Tema: A vueltas con los sobrecalentamientos.

Sopy nuevo aquí, así que en primer lugar enhorabuena a toda la gente que con sus preguntas y respuestas dan vida a este foro.

Llevo tiempo pensando en instalar un sistema para preparar ACS mediante energía solar térmica, y al final me he decidido. Ya tengo todo más o menos en la cabeza, pero aún hay unos flecos, que no tengo claros y me gustaría que me dieseis vuestra opinión.

Para emepzar haré una breve descripción del sistema:
Circuito primario: un único colector solar 2,3 m2, tuberías de cobre, fluido primario: mezcla etilenglicol al 36% (Valladolid Tª minima de cálculo -20ºC), bomba circuladora Tºmax: 110ºC, intercambiador: serpentín en depósito de 200 litros, presión máxima de circuito 6 bares (válvula de seguridad), purgadores manuales, vaso de expansión cerrado 5 litros.

1) En primer lugar, cuando tenemos exceso de energía y se alcanzan elevadas temperaturas de estancamiento, ¿podría deteriorarse la bomba que tiene una temperatura máxima nominal de 110ºC?

2) En segundo lugar ¿con una mezcla de 36% o superior si fuera preciso de etilenglicol, existirían problemas debido a la evaporación del fluido, a las temperaturas de estancamiento? (expulsión de fluido primario por la válvula de seguridad de 6 bares).

3) ¿Si es así podría paliarse con el sobredimensionado del vaso de expansión? En cálculos obtengo un vaso cerrado de 0,5 litros debido al poco contenido de agua de la instalación, y he previsto uno de 5 litros.

En caso de existir problemas con la bomba por sobretemperatura, o de expulsión de fluido por sobrepresión, he previsto un sencillo sistema de un disipación de calor. Siento que se vea tan mal pero no puedo inserta el esquema en .dwg.

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1 Válvula de seguridad de descarga térmica 90ºC o bien válvula seguridad (con descarga conducida) tarada a 4 bar.
2 Batería aleteada agua-aire. La adquiriría de chatarra, bien de alguna caldera, un fancoil o incluso un radiador de un coche….De otra manera no compensa económicamente.
3 Válvula antiretorno para evitar circulación inversa.
4 Válvula de seguridad 6 bar descarga libre y purgador manual.
5 Impulsión a depósito
6 Retorno de depósito.

El sistema funcionaría por circulación natural cuando la temperatura de estancamiento superase 90ºC o presión superior a 4 bar, dependiendo que válvula se instale.

4)¿Veis viable este sistema? (Insisto se trata de mi propia instalación)
¿Qué válvula veis más adecuada, la de descarga térmica a 90ºC o la de seguridad (con descarga conducida) tarada a 4 bares?
La térmica tiene mayor coste, pero según mi punto de vista además de limitar la presión del sistema limita la temperatura, que en caso contrario podría dañar las epaquetaduras de la bomba.

Por último tenía intención de poder cambiar la inclinación del panel (regulación en tres posiciones invierno, verano y perimavera-otoño) mediante una estructura que así lo permita. En este caso necesitaría realizar las conexiones al colector solar mediante manguitos flexibles.

5) ¿Existen manguitos que resistan temperaturas elevadas? Supongo que los típicos utilizados en fontanería no soportarían las temperaturas de estancamiento.

Muchas gracias por vuestra atención, y espero que podaís ayudarme.

Hola Maq,

mi opinión,

con un captador plano normal de 2,3 m2 y un depósito de 200l no veo motivo para pensar que las temperaturas de estancamiento vayan a ser un problema crítico en tu sistema.

Si das datos de tu consumo, captador, acumulador y ciudad se podría opinar con mejor criterio.

Supongo que el termostato parará la bomba si la temperatura del acumulador es excesiva y que además el primario incorporará una válvula antiretorno adecuada.

El propilenglicol es menos tóxico que el etilenglicol y pienso que sería preferible.

Otros compañeros del foro posiblemente puedan corregir o ampliar esta opinión.

Un saludo

¿A lo largo de los meses de verano tienes previsto no estar en la vivienda?

1 ) En principio la bomba queda a la salida del acumulador. Por lo tanto la parte más fría del circuito.

2) Siempre queda la opción de llevar la descarga hacia un depósito con una bomba que rellene el circuito al disminuir la presión.

3 ) ¿?

4) ¿?

5) ¿?

Lo que no entiendo es intentar optimizar la captación en verano cuando parece que tienes un excedente durante esta época. ¿Seguro que tienes excedente?

saludos.Tximist

Hola

En los meses de verano, con un consumo normal, no habría excedentes ya que con un sólo captador solar nunca llegaría al 100% de la cobertura solar.

Sin embargo muchos fines de semana o semanas enteras no hay nadie en casa, y es en esos casos donde está mi preocupación. Tengo pensado ubicar el colector en una zona de difícil acceso por tanto no sería buena solución cubrir el capatador en los periodos vacacionales, además de que siempre cabe la posibilidad de un olvido...

Lo del sistema de llenado automático (tximist) me parece buena solución en instalaciones de mayor tamaño, pero en ésta tan pequeña supondría complicar y encarecer la instalación, además dependeríamos de la electricidad para el rellenado y presurización del circuito, con lo que perderíamos fiabilidad.

Por este motivo me parece mejor solución derivar el fluido a un intercambiador agua-aire cuando la temperatura exceda de 90ºC o una presión determinada (mediante válvula de descarga térmica o válvula de seguridad según indico en el primer mensaje). Situando la batería de intercambio ligeramente por encima del colector se facilitaría la circulación natural del fluido, y debido a la elevada superficie de disipación y salto térmico se facilitaría la convección natural del aire para refrigerar el fluido.

Por otra parte debido a que se trata de una instalación pequeña, estoy considerando que con sobredimensionar el vaso de expansión podría ser suficiente para absorber el aumento de volumen del fluido al evaporarse (en PET-REV Octubre 2002 aconseja en los cálculos del vaso cerrado, mayorar el contenido de fluido del circuito primario en un 10% para compensar la eventual sobrepresión debida a la evaporación del fluido). En mi instalación con un vaso de expansión de 5 litros, pienso que quedaría sobradamente sobrediemensionado (en cálculos no llego al litro), con lo que el problema de los sobracalentamientos podría quedar así solucionado.

Al no llegar al cubrir el 100% de las necesidades energéticas en verano, el poder modificar el ángulo de inclinación permitiría incrementar el rendimiento de la instalación sobre todo en verano e invierno.

Pero tendría que realizar uniones al captador mediante conducciones flexibles y es aquí donde no sé que material utilizar. Había pensado en los manguitos flexibles utilizados en fontanería para realizar la conexión a los sanitarios o en tubo de polietileno reticulado, pero desconozco si aguantaría las temperaturas de estancamiento, en épocas vacacionales.

Muchas gracias por vuestras respuestas.

Viessmann comercializa esos manguitos que buscas...flexibles ¿no?

Una alternativa sería que durante estos periodos en los que no estés permitas la circulación nocturna de tal manera que el calor que has acumulado durante el día se disipe a través del colector. Los únicos inconveniente serían:
- Acordarse de hacrelo ( anular el control y poner un enchuife con temporizador para la bomba ).
- El gasto energético.

Es otra posibilidad con la ventaja de no tener que añadir más elementos al sistema.

Un saludo. Tximist.

Se me olvidaba. Al dimensionar el vaso de expansión evitas sobrepresiones y la pérdida de la mezcla pero evitas alcanzar la temperatura de estancamiento en el colector.

Un saludo. Tximist.

En resumen:

Sobredimensionando el vaso de expansión evitamos las sobrepresiones, pero no las elevadas temperaturas de estancamiento.

¿Cuándo pueden ser peligrosas esas temperaturas para nuestro sistema?

Desde mi punto de vista cuando, al producirse demanda de ACS (en mi caso) la bomba se pone en marcha haciendo pasar el fluido sobrecalentado por el intercambiador (serpentín en depósito en mi caso). Si después de pasar por el intercambiador la temperatura del fluido es aún superior a 110ºC, la bomba podría sufrir daños al pasar este fluido a través de ella.

Por tanto, ¿es posible que tras pasar el fluido sobrecalentado (200ºC o superior) por el intercambiador, pudiera llegar a la bomba con temperatura superior a 110ºC?
Sabemos que posible es, ya que depende de la temperatura de acumulación y de la superficie y eficiencia del intercambiador en cada caso, pero ¿alguien ha controlado esta situación observando la temperatura a la salida del intercambiador?

Por cierto ya he ehcontrado los manguitos o latiguillos flexibles con temperaturas de operación de -60ºC a 250ºC. Los tienen en Salvador Escoda.

Si me das la curva de rendimiento del colector te calculo la temperatura de estancamiento para un día de verano en Valladolid ( no creo que alcance los 200 ºC). En cualquier caso si el sistema se ha parado es porque se ha alcanzado la temperatura máxima en el acumulador. Si ese momento abres la llave del agua caliente el sistema empieza a tirar del acumulador y empieza a entrar agua fría. La bomba no arrancará hasta que la temperatura del acumulador baje hasta un cierto valor. Si el depósito está bien estratificado y el sensor de temperatura queda en la parte superior puedes tener 5 - 10 º C menos en la parte inferior donde se encuentra el intercambiador, lo cual favorecerá el intercambio de calor. Conclusión, la mezcla que llega a la bomba no estará a una temperatura tan elevada ya que antes ha teneido que ceder calor al agua del acumulador.

Respecto a la circulación nocturna la central no debería desconectarse y creo recordar que algunas tiene la opción de permitir circulación nocturna. Saludos. Tximist.

Muchas gracias tximist, no la tengo a mano ahora, cuando la tenga te mando un privado.

Ahora tengo otro problemilla en la cabeza sobre el aislamiento a utilizar.
He buscado en el foro y como no he visto ningún mensaje donde se trate específicamente, mejor voy a publicarlo en un nuevo mensaje.

Gracias de nuevo.

Hola a todos,

Sigo opinando en que no se puede juzgar sobre sobrecalentamientos sin unos mínimos datos concretos. Por lo menos sería necesario conocer las características del captador y del acumulador y el emplazamiento del acumulador.

Por favor corregidme si lo veis de otra forma, pero considero que:

1) En la mayoría de los captadores planos de calidad media el rendimiento se reduce bastante con temperaturas de entrada altas.
Con estos captadores, el sistema puede tener, o no, dependiendo de los números concretos, un cierto margen de autorregulación sin que en los captadores llegue a una evaporación. Me explico:

2) Sobre todo en verano, las perdidas de calor de un acumulador con agua a 90ºC pueden ser un múltiple de las perdidas del mismo acumulador con agua a p.E. 55 o 60ºC de temperatura media. En cualquier estación del año las pérdidas de calor de un acumulador con agua a 80 o 90ºC son altas.

3) Con la eficiencia de captadores planos normales con agua de entrada a 80 o 90ºC en valores bajos, la captación podría en según que circunstancias ser puntualmente incluso menor que las perdidas, o no, según que circunstancias.

4) Suponiendo que hubiese exceso de captación, en estas circunstancias, con un depósito de 200 l a una temperatura inicial de p.E. 60ºC, hay un cierto margen de maniobra y como comenta Tximist se puede programar p.E. una circulación nocturna para reducir la temperatura media del acumulador.

5) Aún en el caso de sobrecargas puntuales, la temperatura de ebullición de una disolución glicol-agua al 40% a 2 bar abs. creo que es de aprox. 125ºC y a 3 bar abs. de aprox. 140ºC.

Opino que en una instalación para producción de ACS con captadores planos de calidad media, una presión de carga en primario de p.E. 2-3 bar, una relación entre el volumen de acumulación y la superficie de captadores adecuada y un vaso de expansión bien dimensionado no tiene porque llegarse a una apertura de la válvula de seguridad o a una evaporación en captadores salvo casos muy excepcionales.

Otro discusión sería necesaria en sistemas para calefacción , o sistemas de ACS con captadores de muy alto rendimiento o en sistemas con temperaturas en acumulador limitadas a p.E. 60 o 65ºC., etc.

Un saludo

Hola, primero saludar ya que es mi primera intervención.

Solo un inciso sobre este tema a riesgo de ser impertinente. Creo que con la superficie del captador (muy standarizado) en una provincia como Valladolid (que no es Sevilla), para 200 litros de acumulación, es matar moscas a cañonazos lo de los manguitos de alta resistencia, la sobredimensión del vaso y los disipadores de calor (aunque si los tienes no están de más). No veo (según humilde opinión del suscribiente) que se deba temer por la integridad del circuito, si bien la recirculación nocturna es siempre conveniente en verano en casi todo el pais (excepto, claro en las sierras, donde la temperatura nocturna es de 13ºC de media)
Un saludo. :wink: