Circulador y tuberías Bomba de circulación y tuberías: dos elementos clave para el buen funcionamiento y la mejora del rendimiento de la instalación solar térmica Forma parte del Contenido de aula solar térmica
Impulsión del fluido caloportador
-El circulador o, también llamado genéricamente bomba y las tuberías, son los componentes que se encargan de impulsar el fluido caloportador y conducirlo a través del circuito de captación (acumulador -> colectores -> acumulador). De aquí lo apropiado de su nombre; este elemento no extrae líquido de ningún sitio, solo le hace circular a través de las conducciones hidráulicas generando un vacío en su entrada o tobera de aspiración e impulsándolo por su boca de salida.
-La elección de las características de este dispositivo es sencilla una vez dimensionado el diámetro de conducciones en base al caudal necesario, además de su longitud. Por este motivo hemos incluido ambos temas junto con el fluido que transporta el calor en la misma página. Este componente de la instalación debe realizar un trabajo que consiste en impulsar el caudal necesario de caloportador y a la vez vencer la resistencia hidráulica del circuito.
-Los fabricantes de bombas de impulsión proporcionan unas curvas que definen la capacidad de cada modelo para establecer un caudal y vencer una pérdida de carga determinados. Estas dos características han de ser suficientes para realizar la elección del circulador.
Tuberías
-Las conducciones hidráulicas (tuberías) que transportan la energía captada, desde los colectores hasta el punto de intercambio, son otro elemento clave para lograr que la instalación cumpla los objetivos de sustitución energética para los que está pensada.
-Un diámetro de conducciones demasiado pequeño o demasiado grande puede provocar un mal funcionamiento por diferentes motivos. Conductos infradimensionados ( diámetro normalizado pequeño ): Escaso caudal —> Elevado inc. de temperatura —> El caloportador retorna a los colectores muy caliente —> Aumento de tm —> Disminución de rendimiento de los colectores. Conductos sobredimensionados: Exceso de caudal —> Escaso inc. de temperatura —> El acumulador tarda demasiado tiempo en estar a la temperatura mínima necesaria.—> Disminución de aportación energética a la instalación de consumo.
-En definitiva, es necesario establecer un medio de transporte que sea capaz de “cargar” la mayor cantidad posible en el punto de carga y “descargar” por completo en el destino.
-Partiendo de las recomendaciones del fabricante de colectores (litros/m2 y hora) , debemos establecer el caudal en litros/m2 y hora que debe circular por el campo de colectores y partiendo de esta referencia acomodar un diámetro, velocidad del fluido y pérdida de carga (resistencia hidráulica) adecuados.
Criterios para el dimensionado de tuberías en solar térmica
-El caudal total es la referencia principal para el dimensionado de las conducciones hidráulicas en la instalación solar térmica pero, además hay que tener en cuenta que los demás elementos singulares que se disponen en el recorrido del caloportador (llaves de corte, codos, colectores, etc) añaden resistencia o pérdida de carga al total de las conducciones. Una vez conocido el total de la resistencia hidráulica y sabiendo que éste es inferior a ese valor crítico de 40 mmca/m podemos buscar otro diámetro inferior con el objeto de que las tuberías contengan un volumen también inferior.
-Si tuviéramos que esquematizar el criterio de dimensionado de los conductos deberíamos dibujar un círculo con cada una de las variables ( caudal, resistencia hidráulica, y circulación turbulenta o laminar ) unidas entre sí sin solución de continuidad, pero con la particularidad de que en solar térmica introducimos otra variable muy importante de la que ya hemos hablado, que es el volumen de líquido contenido en el interior de los conductos. Este debe ser lo menor posible. Incluimos esta tabla de diámetros normalizados para tubos de cobre sobre la que tenemos que decir que en solar térmica normalmente no vamos a utilizar diámetros excesivamente pequeños ni excesivamente grandes; probablemente los que van junto con asterisco serán siempre los más utilizados.
Diámetros normalizados de tuberías en mm
| D.Int | 4 | 6 | 8 | 10 | *12 | *13 | *14 | *16 | *20 | *26 | *33 | *38 | 40 | 51 | 61 | 63.7 | 73.1 | 84.9 | 104 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| D.Ext | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 15 | 16 | 18 | 22 | 28 | 35 | 40 | 42 | 54 | 64 | 66.7 | 76.1 | 88.9 | 108 |
Los diámetros señalados con asterisco son los que más frecuentemente se pueden acoplar en una instalación solar térmica
Fluido caloportador
-Debido a que los colectores y los conductos que transportan el fluido caloportador se encuentran a la intemperie, es necesario que éste esté protegido contra las bajadas de temperatura, ya que a pesar de que el aislante con que se recubren los conductos o tuberías les previene en cierta medida de pérdidas caloríficas, frente a muy bajas temperaturas se necesita una protección química que impida su congelación. De la misma forma, también es necesario asegurarse de que el punto de ebullición de este compuesto esté por encima de los 100ºC para evitar problemas en momentos en los que no hay circulación y sin embargo los colectores están recibiendo gran cantidad de energía solar. Dicho de otra forma, temperatura de estancamiento muy elevada.
-El uso de “glicoles” es lo más generalizado. Mezclado con el agua en determinadas proporciones impide la congelación hasta un límite de temperaturas por debajo de 0ºC según su concentración. Por otro lado, la mezcla empieza a hervir a temperaturas muy por encima de las del agua, haciendo que el líquido quede protegido contra este problema.
-La elección de la concentración dependerá de las temperaturas históricas de la zona de ubicación y de las características que aporte el fabricante. -Es necesario tener en cuenta que cualquier mezcla seleccionada variará las características del fluido ( calor específico, peso específico, densidad, etc) y esto influirá de forma decisiva en el cálculo de conducciones y circulador al provocar grandes variaciones en la resistencia hidráulica del circuito.
Resumiendo
El circulador debe ser capaz de mover todo el volumen de caloportador contenido en el circuito y por tanto seleccionado correctamente y según las curvas del fabricante en cuanto a resistncia hidráulica y caudal. El dimensionado de las conducciones hidráulicas es funamental para que se produzca la extracción de calor de los colectores en la medida adecuada y para que el volumen contenido dentro de éstas no nos obligue a sobredimensionar la impulsión. El fluido caloportador podría ser exclusivamente agua si fuera posible garantizar la ausencia total de temperaturas bajo cero y la ausencia total de temperaturas de 100 ºC o superiores. Además se conseguiría una mayor captación de energía solar debido al calor específico del agua.
Creada