S. L. Innovación y Cualificación - Replanteo de instalaciones solares térmicas. ENAE0208

En la parte inferior del acumulador es donde se sitúa la parte de agua más fría.

El sistema de termosifón se usa habitualmente en pequeñas instalaciones individuales, debido principalmente a su mayor facilidad de integración arquitectónica. El inconveniente que presenta es que producen un gran impacto visual, debido a la posición del acumulador y a que, si queremos mejorar el funcionamiento, debemos colocarlo cerca de los captadores solares. Pero en cualquier caso es de destacar que hoy en día existen diversas soluciones técnicas que minimizan satisfactoriamente dicho impacto visual. En estos sistemas podemos distinguir dos tipos: instalaciones por termosifón directas e instalaciones por termosifón indirectas.

Instalaciones por termosifón directas

Tienen un coste menor y un rendimiento energético superior al de las instalaciones indirectas. Se recomendará su utilización en aquellas localidades donde:

1 No se alcanzan temperaturas ambientes inferiores a la congelación del agua.

2 La calidad del agua sea la adecuada y, por lo tanto, su dureza sea baja, evitando problemas de deposiciones calcáreas.

Dichas deposiciones calcáreas pueden disminuir tratando el agua, por lo que cualquier tipo de agua adecuadamente tratada puede ser empleada en estas instalaciones.

Recuerde

El sistema de termosifón se usa habitualmente en pequeñas instalaciones individuales, debido principalmente a su mayor facilidad de integración arquitectónica.

Sin embargo, la instalación de este tipo de sistemas en localidades en las que la temperatura alcanza grados menores al punto de congelación del agua no es recomendable. Existen medidas para que este sistema pueda ser empleado en este tipo de localidades, pero el sistema sería dependiente de corriente eléctrica y de su correcto funcionamiento, ya que si el suministro falla en momentos de congelación se rompería por completo la instalación.

Instalaciones por termosifón indirectas

Poseen un intercambiador de doble envolvente, debido a que pierden un poco de carga. Este es el principal inconveniente que poseen este tipo de instalaciones, ya que supone la incorporación del intercambiador. Esta pérdida de carga se puede minimizar mediante un diseño y dimensionado adecuado del intercambiador y de las tuberías y accesorios de conexión. En localidades donde exista riesgo de congelación por temperaturas inferiores a las de congelación del agua es habitual emplazar mezclas de agua con aditivos anticongelantes como fluido en el circuito primario y así se evitará la congelación del mismo. Por ello, las instalaciones por termosifón indirectas son recomendables en este tipo de zonas.

Este tipo de instalaciones utiliza una bomba que activa la circulación del fluido del circuito primario. Para activar dicha bomba se dispone de un circuito de control, normalmente una centralita de control que, dependiendo de la diferencia de temperatura entre la sonda instalada en el interior del acumulador y otra instalada en la salida de los captadores solares, activa o desactiva la bomba.

La bomba se encuentra o pasa a estado ON (se activa) cuando la diferencia de temperatura entre el colector y el acumulador sobrepasa el nivel de consigna establecido, que se encuentra entre 6 y 7 °C, consiguiendo de esta forma aumentar la energía interna del acumulador. Cuando la diferencia de temperatura entre el colector y el acumulador llega a ser 2–3 °C, la bomba pasa a estado OFF (se desactiva).

El hecho de parar la bomba cuando se alcanza una temperatura de 2 °C se debe a que la ganancia de energía que se produce a partir de esa temperatura no supera el gasto económico de electricidad para activar la bomba, luego no compensa activarla.

Generalmente, cuanto más grande es la instalación, el consumo eléctrico de la bomba es proporcionalmente mucho menor que la cantidad de energía térmica aportada por la instalación solar. Dependiendo del caudal de circulación podemos diferenciarlas en varios tipos: de bajo flujo y de flujo normal o alto. En la primera, el caudal es del orden de 10-20 l/h por metro cuadrado de captador solar. En el resto de las instalaciones, el caudal se encuentra entre 40 y 60 l/h por metro cuadrado, y en algunos casos puede llegar a ser hasta de 80 l/h por metro cuadrado. Una de las ventajas de las instalaciones de bajo flujo es que podemos utilizar tuberías de menor diámetro, lo que nos lleva a tener menos coste en la instalación y, a la vez, reduce las pérdidas térmicas. Al ser el caudal menor, el tiempo que pasa el fluido en los captadores es mayor que en las instalaciones de flujo normal o alto, por lo que el incremento de temperatura en dichos captadores es mayor, de hasta 25 °C. Sin embargo, las pérdidas en los captadores son mayores debido a que la temperatura en ellos es mayor y el rendimiento de estos disminuye. Para reducir este inconveniente, se recomienda instalar bombas de caudal variable, que nos permiten aumentar el caudal cuando se alcanzan temperaturas elevadas en los captadores, e instalar acumuladores que consigan una adecuada estratificación de las temperaturas. Hoy en día, estos tipos de instalaciones son más usuales por el centro y norte de Europa, no resultando de especial interés en países que disponen de mayor radiación solar. Es previsible que esta tecnología se emplee con más frecuencia, por ejemplo, en la producción de frío, sistema que requiere mayores temperaturas. Las instalaciones de circulación forzada empleadas en España usan un caudal de circulación comprendido entre 40 y 60 l/(h · m 2).

Este tipo de sistema puede controlar, a través de la bomba que fuerza la circulación, la temperatura máxima, evitando así que el aislamiento del acumulador sufra deterioro por exceso de temperatura. Como ya comentamos anteriormente, otra de las grandes ventajas de los sistemas de circulación forzada es la posibilidad de situar el acumulador en una cota inferior a la de los captadores solares. Para evitar la circulación en sentido contrario, en horarios nocturnos se instalan válvulas de retención. Estas introducen pérdidas de carga que no deben ser problema si se tienen en cuenta en el proceso de dimensionado de la bomba. Teniendo en cuenta la misma dinámica que en las instalaciones por termosifón, este tipo de instalaciones también pueden ser directas o indirectas. Si son indirectas, el intercambiador es de doble envolvente en instalaciones que requieran una superficie de captación mayor y de tipo serpentín si la instalación es de menor tamaño. El coste de estas instalaciones es mayor que el de las instalaciones por termosifón, pero nos ofrecen una serie de ventajas que hacen que sean muy utilizadas en el mercado.

Importante

Al proyectar una instalación de circulación forzada hay que tener en cuenta el fenómeno de “cavitación” al calcularla, ya que si este fenómeno se produce, destrozaría la parte de la instalación que estuviera afectada y, en el caso de ser la bomba, esta quedaría inservible en poco tiempo.