Eficiencia en plantas solares

Conocer los elementos básicos de una planta solar, así como su funcionamiento, es de suma importancia para lograr una instalación eficiente y ahorrativa.

Por Oventrop.

Planta termosolar multipropositoLa solar es una de las fuentes de energía más prometedoras, por tal razón, diversos países alrededor del mundo han comenzado a emplear con mayor frecuencia las plantas solares para el abastecimiento de agua caliente y como soporte en sistemas de calefacción.

Una de las ventajas principales de estas plantas solares es que requieren poco mantenimiento y brindan a sus usuarios beneficios económicos, al no depender del alza en los precios del gas. Por último, pero no menos importante, las plantas solares también son fuentes generadoras de empleo, pues se debe recurrir a profesionales para su instalación.

Otro de sus beneficios es que pueden ser readaptadas a los sistemas tradicionales (boilers) para hacer más eficiente su operación; siempre y cuando los componentes de la planta solar a instalar sean suministrados por el mismo proveedor, de tal forma que aseguremos el correcto funcionamiento mediante componentes compatibles.

Obtención de agua caliente
Durante los meses de verano, la energía requerida para la obtención de agua caliente puede ser completamente cubierta si se instala una planta solar térmica.

En el Centro de Europa del 60 al 70 por ciento de la demanda de agua caliente es cubierta mediante las plantas solares. Un sistema solar termal para calentar agua consiste en los siguientes componentes:

1. Campo recolector.

  • Tubos colectores vacíos.
  • Placas planas de alta capacidad.

2. Estación solar.

  • Con un sistema integrado de transporte de calor y las características necesarias de un dispositivo seguro.

3. Cilindro solar  regulador de almacenamiento o cilindro  bivalente de almacenamiento de agua potable.

El agua es calentada por medio del colector de absorción.  El líquido es transferido por la estación de bombeo al intercambiador de calor bajo, por requerimiento del cilindro bivalente de almacenamiento de agua potable.

La bomba de circulación  en el circuito solar es activada solamente por el regulador solar. Si la temperatura en el colector es más alta que en la sección baja del cilindro de almacenamiento, la diferencia de temperatura es detectada por los sensores en el colector y el cilindro bivalente de almacenamiento.

Dependiendo de la diferencia en la temperatura, el rango de flujo del líquido solar es aumentado o reducido.  De esta manera se alcanza un retorno de calor solar y se logran adecuadas temperaturas dentro del cilindro de almacenamiento.

Si la radiación solar no es suficientemente intensa para calentar el agua, la energía requerida deberá ser suministrada por otro sistema de calefacción.

Colectores de placa planaColectores de placa plana

Calentamiento de agua y soporte al sistema de calefacción
El sistema termal solar de calentamiento de agua y soporte al sistema de calefacción consiste en los siguientes componentes:

1. Un campo colector:

  • Tubos colectores vacíos
  • Placas planas de alta capacidad

2. Estación solar

  • Con control integrado para el transporte de calor, éste cuenta con los dispositivos de seguridad necesarios. La caldera existente también se puede bloquear o activar

3. El cilindro de almacenamiento regulador solar y el cilindro de almacenamiento de regulador

La función de una planta de energía solar térmica, para el apoyo del sistema de calefacción, es parecida a la de la planta solar para calentar  agua (descrita con anterioridad). La superficie del colector de una planta de soporte del sistema de calefacción es más grande que la que calienta el agua.

Las plantas solares, correctamente dimensionadas e instaladas, pueden suministrar hasta un 15 a 20 por ciento del total de demanda de energía (preparación de agua caliente y apoyo al sistema de calefacción). El almacenamiento de calor es diferente. Éste se almacena en cilindros reguladores solares y el calentamiento del agua es  llevado a cabo por las estaciones de intercambio de calor.

La integración de los sistemas de calefacción se lleva a cabo con frecuencia por un aumento de la temperatura de retorno del circuito de calefacción.

Si la temperatura en los cilindros de almacenamiento es más alta que la temperatura de retorno de la calefacción, una válvula de desvío de tres vías opera  y conduce de regreso la calefacción a través  del cilindro de almacenamiento donde calienta el agua. Si la temperatura es demasiado baja, el retorno de la calefacción es tibio y se calienta por el sistema de calefacción convencional.

Intercambio de calorIntercambio de calor mediante cilindro bivalente de almacenamiento de agua potable.

1.- Tubos colectores
El tubo colector tiene como fin absorber la luz solar y convertirla en calor. Se puede utilizar para calentar agua potable o agua de la piscina, también como soporte solar del sistema de calefacción y para el proceso de producción de calor.

Debido a sus características hidrónicas, el colector puede ser fijado al edificio (a un techo inclinado o plano de fachada o separado) con una inclinación del eje entre 15 ° y 75 °.

Funcionamiento

  • El calor se transmite al  tubo  a través de la lámina de acero en el interior del tubo de vidrio
  • El líquido en el interior del tubo de calor se evapora, y el vapor se eleva al condensador
  • El calor se emite al medio de transferencia de calor que pasa a través del de intercambio de calor doble tubo (colector) en el que se encuentra el condensador
  • El líquido en el interior del condensador se condensa debido a la salida de calor, fluye de vuelta dentro de la tubería  y se repite el procedimiento

El vacío en el interior del tubo garantiza el máximo aislamiento. La alta calidad de materiales resistentes a la corrosión garantiza una larga vida útil del colector de tubos.

En el caso del tubo colector OKP-10/20, éste ha sido probado por el Instituto Alemán de Normalización (DIN, certificado por Solar Keymark y por las reglas básicas del Illinois Tool Works (ITW). Entre sus cualidades sobresale su capacidad de retorno energético anual de 561 kW h/m2.   El pronóstico del colector se basa en una superficie de apertura de 5 m.

Accesorios necesarios para la instalación

  • Ganchos de tejado para atornillar a los carriles laterales de los colectores de tubos
  • La elección de los ganchos depende de la cubierta del techo
  • Una base de fijación adecuada que pueda absorber las fuerzas emergentes (carga de peso y el viento) es de suma importancia para un uso correcto
  • Dependiendo del viento, haciendo hincapié en la zona, las fuerzas externas pueden afectar a la planta de energía solar térmica y a su sistema de montaje. La duración máxima admisible de los ganchos de tejado depende del viento según  la zona.
  • Los triángulos preensamblados de montaje para un ajuste flexible de la inclinación de un ángulo de  (30° a 60°) permiten una instalación rápida
  • Se necesita un equipo básico para la instalación de un set de extensión
  • El conjunto principal y de extensión están conectados a través de un accesorio de conexión de rieles y cuatro tornillos autorroscantes

2.- Colectores de placa plana
Los colectores de placa plana se pueden utilizar para calentar agua potable y de piscina, así como el agua para apoyo del sistema de calefacción.

Estos colectores pueden montarse horizontal y verticalmente. Además, son adecuados para la instalación en la azotea, integración en el tejado e instalación independiente (instalación de techo plano). Los sistemas de rieles preensamblados, para la instalación en el techo y la cubierta plana,  permiten  una colocación rápida.

El absorber, hecho de aluminio, calienta la hoja de acero y los tubos de cobre están conectados al circuito solar a través de dos conexiones del colector, con G1 / 2 rosca macho.

Los colectores placa plana se conectan entre sí, mediante el uso de tubos corrugados flexibles de acero inoxidable.
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Oventrop
Empresa alemana líder en la manufactura de válvulas de balanceo y controles para servicios industriales. En los últimos años se ha enfocado en el desarrollo de tecnologías ecoamigables y eficientes energéticamente. Entre las soluciones que ofrece a sus clientes, se encuentran productos como: termostatos, actuadores y software para automatización, además de brindar soporte técnico.