremos:
- Concentracin glicol = 40%
- a = 29,933
- b = -0,589
- Fc = 1,164 Ce = 1,164 X 0,0562 = 0,065
A continuacin, con la longitud de la tubera y el dimetro de la misma,
obtenemos la capacidad del fluido contenida en ella; sumando este volumen,
ms el contenido del intercambiador, ms el contenido en los paneles,
obtenemos el volumen total de nuestra instalacin que ser igual a 1122 litros.
En la norma UNE 100.155 se dice el volumen del vaso de expansin ser
igual, al menos, al 6% del volumen total de agua de la instalacin, luego
comprobaremos que el volumen que obtuvimos supere este valor, sino,
pondremos un vaso de al menos ese 6%.
Finalmente, para obtener el volumen del vaso de expansin:
VOLUMEN V.E. = Volumen instalacin (l) Ce Cp = 120,43 litros
Se escoge un vaso de expansin de Roca de 200 litros para estar del lado
de la seguridad.
106
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7.13.6. Aislamientos
Siguiendo las indicaciones del RITE deberemos poner un espesor de
aislamiento determinado para cada tramo.
Para conducciones interiores y fijndonos en la tabla siguiente,
correspondiente del RITE, el valor del espesor ser de 20 mm.
Fluido interior caliente
Dimetro exterior
(mm) (*)
Temperatura del fluido (C) (**)
40 a 65 66 a100 101 a 150 151 a 200
D 35 20 20 30 40
35 < D 60 20 30 40 40
60 < D 90 30 30 40 50
90 < D 140 30 40 50 50
140 < D 30 40 50 60
Tabla de espesores mnimos
(*) Dimetro exterior de la tubera sin aislar.
(**) Se escoge la temperatura mxima en la red.
Si bien estos clculos estn realizados para materiales con una
conductividad trmica a 20C de 0,040 W/(mK), si queremos calcular el
espesor de los mismos para otros valores, segn el RITE, deberemos aplicar la
frmula de correccin correspondiente.
.
107
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8. CARACTERSTICAS TCNICAS DE LOS
MATERIALES
8.1. PANEL SAUNIER DUVAL SRV 2.3
108
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8.2. ACUMULADOR BAXIROCA AS 5000-IN
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8.3. INTERCAMBIADOR INDELCASA SB93H/50
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8.4. VASO DE EXPANSIN DE 200 LITROS VASOFLEX
115
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9. CONCLUSIN
A la vista de lo expuesto en este proyecto, se considera que la instalacin
objeto del mismo rene todos los requisitos de seguridad exigidos y puede
cumplir con garanta el fin para el que ha sido diseada, por lo que se espera la
correspondiente aprobacin del Organismo Territorial Competente.
116
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ESTUDIO DE
SEGURIDAD Y
SALUD
117
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II. ESTUDIO BSICO DE SEGURIDAD Y SALUD
INDICE
1. OBJETO DEL ESTUDIO BSICO DE SEGURIDAD Y SALUD ............... 118
2. DESCRIPCIN DEL EMPLAZAMIENTO Y LA OBRA ............................ 119
3. INSTALACIONES PROVISIONALES Y ASISTENCIA SANITARIA ......... 120
5. MAQUINARIA DE OBRA ......................................................................... 121
6. MEDIOS AUXILIARES ............................................................................. 121
7. RIESGOS LABORALES EVITABLES COMPLETAMENTE ..................... 122
8. RIESGOS LABORALES NO EVITABLES COMPLETAMENTE .............. 122
9. RIESGOS LABORALES ESPECIALES ................................................... 125
10. CONCLUSIN ........................................................................................ 125
118
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1. OBJETO DEL ESTUDIO BSICO DE SEGURIDAD Y
SALUD
El presente Estudio Bsico de Seguridad y Salud est redactado para dar
cumplimiento al Real Decreto 1627/1997 de 24 de octubre, por el que se
establecen disposiciones mnimas de seguridad y salud en las obras de
construccin, en el marco de la Ley 31/1995 de 8 de noviembre, de Prevencin
de Riesgos Laborales.
De acuerdo en el artculo 3 del R.D. 1627/1997, si en la obra interviene
ms de una empresa, o una empresa y trabajadores autnomos, o ms de un
trabajador autnomo, como ocurre en este caso, el Promotor deber designar
un Coordinador en materia de Seguridad y Salud durante la ejecucin de la
misma. Esta designacin deber ser objeto de un contrato expreso.
De acuerdo con el artculo 7 del citado R.D., el objeto del Estudio Bsico
de Seguridad y Salud es servir de base para que el contratista elabore el
correspondiente Plan de Seguridad y Salud en el Trabajo, en el que se
analizarn, estudiarn, desarrollarn y completarn las previsiones contenidas
en este documento, en funcin de su propio sistema de ejecucin de la obra.
119
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2. DESCRIPCIN DEL EMPLAZAMIENTO Y LA OBRA
En la tabla siguiente se indican las principales caractersticas y
condicionales del emplazamiento donde se realizar la obra.
DATOS DEL EMPLAZAMIENTO
Accesos a la obra Buenos.
Topografa del terreno Ligeramente inclinado, suelo urbano.
Locales colindantes
La parcela se encuentra rodeada de
carreteras y otros edificios.
Suministro de energa elctrica. Desde caseta provisional de obra.
Suministro de agua. Desde caseta provisional de obra.
En la tabla siguiente se indican las caractersticas generales de la obra a
que se refiere el presente Estudio Bsico de Seguridad y Salud, y se describen
brevemente las fases de que consta:
DESCRIPCIN DE LA OBRA Y SUS FASES
Instalaciones
Instalacin solar: de cobre, paneles en cubierta y
acumuladores en sala de calderas.
120
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3. INSTALACIONES PROVISIONALES Y ASISTENCIA
SANITARIA
De acuerdo con el apartado 15 del Anexo 4 del R.D. 1627/97, la obra
dispondr de los servicios higinicos que se indican en la tabla siguiente:
SERVICIOS HIGINICOS
X Vestuarios con asientos y taquillas individuales, provistas de llave.
X Lavabos con agua fra, agua caliente y espejo.
X Duchas con agua fra y caliente.
X Retretes.
OBSERVACIONES: La utilizacin de los servicios higinicos ser no
simultnea en caso de haber operarios de distintos sexos.
De acuerdo con el apartado A 3 del Anexo VI del R.D. 486/97, la obra
dispondr del material de primeros auxilios que se indica en la tabla siguiente,
en la que se incluye adems la identificacin y las distancias a los centros de
asistencia sanitaria ms cercanos:
PRIMEROS AUXILIOS Y ASISTENCIA SANITARIA
NIVEL DE ASISTENCIA NOMBRE Y UBICACIN
DISTANCIA
APROX.(Km).
Primeros auxilios Botiqun porttil En la obra
Asistencia primaria
(Urgencias)
Centro de Salud Mara
Jess Hereza
< 1 Km.
Asistencia especializada
(Hospital)
Hospital Severo Ochoa 2,6 Km.
OBSERVACIONES:
121
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5. MAQUINARIA DE OBRA
La maquinaria que se prev emplear en la ejecucin de la obra se indica
en la relacin (no exhaustiva) de la tabla adjunta:
MAQUINARIA PREVISTA
Gra torre automontante Hormigoneras
X Montacargas X Camiones
Maquinaria para movimiento de
tierras
X Soldadura autgena
Vibrador de hormign X Cortadura cermica
Sierra cortadora X Radial
OBSERVACIONES:
6. MEDIOS AUXILIARES
En la tabla siguiente se relacionan los medios auxiliares que van a ser
empleados en la obra y sus caractersticas ms importantes:
MEDIOS AUXILIARES
MEDIOS CARACTERSTICAS
X
Andamios tubulares
apoyados.
Debern montarse bajo la supervisin de persona
competente.
Se apoyarn sobre una base slida y preparada
adecuadamente.
Se dispondrn anclajes adecuados a las fachadas.
Las cruces de San Andrs se dispondrn por
ambos lados.
Correcta disposicin de las plataformas de trabajo.
Correcta disposicin de la barandilla de seguridad,
garra intermedia y rodapi.
Correcta disposicin de los accesos a los distintos
niveles de trabajo.
Uso de cinturn de seguridad de sujecin clase A,
Tipo 1 durante el montaje y el desmontaje.
X
Andamios sobre
borriquetas.
La distancia entre apoyos no debe sobrepasar los
3,5 metros.
OBSERVACIONES:
122
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7. RIESGOS LABORALES EVITABLES
COMPLETAMENTE
La tabla siguiente contiene la relacin de los riesgos laborales que
pudiendo presentarse en la obra, van a ser totalmente evitados mediante la
adopcin de las medidas tcnicas que tambin se incluyen:
RIESGOS EVITABLES MEDIDAS TCNICAS ADOPTADAS
Derivados de la rotura de
instalaciones existentes
Neutralizacin de las instalaciones
existentes.
Presencia de lneas elctricas de
alta tensin areas o subterrneas
Corte del fluido, puesta a tierra y
cortocircuito de los cables.
OBSERVACIONES: No se prev ningn riesgo de los descritos, al ser
edificacin nueva.
8. RIESGOS LABORALES NO EVITABLES
COMPLETAMENTE
Este apartado contiene la identificacin de los riesgos laborales que no
pueden ser completamente eliminados, y las medidas preventivas y
protecciones tcnicas que debern adoptarse para el control y la reduccin de
este tipo de riesgos. La primera tabla se refiere a aspectos generales que
afectan a la totalidad de la obra, y la siguiente a una de las fases especficas,
las instalaciones (concretamente la instalacin de calefaccin y A.C.S.), que es
a la que se refiere el proyecto, el cual es objeto de este estudio.
123
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TODA LA OBRA
RIESGOS
X Cadas de operarios al mismo nivel.
X Cadas de objetos sobre operarios.
X Choques o golpes contra objetos.
X Trabajos en condiciones de humedad.
X Contactos elctricos directos o indirectos.
X Cuerpos extraos en los ojos.
X Sobreesfuerzos.
MEDIDAS PREVENTIVAS Y PROTECCIONES
COLETIVAS
GRADO DE
ADOPCIN
X Orden y limpieza de las vas de circulacin de la obra. permanente
X Orden y limpieza de los lugares de trabajo. permanente
X
Recubrimiento, o distancia de seguridad (1m) a lneas
elctricas de baja tensin.
permanente
X Iluminacin adecuada y suficiente (alumbrado de obra) permanente
No permanecer en el radio de accin de las mquinas permanente
X
Puesta a tierra en cuadros, masas y mquinas sin
doble aislamiento
permanente
X Sealizacin de la obra (seales y carteles) permanente
X Extintor de polvo seco, de eficacia 21A-113B permanente
X Evacuacin de escombros frecuente
EQUIPOS DE PROTECCIN INDIVIDUAL (EPIs) EMPLEO
X Cascos de seguridad permanente
X Calzado protector permanente
X Ropa de trabajo permanente
X Ropa impermeable o de proteccin con mal tiempo
X Gafas de seguridad Frecuente
X Cinturones de proteccin del tronco ocasional
MEDIDAS ALTERNATIVAS DE PREVENCIN Y
PROTECCIN
GRADO DE
EFICACIA
No existen
OBSERVACIONES:
124
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FASE: INSTALACIONES
RIESGOS
X Lesiones y cortes en manos y brazos.
X Dermatosis por contacto con materiales.
X Inhalacin de sustancias txicas.
X Quemaduras.
X Golpes y aplastamientos de pies.
X Incendio por almacenamiento de productos combustibles.
X Ambiente pulvgeno.
MEDIDAS PREVENTIVAS Y PROTECCIONES
COLETIVAS
GRADO DE
ADOPCIN
X
Ventilacin adecuada y suficiente (natural o
forzada)
permanente
X
Escalera porttil de tijera con calzos de goma y
tirantes
frecuente
EQUIPOS DE PROTECCIN INDIVIDUAL (EPIs) EMPLEO
X Cascos de seguridad permanente
X Botas de seguridad. permanente
X Ropa de trabajo permanente
X Ropa impermeable o de proteccin Con mal tiempo
X Gafas de seguridad frecuente
X Guantes de cuero o goma. frecuente
X Mascarilla filtrante ocasional
MEDIDAS ALTERNATIVAS DE PREVENCIN Y
PROTECCIN
GRADO DE
EFICACIA
No existen
OBSERVACIONES:
125
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9. RIESGOS LABORALES ESPECIALES
En la siguiente tabla se relacionan aquellos trabajos que siendo
necesarios para el desarrollo de la obra definida en el Proyecto de referencia,
implican riesgos especiales para la seguridad y la salud de los trabajadores, y
estn por ello incluidos en el Anexo II del R.D. 1627/97.
Tambin se indican las medidas especficas que deben adoptarse para
controlar y reducir los riesgos derivados de este tipo de trabajos.
TRABAJOS CON RIEGOS
ESPECIALES
MEDIDAS ESPECFICAS
PREVISTAS
Especialmente graves de cadas de
altura, sepultamientos y hundimientos.
Colocacin de vallas de proteccin
En proximidad de lneas elctricas de
alta tensin, si las hubiere.
No se prevn.
OBSERVACIONES:
10. CONCLUSIN
Con esta exposicin, el Ingeniero Tcnico que suscribe cree
suficientemente satisfecho el cumplimiento del Real Decreto 1627/1997, de 24
de Octubre, por el que se establecen disposiciones mnimas de seguridad y
salud en las obras de construccin, en el marco de la Ley 31/1995 de 8 de
noviembre, de Prevencin de Riesgos Laborales.
126
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MANUAL DE USO Y
MANTENIMIENTO
127
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III. MANUAL DE USO Y MANTENIMIENTO
INDICE
1. INTRODUCCIN ..................................................................................... 128
1.1. Instalaciones de energa solar ............................................................. 130
1.1.1. Uso ................................................................................................ 130
1.1.2. MANTENIMIENTO ......................................................................... 130
128
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1. INTRODUCCIN
El presente manual pretende ser un documento que facilite el correcto uso
y el adecuado mantenimiento del edificio, con el objeto de mantener a lo largo
del tiempo las caractersticas funcionales inherentes a las instalaciones
proyectadas, recogiendo las instrucciones de uso y mantenimiento de las
mismas, de conformidad con lo previsto en el Cdigo Tcnico de la Edificacin
(CTE), aprobado mediante Real Decreto 314/2006, de 17 de marzo; y ms
concretamente con lo previsto en la IT 3 del RITE, aprobado por Real Decreto
1027/2007, de 20 de julio.
Del buen uso dispensado y del cumplimiento de los requisitos de
mantenimiento a realizar, depender en gran medida el inevitable ritmo de
envejecimiento de las instalaciones.
A modo genrico, sobre las instalaciones del edificio objeto proyectadas
en este documento, se tendrn en cuenta los siguientes puntos:
- La propiedad conservar en su poder la documentacin tcnica relativa
al uso para el que han sido proyectadas, debiendo utilizarse nicamente para
tal fin.
- Es aconsejable no manipular personalmente las instalaciones y dirigirse
en todo momento (avera, revisin y mantenimiento) a la empresa instaladora
especfica.
- No se realizarn modificaciones de la instalacin sin la intervencin de
un instalador especializado y las mismas se realizarn, en cualquier caso,
dentro de las especificaciones de la reglamentacin vigente y con la
supervisin de un tcnico competente.
- Se dispondr de los planos definitivos del montaje de todas las
instalaciones, as como de diagramas esquemticos de los circuitos existentes,
con indicacin de las zonas a las que prestan servicio, nmero y caractersticas
de los mismos.
- El mantenimiento y reparacin de aparatos, equipos, sistemas y sus
componentes empleados en las instalaciones, deben ser realizados por
empresas o instaladores-mantenedores competentes y autorizados. Se debe
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disponer de un Contrato de Mantenimiento con las respectivas empresas
instaladoras autorizadas antes de habitar el edificio.
- Existir un Libro de Mantenimiento, en el que la empresa instaladora
encargada del mantenimiento dejar constancia de cada visita, anotando el
estado general de la instalacin, los defectos observados, las reparaciones
efectuadas y las lecturas del potencial de proteccin.
- El titular se responsabilizar de que est vigente en todo momento el
contrato de mantenimiento y de la custodia del Libro de Mantenimiento y del
certificado de la ltima inspeccin oficial.
- El usuario dispondr del plano actualizado y definitivo de las
instalaciones, aportado por el arquitecto, instalador o promotor o bien deber
proceder al levantamiento correspondiente de aqullas, de forma que en los
citados planos queden reflejados los distintos componentes de la instalacin.
- Igualmente, recibir los diagramas esquemticos de los circuitos
existentes con indicacin de las zonas a las que prestan servicio, nmero y
caractersticas de todos los elementos, codificacin e identificacin de cada
una de las lneas, cdigos de especificacin y localizacin de las cajas de
registro y terminales e indicacin de todas las caractersticas principales de la
instalacin.
- En la documentacin se incluir razn social y domicilio de la empresa
suministradora y/o instaladora.
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1.1. INSTALACIONES DE ENERGA SOLAR
1.1.1. Uso
- PRECAUCIONES
Se evitarn las agresiones contra los captadores.
- PRESCRIPCIONES
El usuario mantendr las condiciones de seguridad especificadas en el
proyecto del mismo y se pondr en contacto con el Servicio de Mantenimiento
ante la aparicin de cualquier anomala.
- PROHIBICIONES
No manipular ningn elemento de la instalacin.
No limpiar los cristales del captador con productos agresivos.
1.1.2. MANTENIMIENTO
- POR EL USUARIO
La propiedad deber poseer un contrato de mantenimiento con una
empresa autorizada que se ocupe del mantenimiento peridico de la
instalacin, de manera que el usuario nicamente deber realizar una
inspeccin visual peridica de los parmetros funcionales principales de la
instalacin.
- POR EL PROFESIONAL CUALIFICADO
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Revisin anual de la instalacin para instalaciones con superficie de
captacin inferior a 20 m y una revisin cada seis meses para instalaciones
con superficie de captacin superior a 20 m.
El plan de mantenimiento debe realizarse por personal tcnico
competente 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.
El mantenimiento 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.
Inspeccin visual de los siguientes elementos del sistema de captacin
solar:
Cada seis meses:
o Captadores: diferencias sobre el original y entre captadores.
o Cristales: condensaciones y suciedad.
o Juntas: agrietamientos y deformaciones.
o Absorbedor: corrosin y deformaciones.
o Carcasa: deformacin, oscilaciones y ventanas de respiracin.
o Conexiones: aparicin de fugas.
o Estructura: degradacin, indicios de corrosin y apriete de tornillos.
o Comprobaciones en el sistema de acumulacin: Cada ao:
o Depsito: presencia de lodos en el fondo.
o nodos: desgaste y buen funcionamiento.
o Aislamiento: presencia de humedad.
o Control de funcionamiento y limpieza del sistema de intercambio: Cada
ao.
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o Intercambiador de placas y de serpentn.
o Inspeccin visual, control de funcionamiento y otras intervenciones de
los siguientes elementos del circuito hidrulico: Distintas frecuencias.
o Fluido refrigerante, aislamiento, purgador, bomba, vaso de expansin,
sistema de llenado y vlvulas.
o Control de funcionamiento de los siguientes elementos del sistema
elctrico y de control: Cada ao.
o Cuadro elctrico, control diferencial, termostato y sistema de medida.
o Control de funcionamiento de los siguientes elementos del sistema de
energa auxiliar: Cada ao.
o Sistema auxiliar y sondas de temperatura.
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PRESUPUESTO
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IV. PRESUPUESTO
RESUMEN UDS. PRECIO IMPORTE
1. Captadores solares Saunier Duval
SRV 2.3.
Absorbedor de aluminio con tratamiento
altamente selectivo (azul), cubierta de vidrio
solar de seguridad y aislamiento trasero.
Incluida instalacin.
120
900 108.300
2. Depsito interacumulador solar 5000 l.
Depsito interacumulador Baxiroca 5000
litros o similar, sin serpentn de intercambio
de acero vitrificado protegido con equipo de
proteccin permanente y aislado.
Incluida instalacin.
3
5.200 15.600
3. Intercambiador de calor de 50 placas
termosoldadas.
Intercambiador Indelcasa de placas
termosoldadas modelo SB93H/50 o similar.
Incluida instalacin.
1
1.183 1.183
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4. Circulador solar BAXIROCA modelo SC
80 M.
Circulador solar Baxiroca SC 80 M o similar.
Incluida instalacin.
1
1.050 1.050
5. Vaso de expansin cerrado 200 l.
Vaso de expansin cerrado marca
BAXIROCA modelo Vasoflex o similar de
200 litros.
Incluida instalacin.
1
550 550
6. Contador de caloras.
Contador de caloras ISTA incluso
llaves y sondas.
Incluida instalacin.
1
650 650
7. Tubo de cobre UNE-EN 1057.
Tubo de cobre segn UNE EN 1057. De
accesorios, soldadura y soportes, de
dimetros comprendidos entre 16 mm. y
66,7 mm.
Incluida instalacin.
890
3,60 3.204
PRESUPUESTO TOTAL 130.237
El presente presupuesto asciende a un total de ciento treinta mil
doscientos treinta y siete euros.
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PLANOS
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V. PLANOS
INDICE
1. PLANO DE SITUACIN .......................................................................... 138
2. ESQUEMA DE PRINCIPIO ...................................................................... 139
3. PLANOS DE IMPLANTACIN DE EQUIPOS ......................................... 140