Sistema de Termotransferencia

FLUIDO CALOPORTADOR

El fluido caloportador se calentará por la radiación solar que incide sobre el colector; suele ser agua de red, agua desmineralizada o agua con aditivos, siendo estos generalmente anticongelantes como el etilenglicol, pudiendo ser también aditivos anticorrosivos para proteger la red de tuberías.

En todo caso, las mezclas de agua con anticongelante deberán respetar la normativa vigente y se deberá cumplir que el punto de congelación de la mezcla sea al menos 5 ºC inferior a la mínima temperatura histórica que se haya dado en la localización de la instalación. También deberá cumplirse que su calor específico no sea inferior a 3 J/kgK o 0,7 kcal/kgºC y que el pH del fluido caloportador a 20 ºC esté entre 5 y 9.

Si se usa una mezcla con anticongelante u otro fluido que no cumpla la normativa vigente será necesario que el diseñador especifique en la documentación de la instalación su composición y su calor específico, además de adjuntar el certificado favorable correspondiente de un laboratorio acreditado.

Las sales presentes en el fluido caloportador se ajustarán a estos parámetros:

  1. La salinidad del agua del circuito primario no excederá de 500 mg/l totales de sales solubles. En caso de no disponer de este valor se tomará el de la conductividad, que no podrá sobrepasar los 650μS/cm (donde S es un siemens, unidad derivada del Sistema Internacional de Unidades y que hace referencia a la conductividad).
  2. El contenido en sales de calcio no será superior a 200 mg/l, expresado como contenido en carbonato cálcico (dureza del agua).
  3. El límite de CO2 libre contenido en el agua no excederá de 50 mg/l.

Fuera de estos valores habrá que tratar el agua para reducirlos.

Se deberá tener especial cuidado para evitar la mezcla de los fluidos entre los distintos circuitos. Manteniendo una mayor presión en el circuito secundario (ACS) se impedirá la contaminación de este, en caso de fuga, por el fluido caloportador que hay en el circuito primario a menor presión.

TUBERÍAS Y CONDUCTOS

Para evitar tanto las pérdidas térmicas como las de carga, las tuberías de la instalación deberán ser lo más cortas posible, utilizando el mínimo número indispensable de accesorios como codos, tes, cruces, etc.
Se construirá la instalación evitando los remansos donde se pueden producir obturaciones o depósitos de cal, y seleccionando un material adecuado que lo evite también, así se mantendrá el rendimiento de la instalación lo más constante posible durante su vida operativa.

Las tuberías de cobre, acero inoxidable e incluso plásticas acreditadas para esta aplicación se podrán usar en sistemas directos.
En sistemas indirectos con un circuito primario y otro secundario, se utilizará acero negro, cobre o acero inoxidable en el circuito primario, utilizándose tres tipos de uniones entre las tuberías y los accesorios. El exterior de estos materiales se protege con pinturas anticorrosivas (base en minio).
Tipos de uniones en la red de tuberías:

  • Uniones roscadas, por medio de accesorios hembras y machos, y uso de teflón para mantener la estanqueidad.
  • Soldaduras, con utilización de material fundente para unión de las tuberías y accesorios, que pueden ser de alta, media y baja temperatura.
  • Embridadas, se utilizan bridas y juntas de unión.

El cobre y el acero inoxidable son adecuados para el circuito secundario o de ACS, pudiéndose utilizar tuberías de plástico si soportan la temperatura máxima en el circuito. En ningún caso se podrá utilizar el acero negro para el circuito secundario ya que el agua caliente de consumo se contaminaría.

Todos los materiales se rigen por normativa UNE, siendo para el cobre soldado por capilaridad la UNE 37153.
Si el material no cumple la normativa no se podrá utilizar para la instalación.

Para determinar el diámetro de las tuberías se pueden utilizar los datos de la tabla A:

Tabla A. Diámetros mínimos en mm. recomendados para tuberías de instalaciones solares.

Las velocidades y caudales de los fluidos por el interior de las tuberías van a depender del material del cual estén hechas, además del diámetro, viscosidad del líquido, etc.

Para tuberías de aluminio y accesorios de este material la velocidad será inferior a 1,5 m/s y su pH están entre 5 y 7, para evitar la corrosión en el circuito.

Por esto, para evitar el deterioro del aluminio, este material no es adecuado para sistemas abiertos o sin protección catódica.

En el caso de que se use acero en las tuberías y accesorios se permitirá una velocidad superior comparado con el aluminio. En todo caso la velocidad del fluido será inferior a 3 m/s para sistemas cerrados y controlando el pH entre 5 y 9.

Los límites para calcular el diámetro de la tubería será, para locales habitados, de una velocidad de fluido inferior a 2 m/s e inferior a 3 m/s si el trazado de la red de tuberías discurre por el exterior o por locales no habitados.

No se permitirán pérdidas de carga superiores a 40 mmca por metro de tubería en la red de la instalación.
En todo caso, pérdidas superiores a 7 mca, tanto en el circuito primario o secundario, no serán permitidas.

Si el diámetro de tubería elegido no cumpliese con los valores máximos permitidos de pérdida de carga y velocidad de circulación del fluido, habría que elegir el diámetro inmediatamente superior y comprobarlo de nuevo. En caso de no cumplir nuevamente se irían seleccionando diámetros superiores hasta obtener uno válido.

En la red de tuberías para instalaciones de calentamiento del agua en piscinas se usan normalmente tuberías de PVC de gran diámetro, que permiten grandes caudales con menores pérdidas de carga, además normalmente no necesitan aislamiento térmico.

Un campo de colectores de una instalación solar térmica de ACS está formado por 8 colectores dispuestos en 2 baterías conectadas en paralelo. A su vez, cada batería está formada por 4 colectores también en paralelo tal y como se muestra en la figura. Se pide calcular la pérdida de carga por metro de tubería y la velocidad de circulación en cada tramo.

Nota: de los datos del fabricante del colector sabemos que el caudal de circulación por colector es 125 l/h.


calculo-velocidad-y-perdida

Solución:
Tramos de 22 mm
El caudal de circulación por cualquiera de estos tramos será de 500 l/h.
Para este caudal de circulación, según ábacos obtenemos aproximadamente:
5 mmca por m y 0,28 m/s.

Tramos de 30 mm
El caudal de circulación por cualquiera de estos tramos será de 1.000 l/h.
Para este caudal de circulación, de la misma figura obtendremos aproximadamente: 4.5 mmca y 0,32 m/s.

Vemos, pues, que para estos diámetros de tubería los valores obtenidos de pérdida de carga y velocidad de circulación del fluido están dentro de los máximos permitidos.

 

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