SSIISSTTEEMMAASS DDEE EENNEERRGGÍÍAA SSOOLLAARR TTÉÉRRMMIICCAA PPAARRAA CCAAMMPPIINNGGSS

UUUnnnaaa ggguuuíííaaa pppaaarrraaa lllaaa uuutttiiillliiizzzaaaccciiióóónnn dddeee iiinnnssstttaaalllaaaccciiiooonnneeesss dddeee eeennneeerrrgggíííaaa sssooolllaaarrr tttééérrrmmmiiicccaaa eeennn cccaaammmpppiiinnngggsss

Capítulo 1 – Introducción .................................. ...........6 CCaappííttuulloo 11 –– IInnttrroodduucccciióónn .............................................................................................661.1 ¿Por qué usar energía solar? ....................................................6

1.2 ¿Por qué aplicarla en campings? ...............................................7

1.3 El proyecto SOLCAMP..............................................................7

1.3.1 Objetivo y grupos objetivo .......................................... 8

1.3.2 El consorcio............................................................... 8

1.3.3 Actividades ............................................................... 9

Capítulo 2 - Sistemas solares térmicos para Campings .... 10 CCaappííttuulloo 22 -- SSiisstteemmaass ssoollaarreess ttéérrmmiiccooss ppaarraa CCaammppiinnggss ........11002.1 Condiciones básicas ..............................................................10

2.1.1 Irradiación ...............................................................10

2.1.2 Tejado y espacio para la caldera..................................12

2.1.3 Producción de agua caliente .......................................13

2.2 Componentes.......................................................................13

2.2.1 Colectores................................................................13

2.2.2 Circuito solar ............................................................15

2.2.3 Almacenamiento .......................................................16

2.3 Sistemas .............................................................................17

2.3.1 Sistemas por termosifón ............................................18

2.3.2 Sistemas con uno o dos acumuladores solares ..............19

2.3.3 Sistemas con acumulador solar y acumulador para energía de apoyo ................................................................20

Capítulo 3 – Planificación y Dimensionamiento ............... 2 CCaappííttuulloo 33 –– PPllaanniiffiiccaacciióónn yy DDiimmeennssiioonnaammiieennttoo ..............................222223.1 Variables básicas..................................................................22

3.1.1 Fracción Solar y Eficiencia del Sistema .........................22

3.1.2 Orientación del tejado................................................23

3.1.3 Relevancia y gestión de sombras.................................23

3.1.4 Demanda de agua caliente .........................................24

3.2 Dimensionamiento................................................................25

3.2.1 Reglas de cálculo para la superficie del colector y el volumen de almacenamiento ................................................25

3.3 El software T*SOLcamp.........................................................26

3.3.1 Características..........................................................26

3.3.2 Ejemplo de Cálculo....................................................27

Capítulo 4 - Instalación de sistemas termosolares .......... 30 CCaappííttuulloo 44 -- IInnssttaallaacciióónn ddee ssiisstteemmaass tteerrmmoossoollaarreess ....................33004.1 Consejos útiles para el montaje ..............................................30

4.1.1 Montaje de los colectores ...........................................30

4.1.2 Montaje del circuito solar ...........................................33

4.1.3 Montaje de los tanques de almacenamiento ..................34

4.2 Ejecución y mantenimiento de una instalación de ACS ...............35

4.2.1 Procesos previos al inicio de la instalación ....................35

4.2.2 Ejecución de la instalación solar ..................................35

4.2.3 Puesta en marcha de la instalación ..............................37

4.2.4 Pruebas de recepción.................................................38

4.2.4.1. Prueba de estanqueidad.........................................38

4.2.4.2. Prueba de funcionamiento o calentamiento ...............39

4.2.4.3. Prueba de libre dilatación .......................................39

4.2.4.4. Prueba de circulación del fluido ...............................39

4.2.4.5. Pruebas de accesorios ...........................................39

4.2.4.6. Aislamiento de la instalación...................................39

4.2.5 Entrega de la instalación ............................................40

4.2.6 Mantenimiento..........................................................40

Capítulo 5 – Costes y rendimientos .............................. 42 CCaappííttuulloo 55 –– CCoosstteess yy rreennddiimmiieennttooss ............................................................44225.1 Costes específicos del sistema................................................42

5.1.1 Costes de los componentes y de instalación ..................42

5.2 Ayudas y subsidios ...............................................................43

5.3 Balance energético y rendimientos..........................................43

5.4 Costes de generación solar y con combustibles fósiles ...............44

CCCaaapppííítttuuulllooo 111 ––– IIInnntttrrroooddduuucccccciiióóónnn

111...111 ¿¿¿PPPooorrr qqquuuééé uuusssaaarrr eeennneeerrrgggíííaaa sssooolllaaarrr???

Las personas siempre han necesitado de la energía del Sol para su supervivencia. Directa o indirectamente, toda la energía que usamos viene del Sol – irradia 15.000 veces más energía que la que usamos. Las plantas crecen con la radiación del sol, y de esta forma producen alimento para los animales. Plantas y animales que se han descompuesto hace millones de años sin aire, se convierten en aceite, gas y carbón. En otras palabras – los combustibles fósiles que se usan actualmente, representan la energía del Sol que fue almacenada en el pasado. Incluso la energía nuclear viene del Sol – el Uranio que se usa es un producto de la explosión de una estrella (nova) que ocurrió hace mucho tiempo.

El Sol nos da energía de dos formas: luz y calor. La gente ha usado la energía del sol para hacer sus hogares más luminosos y calientes durante siglos. Hoy, un equipamiento especial en hogares diseñados específicamente puede hacer más efectiva la captación de la energía solar para dar luz y calor. Usando la energía solar podemos hacer que nuestras casas sean más confortables, teniendo en cuenta las muchas ventajas que tiene la energía del Sol: disminuir la dependencia de combustibles fósiles, mejora de la calidad del aire, disminuir las emisiones de gas; la producción y el mantenimiento de los sistemas solares estimula nuevos sectores de trabajo y el desarrollo de empresas. Y, muy importante, el Sol no emite facturas de energía al final del mes; una vez el equipo está instalado, la energía del Sol es gratis. Las dos tecnologías más populares para usar la energía son los colectores térmicos y los módulos solares fotovoltaicos (PV).

Los colectores solares térmicos capturan el calor del sol para calentar espacios y /o tener agua caliente sanitaria. Los colectores se instalan normalmente en los tejados. La mayoría de los colectores solares están compuestos por cajas, marcos, o espacios que contienen estos componentes:

cubiertas transparentes que dejan pasar la energía solar;

superficies oscuras dentro de los absorbedores, que captan el calor;

materiales aislantes que evitan los escapes del calor;

conductos o tuberías que conducen el aire o líquido caliente desde dentro del colector hacia donde será usado o almacenado.

Los módulos solares fotovoltaicos (PV) producen electricidad a partir de la energía de la luz solar. Probablemente conocerá las células fotovoltaicas que dan potencia a muchos relojes y calculadoras. Las células se combinan en módulos, y entonces producen electricidad de corriente continua (CC) del mismo tipo que la corriente producida por las pilas. Dado que la inmensa mayoría de los hogares tienen corriente alterna (CA), se hace necesario un ondulador para cambiar la electricidad de corriente continua (CC) a corriente alterna (CA). La electricidad producida por los módulos PV puede ser usada de formas diferentes como para

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iluminación, electrodomésticos eléctricos, para dar potencia a los coches solares o simplemente para almacenarla en un acumulador.

El uso de la energía solar es una negocio en gran expansión – en los últimos cinco años las ventas de energía fotovoltaica ha crecido entre un 40 y un 50 por ciento por año, mientras que la energía solar térmica crece a un 35% en Europa. Actualmente, un 49% de la demanda de energía en Europa es usada para calefacción y climatización, y una gran parte podría ser producida por sistemas de energía solar térmica.

111...222 ¿¿¿PPPooorrr qqquuuééé aaapppllliiicccaaarrrlllaaa eeennn cccaaammmpppiiinnngggsss???

Los campings representan una de las aplicaciones más apropiadas para los sistemas de energía solar térmica. No sólo la demanda de agua caliente en los campings coincide casi perfectamente con el abastecimiento de la energía solar – durante las estaciones de Mayo a Octubre, aproximadamente se da el 75% de la radiación anual – sino que los propietarios y clientes de los campings muestran un comportamiento favorable hacia el medio ambiente y en la mayoría de los casos, promotores del desarrollo sostenible a nivel local. No necesita subrayarse que los sistemas solares térmicos en los campings sirven como un buen modelo de demostración para los clientes, contribuyendo a que ellos se conviertan en multiplicadores de una mayor difusión de esta tecnología. Además, los clientes de los campings aman estar en contacto con la naturaleza. Ellos aprecian el aire fresco, el agua limpia y un bello paisaje. Por tanto, para un camping una naturaleza intacta es un requisito esencial para clientes satisfechos y el éxito económico.

Fig. 1 Coincidencia de irradiación solar y demanda de agua caliente en un camping

111...333 EEElll ppprrroooyyyeeeccctttooo SSSOOOLLLCCCAAAMMMPPP

Aunque obviamente la producción de agua caliente por sistema termosolar es una solución económica especialmente para campings, la utilización de sistemas termosolares en campings se da excepcionalmente, aun no está extendido. Aunque

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hay ayudas y programas que brindan un apoyo financiero muy atractivo en muchas regiones europeas, a veces adicional para campings, la respuesta es algo escasa. No sólo en los países del norte de Europa sino también en regiones más al sur o de la zona mediterránea con altos valores de la irradiación solar, los sistemas termosolares no son un sistema común para producir agua caliente en campings.

El proyecto SOLCAMP tiene como objetivo el incremento de las instalaciones termosolares en campings. Este proyecto está cofinanciado por la Comisión Europea en el marco del Programa Energía Inteligente Europa, y tiene una duración de 28 meses (desde Enero 2006 hasta Abril 2008).

111...333...111 OOObbbjjjeeetttiiivvvooo yyy gggrrruuupppooosss ooobbbjjjeeetttiiivvvooo

El proyecto SOLCAMP tiene como objetivo un incremento del uso de los sistemas termosolares en campings. Se espera que después de la finalización del proyecto una media de un 10% de campings de las regiones participantes se equipe con este tipo de sistemas. El objetivo será alcanzado a través de acciones de mercadotecnia y la introducción de las Auditorias Solares en campings como un instrumento de consultoría estandarizado y neutral, en estrecha cooperación con asociaciones locales y regionales de campings e instaladores. Las Auditorias Solares suministrarán a los propietarios de campings información y datos de planificación básicos para su establecimiento, libres de cualquier interés de productores e instaladores. Servirá como un documento fundamental para la decisión de realizar la inversión.

Los propietarios de campings es el principal grupo objetivo del proyecto SOLCAMP. Las campañas de promoción para los sistemas termosolares están dirigidas a este grupo en cada región participante.

Otro grupo objetivo son personas relacionadas con la planificación o instalación de sistemas de calefacción. Ellos recibirán formación para que sean capaces de realizar “Auditorias Solares”. Los cursos de formación les proporcionarán mejores oportunidades para el intercambio de información y una participación activa en el proyecto.

111...333...222 EEElll cccooonnnsssooorrrccciiiooo

Al lado de DGS (Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie) como coordinador del proyecto, BVCD y Valentin como socios alemanes, el resto de socios internacionales provienen de Polonia (ECBREC), Austria (ESV), Eslovenia (ITI y ApE), Croacia (DOOR), Italia (AGIRE, PEPS, ESCOS, APEA), España (DEPAEX) y Portugal (ARECBA).

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111...333...333 AAAccctttiiivvviiidddaaadddeeesss

La puesta en práctica del proyecto SOLCAMP será llevada a cabo siguiendo los mismos patrones en todas las regiones del proyecto. Se creará un sitio web común para el intercambio de información y experiencias entre los socios y regiones del proyecto, incluyendo boletines. Las principales actividades previstas son:

Análisis de la situación actual (lista de campings interesados, de empresas solares, esquemas de financiación, etc.)

Establecimiento de un red local/regional con los socios participantes y otros agentes relevantes en las distintas regiones

Producción de una versión a bajo coste del software de simulación T*SOL para el uso local/regional, será producida. Este software representa la herramienta principal a ser usado por los auditores solares.

Formación de “Auditores Solares” en cada región

Los sistemas serán comprobados por un experto independiente según un procedimiento común, que les hará entrega de la etiqueta SOLCAMP

Las actividades se publicarán el la página del proyecto www.solcamp.eu y en las páginas nacionales SOLCAMP, respectivamente.

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CCCaaapppííítttuuulllooo 222 --- SSSiiisssttteeemmmaaasss sssooolllaaarrreeesss tttééérrrmmmiiicccooosss

pppaaarrraaa CCCaaammmpppiiinnngggsss

222...111 CCCooonnndddiiiccciiiooonnneeesss bbbááásssiiicccaaasss

Antes de utilizar la energía solar en campings, es necesario considerar las condiciones pertinentes del entorno, es decir la cantidad de irradiación del lugar, la posibilidad de montaje de los colectores sobre el tejado y del acumulador apropiado en un espacio adecuado, y, para finalizar, la posibilidad de combinar el sistema de calefacción existente con uno solar térmico.

222...111...111 IIIrrrrrraaadddiiiaaaccciiióóónnn

Definiciones y características de la radiación solar

La energía irradiada por el sol es el resultado del proceso de fusión nuclear, en el cual el hidrógeno se convierte en helio.

El Sol sigue “trabajando” con la misma capacidad desde hace 5000 millones de años, de manera que podemos asumir que la radiación solar representará la fuente de energía y vida en la tierra para los próximos millones de años. A diferencia de los combustibles fósiles, cuyos recursos durarán solo para algunas docenas de años (petróleo crudo) o para algunos siglos (carbón), se puede suponer que el Sol será una fuente inagotable de energía. La radiación solar es al mismo tiempo la fuente de la energía renovable, porque durante los próximos millones de años alcanzará la tierra día tras día. La utilización de la radiación de la energía solar es, al contrario del uso de combustibles fósiles (creados también por la energía del sol en épocas anteriores, pero consumibles una sola vez e irrecuperables), un proceso autónomo que no disminuye los recursos energéticos para las futuras generaciones.

En la práctica, la cantidad de energía de la radiación solar sobre la superficie del suelo se expresa a través de la densidad de la radiación del flujo (irradiancia) sobre una unidad de superficie y se denota de la siguiente manera: I – irradiancia global; Ib – irradiancia directa; Id – irradiancia difusa. La unidad de la densidad de la radiación del flujo solar es W/m2.

Con respecto a la energía solar, los parámetros más importantes que determinan el potencial teórico y la posibilidad práctica de la utilización de la energía solar son: irradiancia (valores provisionales) expresada en W/m2, e irradiación, que es la energía de la radiación solar que alcanza la unidad de superficie del suelo durante

el tiempo especificado (hora, día, mes, año) y se expresa en J/m2 o 2mhkW ⋅

.

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Irradiación solar en España y en la Comunidad Autónoma de

Extremadura.

España es un país especialmente favorecido por la radiación solar gracias a su privilegiada situación y climatología. La distribución de la irradiación solar en España, que oscila entre los 3.2 kwh/m² y día de la zona más septentrional hasta los 5.3 kwh/m² y día de la isla de Tenerife, se muestra en la figura 2 diferenciando 5 zonas o escalones de irradiación. Se puede apreciar cómo la mitad sur del país es la que más irradiación recibe, aunque prácticamente la totalidad del territorio es privilegiada para su aprovechamiento comparándola con el resto de Europa (figura 3).

Figura 2. Valores de irradiación media diaria

Figura 3. Irradiación anual (kWh/m2 ) según los valores del Atlas Europeo de Radiación solar

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Dentro de España, Extremadura en una de las regiones más favorecidas por la irradiación que recibe como así lo atestigua la figura 4, donde se pone de manifiesto el gran potencial solar disponible en esta Comunidad Autónoma, de los más altos de todo el país.

Figura 4: Irradiación solar anual en La Comunidad Autónoma de Extremadura expresado en Wh/m2año

222...111...222 TTTeeejjjaaadddooo yyy eeessspppaaaccciiiooo pppaaarrraaa lllaaa cccaaallldddeeerrraaa

Al principio de la planificación del sistema es importante registrar con precisión las condiciones del sitio. Con respecto al tejado, se debe tener en cuenta los siguientes puntos:

- ¿La superficie del tejado es suficiente para el campo de los colectores? - ¿El tejado donde se deben montar los colectores está a la sombra de

árboles, partes del edificio u otros edificios? - ¿Se puede caminar por encima del tejado (tejas frágiles)? - ¿Podrá soportar la cubierta el peso de los colectores, más toda la

instalación?

Es necesario controlar también las siguientes condiciones, relacionadas con el transporte y el montaje de la caldera en su espacio:

- ¿Altura del espacio de la instalación solar? - ¿Diámetro y tamaño del acumulador inclinado?

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- ¿Ancho mínimo de la puerta? - ¿Cómo se transportará el acumulador solar hasta el sitio de la instalación?

222...111...333 PPPrrroooddduuucccccciiióóónnn dddeee aaaggguuuaaa cccaaallliiieeennnttteee

En los campings la producción de agua caliente se gestiona generalmente a través de un sistema central, que consiste en un calentador alimentado por gasóleo o gas en combinación con uno o más acumuladores donde se almacenará el agua caliente sanitaria (ACS).Cuando la distancia entre los acumuladores y las duchas es considerable, se utiliza el sistema de retorno, de forma que obtenemos ACS nada más abrir el grifo, con el consiguiente ahorro de agua que esto supone.

La integración de un sistema solar térmico en el sistema existente de agua caliente requiere en muchas ocasiones una conexión a través de intercambiadores de calor en combinación con un depósito intermedio adicional o con acumuladores de agua caliente doméstica. En este caso, es necesario averiguar la compatibilidad de los acumuladores existentes para la integración con el sistema solar.

222...222 CCCooommmpppooonnneeennnttteeesss

222...222...111 CCCooollleeeccctttooorrreeesss

Colectores sin cubierta

El tipo más simple de colector es el que no tiene cubierta, aislante o caja, construido normalmente con materiales plásticos y que es utilizado casi en exclusiva para el calentamiento del agua de piscinas, permitiendo extender la temporada de utilización de las mismas de 2 a 4 meses (figura 5).

Figura 5. Colector sin cubierta flexible

Este sistema es muy simple de implantar y su esquema es el que menos componentes necesita como se aprecia en la figura 6:

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Figura 6. Esquema del sistema de calentamiento del agua de la piscina

Colectores de placa plana

Es el colector comúnmente utilizado para la producción de agua caliente sanitaria (ACS). Consiste en una serie de tubos embutidos o soldados a una placa revestida de materiales o pintada para aumentar la absorción. En la figura 7 se representa un colector de placa plana; por los tubos circula el fluido y todo el conjunto se encuentra dentro de una caja aislada con una cubierta de vidrio cuya misión es la de provocar el efecto invernadero, el cual se representa en la figura 8.

Figura 7. Esquema de un colector de placa plana

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Figura 8. Efecto invernadero en el interior de un colector

El efecto invernadero es provocado por la selectividad del material de la cubierta, el cual permite que la luz procedente del sol (de longitud de onda comprendida entre 0.3 y 3μm) lo atraviese. Sin embargo, al calentarse el interior del colector emite una radiación con una longitud de onda comprendida entre 4.5 y 7.2μm, para la cual la cubierta es opaca.

Colectores de vacío

Aunque estos colectores no son de aplicación en la mayoría de campings de España, explicaremos brevemente en qué consisten. En estos colectores, la placa absorbente se encuentra en el interior de un tubo de vidrio al que se le ha aplicado un ligero vacío. De esta forma se reducen considerablemente las pérdidas de calor debido fundamentalmente a una temperatura ambiente sensiblemente menor a la de calentamiento del agua. Por ello estos colectores son de aplicación en lugares fríos o para temperaturas del agua superiores a la normal para ACS (Figura 9).

Figura 9: Colectores de vacío

222...222...222 CCCiiirrrcccuuuiiitttooo sssooolllaaarrr

El calor captado en los colectores es transportado hacia los lugares de almacenamiento por las conducciones del circuito. El sistema de transporte estaría formado por los siguientes elementos (Figura 10):

- las conducciones calorifugadas que transportan el fluido entre los colectores y los depósitos.

- el fluido térmico, formado por compuestos que evitan los riesgos de heladas y corrosión que el agua corriente podría ocasionar.

- la bomba de agua, encargada de impulsar el fluido a través de las conducciones.

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- el intercambiador de calor, que puede ser interior o exterior al depósito y cuya misión es la de ceder el calor del fluido de transporte hacia el agua acumulada.

- desaireadores, puntos de llenado y purga, válvulas de retención y demás material de mantenimiento de las conducciones.

- equipo de seguridad como válvulas de seguridad y vasos de expansión que absorben las variaciones de volumen del circuito ocasionadas por cambios de temperatura o aires

Figura 10: Distintos elementos que forman parte del circuito solar

222...222...333 AAAlllmmmaaaccceeennnaaammmiiieeennntttooo

La energía generada en el campo de colectores debe ser almacenada pues no siempre coinciden en el tiempo a lo largo de un día la generación y el consumo. Aunque el perfil de producción a lo largo de los meses si coincide con la demanda en el caso particular de los campings, solo en los meses centrales del año podremos pretender que el 100% del ACS consumida sea de producción enteramente solar, sin aportación de energía de otra procedencia (gas, fuel, etc.) para terminar de calentar el agua hasta la temperatura deseada.

Al igual que las conducciones, los acumuladores emplean aislamientos de última generación que reducen al mínimo las pérdidas durante la acumulación y permiten que la temperatura del agua disminuya de forma muy lenta.

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Figura 11: Típico acumulador para instalaciones solares de ACS

Los acumuladores utilizados en este tipo de instalaciones suelen ser de gran capacidad, y su geometría y disposición vertical están diseñados para separar el agua en su interior en función de la temperatura mediante estratificación, para tomar la fracción más caliente para el consumo y ceder el calor captado en los colectores a la fracción más fría, mediante intercambiadores de calor exteriores o interiores de serpentín como el mostrado en la figura 12, aumentando así el rendimiento del sistema.

Figura 12: Sección de un acumulador con detalle de la disposición de los serpentines

222...333 SSSiiisssttteeemmmaaasss

La producción de ACS es quizás la aplicación práctica de la energía solar que mejor se adapta a las características de la misma, pues los niveles de temperatura que son necesarios lograr (normalmente entre 45 y 50ºC) coinciden con los más apropiados para una buena eficacia del colector.

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Son múltiples y adaptables a cada caso concreto los sistemas susceptibles de ser empleados, en función de la demanda, la energía disponible por el lugar donde se encuentra la instalación, los horarios de consumo, el tipo de energía de apoyo a emplear etc.

Comentaremos algunos sistemas por su gran utilización aunque no son frecuentes en campings para centrarnos en el tipo más común para este tipo de instalaciones.

222...333...111 SSSiiisssttteeemmmaaasss pppooorrr ttteeerrrmmmooosssiiifffóóónnn

Los sistemas por termosifón consisten en un grupo de colectores (generalmente 1 o 2) y un acumulador que usualmente va dispuesto en horizontal situado a mayor altura que los colectores (Figura 13). Lo normal es que todos los elementos se encuentren unidos entre sí de forma compacta. La peculiaridad de este sistema, y la razón de que el acumulador se encuentre a mayor altura que los colectores, es que aprovecha las diferencias de densidad debidas a la temperatura para que la circulación del agua sea natural sin necesidad de bomba para la impulsión. Estos sistemas son los más utilizados en viviendas unifamiliares hoy en día.

Figura 13: Funcionamiento y ejemplo de sistema por termosifón

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222...333...222 SSSiiisssttteeemmmaaasss cccooonnn uuunnnooo ooo dddooosss aaacccuuummmuuulllaaadddooorrreeesss sssooolllaaarrreeesss

Fig. 14 Sistemas con uno o dos acumuladores solares

Son sistemas empleados cuando la necesidad de ACS es excesiva para un sistema por termosifón. Cualquiera de estos dos sistemas es susceptible de funcionar o no con energías de apoyo encontrándose la diferencia fundamentalmente en el volumen a acumular y en el rendimiento obtenido (Figuras 15 y 16).

El primero es el típico sistema solar y es aplicable solo a campings de pequeñas dimensiones (hasta 50 personas), Es necesario calentar el agua doméstica una vez al día hasta los 60º C en caso de desinfección térmica.

Si el camping tiene una dimensión superior, el volumen de almacenamiento debe ser ampliado instalando dos o más ulteriores acumuladores y realizando una conexión hidráulica serial. Si los acumuladores están llenos de agua caliente sanitaria, se debe efectuar también una desinfección térmica.

Figura 15: Sistema solar térmico con un acumulador donde recibe la aportación solar y la energía de apoyo

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Figura 16: Sistema solar térmico con dos acumuladores donde ambos reciben la aportación solar y la energía de apoyo

222...333...333 SSSiiisssttteeemmmaaasss c ccooonnn aaacccuuummmuuulllaaadddooorrr sssooolllaaarrr yyy aaacccuuummmuuulllaaadddooorrr pppaaarrraaa eeennneeerrrgggíííaaa dddeee aaapppoooyyyooo

Fig. 17 Sistema con acumulador solar, acumulador de energía de apoyo y estación de agua fría

En el caso de grandes producciones de ACS lo más recomendable es separar el agua calentada por los colectores de la que calienta la energía de apoyo. De esta forma, el agua precalentada en los colectores, pasa al acumulador donde reside la energía de apoyo cuando se produce un consumo, y de esta forma la energía de apoyo se utiliza únicamente para elevar los grados necesarios desde el precalentamiento solar hasta la temperatura de consumo, consiguiéndose un ahorro sobre sistemas anteriores (Figura 18).

Es destacable también que por necesidades higiénicas, el último acumulador de un sistema de ACS debe encontrarse a una temperatura no inferior a los 60ºC, con objeto de evitar el desarrollo de la Legionella, por lo que un ahorro extra se

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encuentra en utilizar un acumulador para energía de apoyo de menor capacidad que el o los acumuladores solares por lo que el volumen a mantener a 60ºC será menor y con él, la energía necesaria.

Figura 18: Sistema con un acumulador solar y otro de apoyo

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CCCaaapppííítttuuulllooo 333 ––– PPPlllaaannniiifffiiicccaaaccciiióóónnn yyy

DDDiiimmmeeennnsssiiiooonnnaaammmiiieeennntttooo

333...111 VVVaaarrriiiaaabbbllleeesss bbbááásssiiicccaaasss

333...111...111 FFFrrraaacccccciiióóónnn SSSooolllaaarrr yyy EEEfffiiiccciiieeennnccciiiaaa dddeeelll SSSiiisssttteeemmmaaa

El objetivo en el diseño de sistemas de producción de ACS mediante energía solar es el de conseguir un alto porcentaje de la energía total necesaria (>60%) en el periodo de funcionamiento del camping. Durante varios meses, el sistema de energía habitual (combustibles fósiles o electricidad) se encontrará apagado y no estará contaminando, por lo que ahorraremos combustible y alargaremos la vida útil del sistema de apoyo.

La fracción solar (FS) representa la fracción imputable a la energía solar de toda la energía necesaria para la producción de ACS, y la eficiencia del sistema (ES) es el porcentaje de toda la irradiación global recibida por el área de colectores, que es realmente transformada en energía útil por el sistema.

FS = Qs/(Qs+Qaux) x 100

ES = Qs/(IGA) x 100

Qs = energía aportada por el sistema solar (kWh/a)

Qaux = energía auxiliar necesaria (kWh/a)

IG = irradiancia global anual (kWh/a)

A = area colectora (m²)

La eficiencia del sistema depende de la fracción solar pues si aumentamos la fracción solar aumentando el área colectora la eficiencia del sistema se reduce, y cada fracción de energía que conseguimos de más, es más cara. Esta relación puede observarse en la Figura 19:

Fig. 19: Eficiencia del sistema en función del área de colectores

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333...111...222 OOOrrriiieeennntttaaaccciiióóónnn dddeeelll ttteeejjjaaadddooo

La correcta orientación de los colectores es fundamental para conseguir la máxima eficiencia. La siguiente gráfica (Figura 20) muestra la media de los valores anuales de irradiancia (kWh/m²año) recibida por una superficie en función de la orientación. En el eje horizontal se representan los grados de desviación del colector respecto del sur, y en eje vertical se encuentra el ángulo de inclinación.

Figura 20: Irradiación global anual para diferentes orientaciones del colector

En la gráfica se puede observar como una desviación sobre el ángulo de inclinación provoca un descenso mayor de la eficiencia que una desviación con respecto al sur.

En España, para una instalación que se encuentre activa todo el año, la inclinación correcta es de 10º más que la latitud del lugar (de esta forma podrán captar más irradiancia difusa en los meses en los que no sea suficiente solo con la energía solar), y en cualquier caso de cara al sur geográfico.

Debido a las conexiones hidráulicas, no es común el uso de seguidores solares.

333...111...333 RRReeellleeevvvaaannnccciiiaaa yyy gggeeessstttiiióóónnn dddeee sssooommmbbbrrraaasss

La sombre reduce el rendimiento del sistema termosolar. Para tener en cuenta el efecto de la sombra en la superficie de recepción (casas, árboles, etc.), diferentes métodos pueden ser utilizados. Además de métodos gráficos y fotográficos, el método más común y apropiado para los campings es la utilización de un programa informático a modo de hoja de cálculo.

Varios softwares de cálculo están provistos de simuladores de sombras, por ejemplo el T*SOL, Getsolar, Sundi. Después de determinar los ángulos de elevación y azimut de objetos importantes, la influencia de las sombras puede ser directamente calculada con la ayuda de un sistema de simulación. Este método suministra unos resultados más precisos que los métodos mencionados anteriormente. En el caso de T*SOLcamp (ver capítulo 3.3) el efecto de la sombra puede ser considerado a través de la selección de uno de los escenarios de sombra ofrecidos.

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333...111...444 DDDeeemmmaaannndddaaa dddeee aaaggguuuaaa cccaaallliiieeennnttteee

El consumo de agua caliente por parte de los clientes de un camping es una variable clave para la planificación del sistema, y si no puede ser calculado, se deberá estimar de la forma más precisa posible.

No solo es de interés la cantidad de agua caliente, también el perfil de consumo de este agua es de vital importancia.

Cuando se determinan los requisitos, debemos realizar un pequeño estudio sobre las posibilidades de ahorro de agua caliente (por ejemplo grifos con cierre automático, duchas con alcachofas que repartan mejor el agua, cisterna con sistema de dosificación, etc.). Con una temperatura menor del agua (45ºC es un valor razonable) reduciremos significativamente el consumo de energía y la inversión necesaria para la instalación).

Sin embargo, no es fácil estimar de forma precisa el consumo de agua caliente en un camping, ya que existen grandes diferencias considerando el número y distribución de los turistas y plazas permanentes, equipamiento sanitario diferente (más o menos lujo), etc.

Si se conoce el consumo de energía para la producción de agua caliente, la cantidad de agua caliente al año puede ser recalculada a través del siguiente procedimiento:

QHW = Efos x f x �sys

VHW = QHW / (cw x dT)

QHW = cantidad de energía necesaria (kWh/a)

Efos = consume de combustible al año en m³ para gas o en litros para diésel)

f = factor de intercambio para convertir m³ de gas o litros de diesel en kWh

�sys = eficiencia del sistema de calefacción (-)

VHW = cantidad de agua caliente (l/a o kg/a)

cw = capacidad de calor específico del agua (= 1.16 Wh/kgK)

dT = diferencia de temperatura entre el agua caliente y fría (K)

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Ejemplo:

El consumo de gas para producir agua caliente es de 7.500 m³ por año. La temperatura del agua caliente (temperatura de almacenamiento exigida) es de 55ºC, y la media del agua fría es de 15ºC. El sistema de calefacción está compuesto por una caldera con una eficiencia del 80%.

QHW = 7.500 m³/a x 10 kWh/m³ x 0,8 = 60.000 kWh/a

VHW = 60.000 kWh/a / (1.16 Wh/kgK x 40 K) = 1.293.000 kg/a

= 1.293 m³/a

Si no hay datos disponibles del consumo de energía, la experiencia muestra que la media diaria de consumo de agua caliente en un camping varía entre 15 y 30 litros (60ºC) por plaza y día. Una media de 20 litros (60ºC) al día puede ser una primera suposición.

333...222 DDDiiimmmeeennnsssiiiooonnnaaammmiiieeennntttooo

El objetivo del dimensionamiento de un sistema termosolar para un camping es el determinar el área apropiada de colectores y el volumen de almacenamiento, para cubrir la demanda de agua caliente durante los meses de verano a través de una fracción solar alta de aproximadamente un 75%.

333...222...111 RRReeeggglllaaasss dddeee cccááálllcccuuulllooo pppaaarrraaa lllaaa sssuuupppeeerrrfffiiiccciiieee dddeeelll cccooollleeeccctttooorrr yyy eeelll vvvooollluuummmeeennn dddeee aaalllmmmaaaccceeennnaaammmiiieeennntttooo

La experiencia ha demostrado que la siguiente determinación de la superficie del colector y volumen de almacenamiento del acumulador, cumple con el objetivo global de un alto grado de fracción solar sin producir grandes excedentes en los meses más calurosos:

0,2 - 0,3 m² colector plano por plaza

50 - 100 litros de volumen de almacenamiento del acumulador por m² de área de colector

Esto regla basada en la experiencia es útil para un primer chequeo, pero en ningún modo debe sustituir a un estudio más riguroso. Un cálculo más preciso puede ser realizado con un software como T*SOLcamp (ver capítulo siguiente).

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333...333 EEElll sssoooffftttwwwaaarrreee TTT***SSSOOOLLLcccaaammmppp

T*SOLcamp es el más rápido y fácil programa de diseño para sistemas termosolares de ACS. Ha sido desarrollado en el marco del programa SOLCAMP por el socio alemán Valentin Energiesoftware GmbH. Es la elección correcta para los Auditores Solares que necesitan una herramienta fiable para diseñar sistemas termosolares de forma rápida y precisa. Un número de sistemas diferentes puede ser seleccionado para el abastecimiento del agua caliente. El programa es de fácil manejo (user-friendly), guiándote a través de unos simples pasos con diálogos mostrados de forma clara, permitiendo trabajar de forma rápida y eficiente.

333...333...111 CCCaaarrraaacccttteeerrríííssstttiiicccaaasss

Con T*SOLcamp puede usar los símbolos en una barra de navegación sencilla que permite ir directamente a las distintas pantallas del programa. Puede también usar los botones “continuar” y “atrás” para trabajar a través del programa desde el principio hasta el final, así no es posible obviar ninguna entrada de registro. T*SOLcamp ofrece una selección de cuatro sistemas diferentes de cálculo. Para el suministro de agua caliente, hay un sistema de termosifón, un sistema bivalente (de doble serpentín) con un tanque de almacenamiento, un sistema de dos tanques, uno solar y un acumulador, así como un sistema a gran escala.

T*SOLcamp es un herramienta de planificación fiable que calcula el área de colector y el volumen del tanque de almacenamiento, de tal forma que se eviten errores de dimensionamiento. El número de colectores, seleccionados de entre cinco tipos diferentes, es determinado a través de la entrada de los requisitos de agua caliente o el número de plazas del camping.

T*SOLcamp tiene una gran selección de datos climáticos para lugares de Europa y del mundo. Después de introducir la inclinación y la orientación, un detallado sistema de cálculo es realizado para los componentes seleccionados del sistema. El sistema se basa en algoritmos de cálculo del T*SOL®.

T*SOLcamp crea un informe de proyecto simple para los clientes con una presentación de los datos del sistema y los resultados, así como una vista preliminar del mismo. El informe puede ser impreso o enviado por correo electrónico como un archivo adjunto en formato pdf.

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333...333...222 EEEjjjeeemmmppplllooo dddeee CCCááálllcccuuulllooo

Se propone un ejemplo de un sistema termosolar para camping que ha sido calculado en Vilanova i la Geltrú (Barcelona).

Los resultados del cálculo han sido los siguientes:

Fig. 21: Resumen del cálculo efectuado a través de T*SOL camp

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Fig. 22: Datos del proyecto y componentes de la instalación

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Fig. 23: Resultados mensuales del cálculo

Los resultados del cálculo son los siguientes:

Área del colector: 48 m² Número de acumuladores solares: 1 Volumen total de los acumuladores solares: 3.500 litros Volumen del tanque auxiliar de agua caliente: 2.000 litros El sistema de energía solar térmica diseñado tiene una fracción solar de un 47 %. El coeficiente de rendimiento del sistema solar es de aproximadamente un 49 %. La realización de sistema de energía solar térmica diseñado permitirá reducir el consumo de energía del camping en 6,5 m³ de gasoil. Esto lleva a una reducción de emisión de gases de CO2 en aproximadamente 17300 kg por año.

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CCCaaapppííítttuuulllooo 444 --- IIInnnssstttaaalllaaaccciiióóónnn dddeee sssiiisssttteeemmmaaasss

ttteeerrrmmmooosssooolllaaarrreeesss

444...111 CCCooonnnssseeejjjooosss úúútttiiillleeesss pppaaarrraaa eeelll mmmooonnntttaaajjjeee

La ubicación final del colector, de las tuberías y del depósito debe ser acordada con el cliente. La ruta de transporte para el colector debe ser establecida, los componentes sensibles asegurados (por ejemplo, a través de una instalación de cristal bajo la ruta de transporte, o usando tablas para proteger al montaje en el tejado de objetos que puedan caer), y los caminos bloqueados cuando se considere oportuno. Es aconsejable que los materiales y las herramientas necesarios para la instalación se guarden en un lugar protegido (siempre que sea posible).

444...111...111 MMMooonnntttaaajjjeee dddeee lllooosss cccooollleeeccctttooorrreeesss

En principio, los colectores pueden ser:

Montados sobre un techo inclinado

Integrados en el tejado

Establecidos sobre un techo plano o una superficie libre

Montaje sobre un techo inclinado

Fig. 24: Colector de placa plana montado en el tejado de un camping

Las ventajas de la instalación en un tejado inclinado son las siguientes:

Instalación rápida, simple, y más barata

La superficie del tejado permanece cerrada

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Las desventajas de la instalación en el tejado inclinado son las siguientes:

Carga adicional en el tejado, (aproximadamente 20-25 kg/m² de la superficie del colector para colectores planos, y 15-20 kg/m² para colectores de vacío

El impacto visual, que no es muy atractivo

Las tuberías instaladas en parte sobre el tejado (influencia del tiempo, daño producido por pájaros, etc.)

Integración en un tejado

Fig. 25: Integración en un tejado

Las ventajas de la integración en el tejado son las siguientes.

No existe una carga adicional sobre el tejado

Visualmente es más atractivo,(la cubierta del tejado puede ser fabricada en diferentes colores)

Las tuberías son colocadas debajo de la cubierta

Se ahorran tejas.

Las desventajas de la integración en el tejado son las siguientes:

Los materiales y el montaje son más costosos

La superficie del tejado es ”atravesada”, creando puntos débiles

Existe la posibilidad de necesitar transportar de vuelta las tejas que sobran (mayor coste)

Es un sistema menos flexible: ya que las estructuras de la cubierta deben de estar a una determinada distancia de ventanas y chimeneas

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Montaje sobre un techo plano

Fig. 26: Montaje sobre un techo plano

En principio, los colectores sobre techo plano deben ser colocados en un ángulo apropiado. Para este propósito, las estructuras sobre tejado plano están disponibles en acero galvanizado o aluminio con los correspondientes ángulos ya establecidos. Ya que la superficie de los colectores está expuesta al viento, debe ser asegurada de posibles alzadas, caídas o deslizamientos. Hay tres formas de hacerlo:

Contrapuntos (bordes de hormigón, canales de grava, dados de hormigón en los apoyos rellenos de grava). Aproximadamente 100-250 kg/m² de superficie de colector para colectores planos y 70-180 kg/m² para tubos de vacío (máximo 8 metros de altura del montaje sobre el nivel del suelo, de acuerdo a la altura del edificio); para más altura deberemos aumentar las cargas.

Aseguración con cuerdas. La condición para utilizar este sistema es la disponibilidad de puntos de fijación apropiados

Anclaje al tejado plano. Un determinado número de soportes son atornillados al tejado y sellados. Las piezas de anclaje son fijadas a estos soportes, sobre las cuáles descansan los colectores montados

En cada caso, la fuerza de anclaje del tejado debe ser comprobada con anterioridad.

Para la instalación horizontal de colectores de tubos de vacío, hay dos opciones de alineación de los colectores:

Tubos longitudinales hacia el ecuador, absorbedor horizontal

Tubos transversales hacia el ecuador, absorbedores ajustados aproximadamente en 20-30º

Las ventajas son:

Instalación rápida y simple (bajos costes de instalación)

No hay costes de estructura

No hay que penetrar el tejado para los puntos de fijación

Baja carga en el tejado debido al peso ligero de los contrapuntos, por tanto menores cargas del viento

En el caso de edificios protegidos (forman parte del patrimonio cultural o arquitectónico), el campo colector debe ser instalado de tal forma que no sea visible

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Las desventajas son:

Altos costes de los colectores de tubos de vacío

Menor rendimiento cuando el sol está a bajo nivel

444...111...222 MMMooonnntttaaajjjeee dddeeelll ccciiirrrcccuuuiiitttooo sssooolllaaarrr

Los materiales que hayan sido probados debidamente y las técnicas de conexión usadas para la calefacción clásica y accesorios sanitarios, pueden ser utilizados para la instalación del circuito solar, siempre y cuando cumplan los siguientes requisitos.

Puedan alcanzarse temperaturas superiores a los 100ºC

El fluido solar es una mezcla de agua-glicerina en proporción 60:40

Los ajustes son montados externamente.

Otros puntos a tener en cuenta.

Con tan altas temperaturas, no todos los tubos de plástico pueden resistir

Glicol en contacto con zinc da lugar a la formación de barro

El uso de tubos de acero es posible en principio, pero es muy costoso de tratar (soldarlos, curvarlos, cortarlos, ensartarlos, aplicar cáñamo). Son usados para grandes sistemas termosolares

Tuberías corrugadas de acero inoxidable son raramente usadas. Son usadas principalmente para la auto-instalación, y en este caso es posible hacerlo sin soldarlas. En cualquier caso es mucho más caro que la tubería de cobre

Las tuberías de cobre están empezando a ser populares para pequeños sistemas. Los sistemas comunes de conexión son de soldadura dura y blanda.

La soldadura blanda está permitida hasta una temperatura permanente de 110ºC. Para temperaturas más altas, la soldadura dura es la más frecuente.

Otras técnicas de conexión son:

Ajustes de presión. Usando una pinza de presión, los ajustes de presión (hechos de cobre con elementos sellados de EPDM) no puede ser quitados, y están conectados a las tuberías de cobre. Esta técnica es también usada para tuberías de acero inoxidable

Abrazadera de conexión. Esto es una conexión atornillada desmontable, que es fiable y resistente a la temperatura y al glicol

¿Qué tiene que ser considerado cuando se instalan las tuberías?

Seleccionar los recorridos más cortos posibles

Dejar la menor longitud posible de tuberías al exterior (altas pérdidas de calor, aislamiento térmico más caro)

Tener suficiente espacio para retroalimentar el aislamiento térmico

Prever opciones de ventilación (un número suficiente con buena accesibilidad)

Asegurarse que el sistema ha sido vaciado completamente

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En el caso de largos recorridos de tuberías (desde aproximadamente 15 metros) instalar curvas de expansión

Prever aislamiento acústico

Nunca se debe olvidar el aislamiento térmico. El calor obtenido en el colector tiene que ser conducido al tanque de almacenamiento con las menores pérdidas posibles. El aislamiento térmico de las tuberías es por lo tanto muy importante. Factores esenciales son:

Suficiente espesor de aislamiento (hasta DN20: 20 mm, desde DN22 hasta DN35: 30 mm, para un diámetro mayor el espesor del aislamiento es igual a la anchura nominal de la tubería con la conductividad termal, λ = 0,04 W/mK)

Sin huecos en el aislamiento (también conexiones aislantes, conexiones a los tanques, etc).

Selección conveniente del material (resistencia a la temperatura, la irradiación y el clima, valores bajos de capacidad de calor)

444...111...333 MMMooonnntttaaajjjeee dddeee lllooosss tttaaannnqqquuueeesss dddeee aaalllmmmaaaccceeennnaaammmiiieeennntttooo

La capacidad de carga del suelo tiene que ser considerada (el peso del acumulador incluyendo el volumen del agua). Si el tanque de almacenamiento está en el techo, éste tiene que ser reforzado o la carga distribuida si es necesario.

El diámetro del tanque es restringido por la puerta más pequeña en el camino del lugar de la instalación. El aislante térmico desmontable es una ventaja, así el tanque de almacenamiento es más estrecho y puede ser transportado más fácilmente. Los tanques esmaltados son sensibles al impacto. La altura del tanque está determinada por la altura del lugar de instalación, porque las aguas residuales o las tuberías de calefacción pueden reducir la altura. La dimensión del tanque cuando está inclinado también tiene que ser considerada.

Si existe alguna duda sobre la mejor opción del sistema a emplear, consultaremos al servicio técnico del productor. Esto es siempre mejor que tener que modificar posteriormente el sistema cuando se detecta que no funcione correctamente.

Nunca olvidar el aislante térmico. Aparte de usar un material de alta calidad (valor k de aproximadamente 0,3 W/m²K). Es importante asegurar una instalación correcta:

Usar aislante térmico para la base del tanque

Usar un aislamiento que ajuste perfectamente

Reforzar la cubierta superior con un espesor de al menos 15 cm

Se debe asegurar un aislamiento sin huecos en las conexiones de las tuberías, bordes y tapones.

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444...222 EEEjjjeeecccuuuccciiióóónnn yyy mmmaaannnttteeennniiimmmiiieeennntttooo dddeee uuunnnaaa iiinnnssstttaaalllaaaccciiióóónnn

dddeee AAACCCSSS

444...222...111 PPPrrroooccceeesssooosss ppprrreeevvviiiooosss aaalll iiinnniiiccciiiooo dddeee lllaaa iiinnnssstttaaalllaaaccciiióóónnn

Una vez obtenida la conformidad del cliente y habiéndose fijado de común acuerdo por ambas partes una fecha para el comienzo y la conclusión de los trabajos, el instalador deberá planificar todo el proceso de montaje, desde la posibilidad de contratación de personal eventual hasta el acopio de material.

Al ser conocedor el instalador de las exigencias contenidas en el proyecto y de las características propias de la instalación (mediante una primera visita de estudio y toma de medidas), así como la de todos los productos y materiales que intervendrán en la misma, puede comenzar a trabajar sobre planos, tomando medidas y realizando un primer esquema de lo que va a ser el proceso de la instalación. Este primer esquema deberá ser comprobado in situ antes de darlo por definitivo, mediante una nueva visita al lugar de la instalación.

Normalmente las obras de infraestructura de albañilería (base de hormigón, bancadas, etc.) deben efectuarse por el constructor de la obra civil, y no por el instalador de energía solar, por lo que éste deberá comprobar al término de dicha obra civil que todo está correctamente terminado para acomodar la instalación solar propiamente dicha.

En cuanto a la provisión de los materiales, el instalador debe elegir componentes de marcas acreditadas y, en su caso productos homologados que ofrezcan las máximas garantías posibles pues es el propio instalador el primer responsable en caso de fallo de alguno de los componentes y éste ha de exigir a su vez Al fabricante o distribuidor las garantías necesarias, las cuales deben quedar perfectamente especificadas y avaladas por escrito antes de confirmarse el pedido.

La recepción en taller es preferible ya que se dispone de mayores facilidades para una revisión y eventual reposición de las piezas defectuosas.

444...222...222 EEEjjjeeecccuuuccciiióóónnn dddeee lllaaa iiinnnssstttaaalllaaaccciiióóónnn sssooolllaaarrr

Dependiendo de la magnitud de la instalación, puede comenzarse por varias partes simultáneamente. Así, mientras se ensambla y se fija la estructura soporte de los colectores, otros operarios pueden proceder al tendido de las tuberías, montaje de las bombas, conexionado del acumulador etc. La última operación que se recomienda hacer es el montaje de los colectores, para que estén el menor tiempo posible recibiendo radiación sin que la instalación esté funcionando.

A continuación se exponen algunas recomendaciones para el montaje los diversos componentes:

• La sujeción de los colectores a la estructura deberá efectuarse de tal forma que resista las cargas de viento y la nieve, pero el sistema de fijación

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permitirá, si fuese necesario, el movimiento del colector de forma que no transmitan esfuerzos de dilatación.

• Cada colector deberá poderse desmontar en caso de rotura o avería efectuando sobre los adyacentes el mínimo de operaciones.

• Para conexionar entre sí los colectores se utilizan accesorios metálicos, manguitos flexibles o tubería flexible, debiendo en los dos últimos casos emplear preferentemente accesorios especialmente concebidos para este tipo de conexiones.

• El montaje del resto de los componentes de la instalación (bomba, vaso de expansión, válvulas, etc.) no ofrece dificultad si se siguen sus correspondientes instrucciones. Hay que prever un fácil acceso a cada elemento, con el objeto de poder proceder a su mantenimiento cuando se precise, así como a su eventual desmontaje.

• Hay que procurar que las placas de características que lleven los equipos no permanezcan ocultas a la vista una vez montados éstos.

• Se recomienda no instalar ninguna válvula con su vástago por debajo del plano horizontal que contiene el eje de la tubería.

• Se recomienda disponer una tubería de derivación con sus correspondientes llaves, salvando aquellos elementos importantes que se puedan averiar y necesiten ser retirados para su reparación.

• No se instalará ninguna válvula de corte que pueda aislar válvulas de seguridad o vasos de expansión y que permita, al mismo tiempo, que el circuito protegido por estos elementos pueda estar bajo presión.

• En el punto más bajo de la instalación se dispondrá de una válvula de vaciado, de forma tal que el eventual paso de líquido hacia el desagüe sea claramente visible.

• Los depósitos de expansión descansarán preferentemente sobre sus propios soportes de fijación, anclados en el suelo o en un paramento.

• Los vasos de expansión abiertos se instalarán guardando una distancia mínima de un metro entre su conexión al circuito y el nivel del agua.

• El dispositivo de rebose en los vasos de tipo abierto estará diseñado de tal forma que reduzca la evaporación al mínimo. Dichos vasos llevarán un visor que permita comprobar en todo momento el nivel del agua.

• Las bombas en línea se instalarán preferentemente en la zona menos caliente del circuito, aunque evitando el punto de mínima cota del mismo. Se posicionarán con el eje de rotación en horizontal, y el diámetro de las tuberías de acoplamiento no será inferior al de la boca de la aspiración de la bomba.

• Cuando la potencia de las bombas sea superior a unos 700 vatios deberán instalarse manguitos antivibratorios.

• No hay que olvidar dotar a las bombas de tomas para la medición de las presiones en aspiración e impulsión, así como de montar aguas arriba un filtro de malla o tela metálica.

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• El termostato diferencial se instalará sobre un paramento u otro emplazamiento adecuado y a una altura tal que resulte cómodamente visible y manipulable.

• El sistema eléctrico y el cableado del mismo será instalado o revisado por un técnico electricista, siendo importante efectuar una adecuada toma de tierra. Las conducciones eléctricas no discurrirán nunca por debajo de las conducciones para no quedar expuestas a posibles derrames y, en cualquier caso, se distanciarán al menos 30 centímetros de éstas.

• Los purgadores y separadores de aire se situarán en el punto de mayor temperatura y menor presión del sistema (generalmente a la salida de los colectores), ya que en dicho punto el agua tiene una menor capacidad para disolver el aire que lleve, pudiendo aparecer micro burbujas.

• Finalmente se efectuarán las conexiones a la fuente de energía auxiliar, a la red de agua fría y a la red de distribución o suministro.

444...222...333 PPPuuueeessstttaaa e eennn mmmaaarrrccchhhaaa dddeee lllaaa iiinnnssstttaaalllaaaccciiióóónnn

Al término del montaje de una instalación 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 ser entregadas llenas de fluido y en marcha. Seguidamente es normal que la propiedad o las autoridades competentes exijan la realización de un conjunto de pruebas de recepción o comprobación del correcto montaje y funcionamiento de la instalación. En realidad no deben confundirse ambos aspectos y en todo caso, las pruebas de recepción son necesarias para la seguridad del propio instalador, con independencia de alguien las exija.

A continuación se enumeran las operaciones de puesta en marcha de una instalación:

• 1.- Limpieza de la instalación. Es conveniente realizar un primer llenado y drenaje de la instalación con el objetivo de realizar una limpieza interior de las conducciones y localizar posibles fugas en el mismo.

• 2.- Llenado, purga y presurizado del circuito primario. Se debe instalar un reductor de presión y tararlo a la presión necesaria para que se alcance la mínima presión necesaria en el punto de mayor cota de este circuito. Se suele tarar a la máxima presión de trabajo de los colectores ya que son los elementos más débiles. Antes de llenar el circuito, comprobaremos que la purga de las bombas y el purgador automático situado en el punto más alto están abiertos, que la presión del vaso de expansión en frío y en vacío es la correcta y que todas las llaves se encuentran en su posición correcta de apertura o cierre. A continuación llenaremos el circuito y lo presurizaremos en frío, y por último cerraremos las purgas de aire para inspeccionar las conducciones en busca de alguna fuga.

• 3.- Llenado y purga del circuito secundario. Este circuito quedará normalmente presurizado por la red de suministro por lo que no serán necesarios reductores de presión. Con anterioridad al llenado, abriremos el purgador automático situado en la parte más alta de este circuito, y tararemos la válvula de seguridad a la máxima presión de trabajo del elemento menos resistente de la instalación. Comprobaremos que todas las llaves se encuentran en su posición correcta y pasaremos al llenado y presurizado del circuito.

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• 4.- Comprobación eléctrica de la instalación. Para comenzar colocaremos en posición manual todos los interruptores de las bombas, válvulas y resistencias. Iremos conectando independiente y manualmente cada bomba, comprobando su tensión, consumo y sentido de giro de las mismas. Las válvulas se comprobarán midiendo la tensión que les llega, mediante la actuación sobre el control que las gobierna de forma manual. Las resistencias se conectarán también de forma independiente y manual, comprobando su correcto funcionamiento. A continuación se revisará el funcionamiento de cada uno de estos elementos pero en funcionamiento automático, actuando sobre cada termostato, simple o diferencial, que los gobierne.

• 5.- Ajuste del caudal de los circuitos. En los sistemas por bombeo, el caudal de los circuitos primario y secundario se ajustará por el siguiente procedimiento: la instalación de la bomba deberá incluir un par de manómetros (o uno diferencial) situados a la entrada y a la salida de la misma, con un rango de presiones similar a las generadas por ésta. Para facilitar la regulación del caudal se utilizarán preferentemente bombas con varias posiciones de velocidad. Cuando se utilicen bombas sin esta posibilidad, se instalará un bypass con una llave de regulación que permita desviar hacia la aspiración de la bomba parte del caudal; sin embargo no es posible conocer con precisión el caudal del circuito, excepto cuando la llave de bypass está totalmente cerrada. Cuando se utilizan bombas regulables y con la instalación en marcha en la posición de regulación de la bomba dando el mínimo caudal, se tomará indicación de la diferencia de presión en los manómetros y se entrará en la curva de actuación proporcionada por el fabricante. Si el caudal es suficiente, el circuito estará regulado, en caso contrario se pasará a la posición siguiente de regulación y se repetirá el proceso hasta encontrar la posición de regulación que proporcione el caudal más cercano al de diseño.

• 6.- Equilibrado de los circuitos. Es necesario equilibrar la pérdida de carga de los colectores a la entrada y a la salida para que todas las líneas de colectores funcionen con el mismo caudal. Esto puede conseguirse colocando llaves de paso a la entrada y a la salida de cada línea de colectores, y midiendo la pérdida de carga que sufre cada línea. Regularemos las llaves de paso hasta que por cada línea circule el mismo caudal.

444...222...444 PPPrrruuueeebbbaaasss dddeee rrreeeccceeepppccciiióóónnn

444...222...444...111... PPPrrruuueeebbbaaa dddeee eeessstttaaannnqqquuueeeiiidddaaaddd

Con el fin de comprobar su estanqueidad, todas las tuberías y accesorios deben probarse bajo una presión hidrostática no inferior a 1.5 veces la presión nominal de funcionamiento del circuito testado. Este proceso se ajustará a la norma UNE 100.151 << Pruebas de estanqueidad en redes de tuberías>>.

La prueba se realizará en cualquier caso, antes de aislar las tuberías y antes de que éstas queden ocultas por obras de albañilería. Para esta prueba lo normal es utilizar una bomba hidráulica manual de fontanería.

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444...222...444...222... PPPrrruuueeebbbaaa dddeee fffuuunnnccciiiooonnnaaammmiiieeennntttooo ooo cccaaallleeennntttaaammmiiieeennntttooo

No existe una prueba simplificada universalmente aceptada. A falta de normalización con más fundamento, puede bastar como prueba de calentamiento el verificar que en un día claro, sin efectuar consumos de agua, las bombas arrancan por la mañana en un tiempo prudencial, y paran al caer la tarde, obteniéndose una elevación correcta de la temperatura del depósito.

444...222...444...333... PPPrrruuueeebbbaaa dddeee llliiibbbrrreee dddiiilllaaatttaaaccciiióóónnn

Según el nuevo RITE, en su IT 2.2.4, actuaríamos de la siguiente forma: llevaremos a la instalación hasta la temperatura de estancamiento y, durante el enfriamiento de la instalación y al finalizar el mismo, se comprobará visualmente que no hayan tenido lugar deformaciones apreciables en ningún elemento o tramo de tubería, y que el sistema de expansión haya funcionado correctamente.

444...222...444...444... PPPrrruuueeebbbaaa dddeee ccciiirrrcccuuulllaaaccciiióóónnn dddeeelll f ffllluuuiiidddooo

La prueba consiste en alimentar eléctricamente las bombas, bien directamente o bien con accionamiento manual cuando éste existe, comprobando que entran en funcionamiento y que el incremento de presión indicado por los manómetros es el que corresponde, según la curva de actuación de la bomba. Al caudal de diseño del circuito.

444...222...444...555... PPPrrruuueeebbbaaasss dddeee aaacccccceeesssooorrriiiooosss

Conviene comprobar que las válvulas de seguridad funcionan y que sus tuberías de conexión a la atmósfera no están obstruidas. El proceso se realizará durante la prueba de presión del circuito, incrementando la presión delante de la válvula de seguridad hasta alcanzar 1,1 veces la presión de tarado, comprobando que la válvula abre. Debe comprobarse que las válvulas de corte, llenado, vaciado y purga de la instalación actúan correctamente.

444...222...444...666... AAAiiissslllaaammmiiieeennntttooo dddeee lllaaa iiinnnssstttaaalllaaaccciiióóónnn

Solamente después de finalizadas todas las pruebas y corregidas las posibles deficiencias, se procederá al aislamiento de la instalación. Hay que tener en cuenta que una vez efectuado éste, si se observan fugas o cualquier otra anomalía que obligue a desmontar algunas piezas, esto exigiría también el levantamiento del aislante, con la consiguiente pérdida de tiempo. Así pues, es necesario dejar la operación del aislamiento para el final.

Unas reglas básicas para una perfecta ejecución del trabajo serían:

• Utilizar herramientas en perfecto estado, especialmente cuchillos bien afilados y buenas brochas.

• El adhesivo a de estar fresco.

• Limpiar el material de posibles restos de aceite o agua, así como del polvo que ensucie la superficie.

• Las coquillas que muestran forma ovalada han de rajarse siempre por el lado más plano.

• Aplicar medidas exactas.

• Las juntas a pegar entre coquillas deben estar siempre sometidas a compresión y nunca a tracción.

• No se instalará jamás el aislamiento en elementos que estén en servicio. Realizado el aislamiento, no poner en servicio la instalación antes de haber transcurrido 36 horas, a fin de permitir el endurecimiento total del pegamento.

• El aislamiento flexible utilizado a la intemperie se protegerá inmediatamente.

444...222...555 EEEnnntttrrreeegggaaa dddeee lllaaa iiinnnssstttaaalllaaaccciiióóónnn

Las últimas fases de la instalación, tras completar el aislamiento, suelen ser las de protección de las tuberías y accesorios expuestos a la intemperie con recubrimientos y pinturas especiales, o mejor aún con envolventes rígidas de aluminio, PVC o algún material apropiado.

El recubrimiento del aislamiento se ejecutará dejando amplios solapes para evitar el paso de la humedad. Las juntas se sellarán de forma que el conjunto quede impermeable e inalterable a la intemperie.

Una vez finalizadas todas estas operaciones, el instalador procederá a una última revisión con la instalación en marcha, inspeccionando todas sus partes y comprobando su correcto funcionamiento.

Si todo funciona correctamente, la instalación puede ser ya entregada a su titular quién firmará la consiguiente conformidad. Previamente deberán haberse cumplido todos los trámites y requisitos legales que pudieran existir y realizadas todas las pruebas que el director de obra considerase pertinentes a entera satisfacción del mismo.

444...222...666 MMMaaannnttteeennniiimmmiiieeennntttooo

Según la IT 3.3 <<Programa de mantenimiento preventivo>>, las instalaciones térmicas se mantendrán de acuerdo con las operaciones y periodicidades contenidas en el programa de mantenimiento preventivo establecido en el “Manual de Uso y Mantenimiento” que serán, al menos, las indicadas en la tabla 3.1 de esta misma instrucción (fig. 27) según su potencia térmica sea inferior o superior a 70Kw.

Será responsabilidad del mantenedor autorizado o del director de mantenimiento, cuando la participación de éste último sea preceptiva, la actuación y adecuación permanente de las mismas a las características técnicas de la instalación.

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Fig. 27: Mantenimiento de instalaciones térmicas

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CCCa

aapppííítttuuulllooo 555 ––– CCCooosssttteeesss yyy rrreeennndddiiimmmiiieeennntttooosss

555...111 CCCooosssttteeesss eeessspppeeecccííífffiiicccooosss dddeeelll sssiiisssttteeemmmaaa

La energía solar térmica ha visto decrecer los costes de sus instalaciones desde sus inicios, pero actualmente y debido a la evolución tecnológica y a las nuevas políticas ambientales como respuesta a los problemas y acuerdos que nos afectan en la actualidad (calentamiento global, Protocolo de Kyoto etc.) la energía solar térmica, y la solar en general, continua disminuyendo los costes, como se puede apreciar en el siguiente gráfico (Fig. 28).

Fig. 28: Desarrollo de los costes específicos en función a la energía térmica instalada.

555...111...111 CCCooosssttteeesss dddeee lllooosss cccooommmpppooonnneeennnttteeesss yyy dddeee iiinnnssstttaaalllaaaccciiióóónnn

De estas dos variables que conforman el precio final de una instalación solar térmica, el coste de los componentes es el más importante (75-80%) pero también el más susceptible de bajar con el tiempo (Figura 29). Actualmente, la media de costes para instalaciones de energía solar térmica de tamaño y potencia similar a las montadas en campings, rondan los 700 euros/m2 de colector necesario para la misma, aunque existe una variabilidad importante en función de la complejidad, tamaño y lugar escogido para la instalación.

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Fig. 29: Factores intervinientes en el mercado tradicional español de la solar térmica.

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Las ayudas en España están enfocadas hacia las subvenciones, no existiendo ayudas fiscales en este sentido. Las subvenciones en el marco español están reguladas por el Decreto 162/2005, y dentro de la Comunidad Autónoma de Extremadura existe un convenio de colaboración entre el IDAE y la Junta de Extremadura para el desarrollo del Plan de Energías Renovables, que también facilita subvenciones compatibles con las del Decreto 162/2005.

Estas subvenciones consisten en:

• Decreto 162/2005:

Para solar térmica con captadores (más frecuente en instalaciones para campings), se prevé una subvención de hasta 300.51 Є/m2, con un máximo de 30.000 Є por proyecto o un 40% del mismo.

• Convenio IDAE – Junta de Extremadura:

Se establece una ayuda pública en la inversión de hasta el 65% para instalaciones térmicas solares de baja temperatura

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El rendimiento de una instalación solar térmica con colectores planos (los más usuales en campings españoles) es de aproximadamente de un 35%, y una instalación solar térmica bien diseñada y ejecutada puede llegar a cubrir hasta un 70-80% de toda la energía necesaria para la producción de ACS durante todo el año, dado que la mayor parte del consumo coincide con la temporada de mayor energía solar disponible.

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fffóóósssiiillleeesss La generación de ACS por medio de sistemas solares no puede sustituir al 100% el uso de los combustibles fósiles, pero si puede disminuir hasta en un 80% la aportación de estos combustibles, como fuel, gas etc.

Como dato diremos que con grandes consumos, como los producidos en un camping, una instalación solar térmica puede tener de un 20% a un 25% de rentabilidad frente a los gastos que tendríamos de utilizar en exclusiva combustibles fósiles para la obtención del ACS.

Como ejemplo podemos poner la comparativa de ahorro en viviendas si utilizamos un sistema solar, gas o electricidad para la generación de ACS (Fig. 30).

Fig. 30: Comparativa de ahorro con térmica solar, combustibles fósiles como el gas y electricidad.

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