“Estudio de Colectores Solares y Depósitos Acumuladores”

Informe Final

PREPARADO POR

octubre de 2014

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Índice 1.

ANTECEDENTES .................................................................................... 5

2.

OBJETIVO DEL ESTUDIO......................................................................... 5

3.

INTRODUCCIÓN .................................................................................... 5

4.

DEFINICIONES ...................................................................................... 9

5.

Caracterización de Mercado nacional ..................................................... 12 5.1 Antecedentes ............................................................................... 12 5.2 Empresas con Participación en el Mercado Termosolar en Chile ........... 15 5.3 Tipos de equipos (Colectores Solares Térmicos) ................................ 19 5.4 Tipos de equipos (Depósitos Acumuladores) ..................................... 21 5.5 Tipos de equipos (Sistemas de Control y Equipos Auxiliares) .............. 21 5.6 Productos de fabricación nacional ................................................... 23 5.7 Volúmenes de venta ...................................................................... 24 5.8 Productos importados .................................................................... 25 5.9 Canales de Comercialización y distribución de los SST ....................... 37 5.10 Normas, Organismos de Certificación y Laboratorios ......................... 38

6.

Descripción técnica de los colectores solares, sistemas de control y depósitos acumuladores, indicando sus principales componentes y principios de funcionamiento. ................................................................ 43 6.1 Componentes principales de los SST ............................................... 43 6.2 Tipos y modelos de colectores solares, sistemas de control y depósitos acumuladores ................................................................ 44

7.

Análisis Normativo ............................................................................... 63 7.1 Normas de ensayos de seguridad y desempeño ................................ 63 7.2 Descripción y comparación de los principales ensayos que se aplican ........................................................................................ 63 7.3 Propuesta de normas aplicables .................................................... 136 7.4 Regulación e incentivos al uso de SST en países de la región y en otras regiones ........................................................................ 137 7.5 Calendario para la promoción e incentivos de los SST ...................... 147

DEUMAN

2

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

8.

Análisis Capacidad de Ensayo .............................................................. 150 8.1 Infraestructura requerida para la realización de los ensayos ............. 151

9.

Elaboración de una propuesta final de procedimientos para el registro e inspección ...................................................................................... 161 9.1 Descripción del modelo conceptual del funcionamiento del sistema especificando los roles de cada uno de los actores ............... 161 9.2 Requisitos técnicos para verificar que los colectores solares y depósitos acumuladores pueden acceder al subsidio ........................ 162 9.3 Procedimiento que deberá aplicar el importador o fabricante para solicitar la incorporación y registro de sus productos para acceder al subsidio ...................................................................... 172 9.4 Procedimiento que deberá aplicar la SEC para el reconocimiento de los certificados emitidos en el extranjero de los colectores solares y depósitos acumuladores ................................................. 192 9.5 Procedimiento que deberá aplicar el organismo de certificación y/o laboratorio de ensayos para verificar que los colectores solares y depósitos acumuladores cumplan con los requisitos técnicos establecidos para acceder al subsidio ................................ 199 9.6 Normas

y

equivalencias

para

ensayos

de

depósitos

acumuladores ............................................................................. 203 9.7 Normas y equivalencias para ensayos de sistemas solares térmicos .................................................................................... 205 10.

ANTECEDENTES PARA LA INSPECCIÓN DE LAS INSTALACIONES DE SISTEMAS SOLARES TÉRMICOS........................................................... 207 10.1 Descripción técnica de los sistemas solares térmicos ....................... 207 10.2 Recolección de Experiencia Internacional en la Instalación de los SST........................................................................................... 236 10.3 Dificultades y problemas más comunes encontrados en la operación de los SST ................................................................... 249 10.4 Análisis Normativo para la inspección de los SST ............................ 263 10.5 Análisis Capacidad de Inspección .................................................. 269

DEUMAN

3

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

11.

Procedimiento para la inspección de los sistemas solares térmicos ya instalados, considerando la forma en que se solicitará la revisión de Sistemas Solares Térmicos.................................................................. 276 11.1 Propuesta de Procedimiento de Inspección de SST .......................... 277 11.2 Objeto ....................................................................................... 277 11.3 Alcance ..................................................................................... 277 11.4 Definiciones ............................................................................... 278 11.5 Instrumentos y equipos de medición ............................................. 278 11.6 Recursos humanos necesarios ...................................................... 280 11.7 Calificación exigida al personal encargado de la realización de la inspección .................................................................................. 280 11.8 Condiciones

necesarias

para la correcta realización de

la

inspección .................................................................................. 280 11.9 Procedimiento de Inspección ........................................................ 281 11.10 Inspección visual ...................................................................... 282 11.11 Ensayos no invasivos ................................................................. 286 11.12 Participación de organismos en la inspección de SST ..................... 294 Bibliografía ................................................................................................ 295 Anexo Anexo Anexo Anexo Anexo Anexo Anexo Anexo Anexo Anexo Anexo

1 Diferenciación por tipo de producto................................................... 300 2 Resumen fichas técnicas ................................................................. 303 3 Aspectos económicos de la ficha técnica ............................................ 318 4 Sistemas de control y equipos auxiliares ........................................... 321 5 Base de datos ................................................................................ 328 6 Ensayos realizados a distintos productos del mercado nacional ............ 333 7 Mails de bolivia y brasil ................................................................... 336 8 Variantes de las configuraciones de SST ............................................ 338 9 Extracto Norma ASTM E 1160-87 (Reapproved 2007) ......................... 346 10 Reglamento RITE .......................................................................... 355 11 Eficiencia del intercambiador de calor .............................................. 361

DEUMAN

4

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

1. ANTECEDENTES La Superintendencia de Electricidad y Combustibles (SEC) y Deuman Ltda. (Deuman) suscribieron un contrato para desarrollar el estudio “Colectores Solares y Depósitos acumuladores” (Estudio). El cual comprende las siguientes etapas: Etapas Plan de Trabajo Primer Informe Segundo Informe Informe Final – Preliminar Taller Informe Final

Contenido Programa de trabajo detallado Antecedentes para el registro de colectores solares térmicos, sistemas de control y depósitos acumuladores Antecedentes para la inspección de las instalaciones de sistemas solares térmicos Propuesta final de procedimientos para registro e inspección de SST Exposición de los resultados del Estudio Consolidación de la información

De los cuales, han sido entregados el Plan de trabajo, el Primer y Segundo Informe, informe final preliminar y con el presente documento se hace entrega del Informe Final. 2. OBJETIVO DEL ESTUDIO El objetivo general del presente Estudio es identificar y analizar la información técnica y de mercado necesaria para la reglamentación de los colectores solares térmicos y depósitos acumuladores. 3. INTRODUCCIÓN En los últimos 15 años en Chile la demanda por energía primaria se ha duplicado, mientras que la producción interna se ha mantenido prácticamente constante, obligando al país a importar cada vez más insumos energéticos, con el consecuente incremento del costo de los mismos. En este sentido, a fin de disminuir está dependencia, la experiencia señala la conveniencia de fomentar el uso y desarrollo de Energía Renovables No Convencionales (ERNC), con el objeto de diversificar la matriz energética, disminuir la dependencia externa, aumentar la seguridad de suministro y la sostenibilidad del país. En este sentido, existen una serie de iniciativas a nivel mundial para fomentar la sustitución de tecnologías tradicionales por energías renovables, especialmente aquellas que se emplean para bajas temperaturas, como los sistemas solares térmicos (SST).

DEUMAN

5

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Al respecto, la experiencia internacional, como el europeo, muestra que para la implementación de programas de SST se requiere realizar las siguientes actividades: • • •

•

•

Entrenamiento. A diferentes actores involucrados en el sector Investigación y desarrollo. Fomentar la investigación y desarrollo que permitan crear soluciones o mejoras tecnológicas vinculadas a la implementación de SST. Proyectos de demostración. En la medida que en el mercado no se encuentre difundida la tecnología solar térmica, se hará necesario el implementar algunos de los SST, típicamente en predios públicos, a modo de demostrar el funcionamiento de la tecnología, promocionarla u difundirla. Incentivos financieros. Las tecnologías que emplean energías renovables típicamente tienen un costo de inversión elevado en relación a tecnologías que emplean combustibles tradicionales, mientras que durante la operación esta relación se invierte. En este sentido, para vencer la barrera económica a la inversión inicial, típicamente los gobiernos recurren a mecanismos económicos que permitan disminuir estos costos y con ello dar viabilidad a estas tecnologías. Regulaciones. Son disposiciones que permiten establecer las condiciones de funcionamiento de los sistemas, ya sea mediante mecanismos de preferencia tecnológica o de incentivos económicos o financieros, que permitan crear un mercado, masificar su uso y reducir el costo de los mismos.

Promoción y Difusión. Es necesario realizar acciones de promoción y de difusión para que los actores del sector tomen conocimiento de las acciones, como las antes mencionadas, que se vienen desarrollando para la implementación de SST. En el 2008 se publicó la actualización de un Estudio 1 sobre el mercado de los sistemas solares térmicos (SST), que involucro una muestra de 45 países, equivalente al 59% de la población mundial y a una capacidad estimada del 85% al 90% del mercado solar térmico mundial. En dicho estudio, se muestra la tendencia, entre los años 1999 y 2006, del número de instalaciones de los SST de placa plana y de tubos evacuados en distintos bloques económicos mundiales (Figura 1).

1

Weiss et al.

DEUMAN

6

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Figura 1. Tendencia de las instalaciones de los colectores solares de placa plana y de tubos evacuados. 1996 – 2006.

Al respecto, es importante señalar que en el mundo se aprecia una participación y crecimiento importante de los SST en China y Taiwán y con una menor participación, pero igualmente mostrando una tendencia de crecimiento, en Europa y otros países. Asimismo, en el Estudio se señala que en el año 2006 la capacidad instalada de los SST de placa planta es de 42 237,62 MWth mientras que en los de tubos evacuados fue de 59 890,96 MWth, los mismos que se encuentran distribuidos en los bloques de países antes señalados en las cantidades que se muestran en la Figura 2.

Figura 2. Capacidad instalada de los colectores de placa plana y de tubos evacuados en operación en el año 2006 por región económica.

DEUMAN

7

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

En el caso europeo, se prevé un importante incremento en los próximos años, estimándose 2 que en el 2020 se alcance entre 199 GWth (escenario conservador) y 320 GWth (escenario optimista) de capacidad instalada en SST. En este sentido, es posible notar que la energía solar térmica tiene un espacio importante en el sector energético en el mundo y en particular en Chile donde la energía solar existe en abundancia.

2

ESTIF, 2007

DEUMAN

8

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

4. DEFINICIONES Acreditación: Reconocimiento formal de la competencia técnica de u organismo de certificación, organismo de inspección o laboratorio de ensayo, para llevar a cabo tareas específicas que impone la presente propuesta. La acreditación se otorga como resultado de una evaluación satisfactoria y es seguida de una vigilancia regular. Certificación: Procedimiento por el cual una tercera parte da garantía escrita que un producto cumple con los requisitos especificados en una norma u otro documento normativo. Certificado de Acreditación: Documento otorgado por un organismo de acreditación que establece que el organismo de certificación, el organismo de inspección o el laboratorio de ensayo está acreditado. Colector Solar Térmico (CST): Dispositivo que forma parte de un Sistema Solar Térmico, diseñado para captar la radiación solar incidente, transformarla en energía térmica y transmitir la energía térmica producida a un fluido de trabajo que circula por su interior. Depósito Acumulador (DA): Depósito que forma parte de un Sistema Solar Térmico, donde se acumula la energía térmica producida por los Colectores Solares Térmicos. Ensayo de Tipo: Ensayo de Conformidad que se aplica a una o más muestras de un producto representativo de la producción. Especificación Técnica: Documento emitido por el fabricante que indica las características del producto. Etiqueta: Toda leyenda, marca imagen u otro elemento o signo descriptivo o gráfico, escrito, impreso, estampado, litografiado, marcado, grabado en relieve, huecograbado, adherido o sujeto el envase o sobre el propio producto. Fabricante: Persona natural jurídica que elabora o confecciona productos. Familia de Productos: conjunto de productos de un mismo fabricante, que poseen características similares de diseño, materiales, fabricación, funcionamiento uso y tipo de energía, la que almacenan, transforman o utilizan para su funcionamiento. Importador: Persona natural o jurídica que introduce al país mercancía extranjeras. Informe de ensayos: Documento emitido por un Laboratorio de Ensayos que registra los resultados de las pruebas a que ha sido sometido un producto. Informe de inspección: Documento emitido por un Organismo de Inspección que registra los resultados de los ensayos, mediciones y verificaciones a las que ha sido sometido un producto o familia de productos. Informe de Rechazo: Documento extendido por un Organismo de Certificación que establece la no conformidad de un producto o familia de productos. Inspección: Conjunto de procedimientos de medición, verificación y ensayos, realizados por los Organismos de Inspección y que tiene por objeto corroborar que un producto cumple con las especificaciones determinadas por la autoridad competente.

DEUMAN

9

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Laboratorios de Ensayos: Persona jurídica autorizada por la autoridad competente para medir, examinar y ensayar productos, en las instalaciones autorizadas para tal fin. Lote o Partida: Cantidad determinadas de unidades de un producto. Marca de Conformidad: Marca protegida, aplicada o emitida de acuerdo con las reglas de un sistema de certificación, para indicar la confianza de que el producto en cuestión es conforme con una norma u otro documento normativo. Muestra: Conjunto de uno o más productos extraídos al azar de un lote o partida, de acuerdo a las normas técnicas y protocolos vigentes. Norma Técnica: Documento aprobado por un organismo reconocido, que proporciona, para un uso común y repetido, reglas, directrices o características para actividades o sus resultados, con el fin de conseguir un grado óptimo de orden en un contexto dado. Organismo de Acreditación: Organismo que administra un Sistema de Acreditación. Organismo de Certificación: Persona jurídica que emite los respectivos certificados de aprobación o informes de rechazo, aplicando los sistemas de certificación de tercera parte establecidos en la presente propuesta. Organismo de Inspección: Persona jurídica que realiza las actividades de verificación, medición, ensayos e inspección de los productos, in situ, de acuerdo a los procedimientos establecidos por la Superintendencia. Protocolo: Documento técnico, mediante el cual se establece los análisis y/o ensayos de los productos, con el objeto de comprobar que los mismos cumplen con los requisitos mínimos de seguridad y calidad, basándose para ello, total o parcialmente, en especificaciones técnicas o en normas internacionales, regionales o nacionales. Reconocimiento: Acto administrativo por el cual la Superintendencia reconoce documentos extranjeros en al ámbito de certificación de productos. Reglamento Técnico: Aquella disposición por medio de la cual la autoridad competente, a través de un acto administrativo, establece las características de un producto o los procesos y métodos de producción relacionados, con inclusión de las disposiciones administrativas aplicables y cuya observancia es obligatoria. También puede incluir prescripciones en materias de terminología, símbolos, embalaje, mercado o etiquetado aplicables a un producto, proceso o método de producción o tratar exclusivamente de ellas. Su elaboración, adopción y aplicación corresponderá a los respectivos Ministerios u organismos con facultades para ello. Sistema de Certificación: Conjunto establecido y reconocido de procedimientos, mediante los cuales se determina la conformidad de productos con las normas o especificaciones técnicas aplicables. Solicitud de Certificación: Documento por el cual un fabricante nacional o un importador solicita la certificación de un producto a un organismo autorizado para tal efecto. Sistema Solar Térmico para Agua Caliente de uso Sanitario o Sistema Solar Térmico: Sistema que integra uno o varios Colectores Solares Térmicos, uno o varios Depósitos Acumuladores y un conjunto de otros componentes encargados de realizar las funciones de captar la radiación solar, transformarla directamente en energía térmica, la que se transmite a un fluido de trabajo y, por último, almacenar dicha energía DEUMAN

10

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

térmica, bien en el mismo fluido de trabajo o en otro, para ser utilizada en los puntos de consumo de agua caliente sanitaria. Dicho sistema podrá ser complementado con algún sistema convencional de calentamiento de agua, sin embargo, éste no se considerará parte del Sistema Solar Térmico. El reglamento indicará los componentes que integran el Sistema Solar Térmico. Tipo o prototipo: La unidad básica fabricada conforme a una norma u otro documento normativo asignado por la Superintendencia. Vivienda: Los bienes corporales inmuebles destinados a la habitación y las dependencias directas, tales como estacionamientos y bodegas amparadas por un mismo permiso de edificación o un mismo proyecto de construcción, siempre que el inmueble destinado a la habitación propiamente tal constituya la obra principal.

DEUMAN

11

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

5. CARACTERIZACIÓN DE MERCADO NACIONAL El siguiente estudio de mercado tiene por objeto, identificar las principales características del mercado termosolar en Chile. La información recopilada, se obtuvo vía página web (de cada empresa), buscadores (páginas amarillas, el mercantil, entre otros), información de aduana y la ficha técnica preparada por Deuman, en la que cada empresa proporcionó información técnica y comercial de sus productos. De acuerdo a esto, dentro del estudio se especificará la fuente de la información recopilada. Las empresas que respondieron a la Ficha Técnica o bien entregaron información relevante para el estudio (Algunas solo respondieron en forma parcial la información solicitada), suman un total de 31, las que representan el 31% del total (101) de empresas en el área termosolar en Chile. 5.1 Antecedentes 5.1.1 Estudio de Transénergie 3 En el año 2005, la empresa francesa Transénergie realizó un estudio para la Comisión Nacional de Energía respecto del mercado termosolar y su potencial de desarrollo en Chile. En dicho estudio, denominado “Estudio del Mercado Solar Térmico Chileno”, se contabilizó un total de 23 empresas en el rubro; 19 de ellas fueron contactadas para la realización de esa investigación. La procedencia de los colectores en ese entonces, para las 19 empresas encuestadas, se muestra en la Figura 3 :

Figura 3. Procedencia de los colectores solares en Chile, año 2005. (Fuente: Estudio Transénergie, año 2005)

Del gráfico anterior se pudo estimar que el 25% de los colectores solares eran de fabricación nacional y el restante 75% correspondía a importación de productos, con procedencia de países tal como se muestra en la Figura 3.

3

Disponible en web www.e-solar.cl

DEUMAN

12

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

En este mismo estudio, se presentó las ventas anuales de los fabricantes e importadores, lo que se muestra en las Figura 4 y Figura 5. Se pudo concluir entonces, el poco desarrollo del mercado, con un alza en las ventas de importadores en el año 2005.

Figura 4. Ventas anuales de fabricantes. (Fuente: Estudio Transénergie, año 2005)

Figura 5. Ventas anuales de importadores. (Fuente: Estudio Transénergie, año 2005)

DEUMAN

13

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

5.1.2 Estudio de la CDT 4 Durante el año 2008, la CDT realizó el estudio denominado “Análisis y Caracterización del Mercado de los Paneles Solares en Chile”. En este estudio se realiza una caracterización del mercado que incluyó tanto a los colectores solares térmicos, así como paneles fotovoltaicos. De acuerdo al estudio, de 69 empresas detectadas, alrededor de 30 empresas se dedicaban al rubro termosolar, como se muestra en la Figura 6.

Figura 6. Cantidad de empresas según tipo de panel a ofertar. (Fuente: Estudio de la CDT, año 2008)

La importación de colectores solares térmicos se muestra en la Figura 7, donde se puede observar la tendencia al alza en las importaciones que se realizaron durante el año 2006 y 2007, destacando además, la gran cantidad de colectores con origen Chino.

4

Disponible en www.acesol.cl

DEUMAN

14

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Figura 7. Origen de importación de paneles solares térmicos. (Fuente: Estudio de la CDT, año 2008)

5.2 Empresas con Participación en el Mercado Termosolar en Chile De acuerdo a lo establecido en el presente estudio, las empresas con participación en el mercado termosolar en Chile se listan a continuación, con sus respectivas páginas en internet y una columna donde se muestra el tipo de respuesta en relación a la Ficha Técnica que se les solicitó completar. Cabe señalar que la información recopilada, en una primera instancia, corresponde sólo a la investigación que se realizó a través de páginas webs, información de páginas amarillas y directorios de empresas. Las empresas que aparecen listadas en la Tabla 1 corresponden a la base de datos final con la que se trabajó en este estudio, lo que implica un total de 101 empresas del rubro termosolar.

Tabla 1. Empresas del sector termosolar en Chile.

Id 1 2 3 4 5 6 7 8

Nombre A&N ACQUAGAS AEL AEM ENERGÍA AGUAMARQUET ALSONTEC ANWO ARKENTE

DEUMAN

Url www.ayn.cl www.acquagas.cl www.ael.cl www.aemenergia.cl www.aguamarket.com www.alsontec.com www.anwo.cl www.arkente.cl

Contacto Sí Sí Sí Sí Sí Sí Sí Sí

Tipo de Respuesta en Relación a la Ficha Técnica No Aplica* Sin Información Sin Información Sin Información Sin Información Sin Información Parcial Sin Información

15

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

9 10 11 12

Asilav-Solar ASPROCOM LTDA. AVALK BC INTECNIC

13 14 15 16 17 18 19 20

BETA BRITEC CALDER SOLAR CAMCO CASVISUN CHIERCHILE CHILESOLAR CHISOL CHRISTOF HORN Y CIA. LTDA. www.heliplast.cl CLIMACENTER www.climacenter.weoficial.com CODIFER www.codifer.cl COMERCIAL HUANACU LTDA. www.eig.cl COVASOLAR www.covasolar.cl Creapor S.A. www.creapor.cl CUASAR SOLAR www.cuasarsolar.cl CYPCO www.cypco.cl ECODISSA-ESCO www.ecodissa.clENERGY www.escoenergy.cl ECOINGENIERÍA www.ecoi.cl Ecral Climatizaciones Ltda. www.ecral.cl EMINSOL ENERFICAZ www.enerficaz.cl ENERGÍA DEL SUR www.energiadelsur.cl ENERGIAS RENOVABLES DE CHILE www.eerr-chile.cl ENERGIS www.energis.cl ENERGY GROUP SA www.energygroup.cl EOLICASOLAR www.eolicasolar.cl ERNC www.ernc.cl ESOL www.esol.cl ESPARZA SOLAR ENERGY www.ese.50webs.com EURO SOLAR www.euro-solar.cl FADILEC SOLAR www.fadilecsolar.cl FARENHOUSE www.farenhouse.cl GASCO SOLAR www.gasco.cl GLASSTECH www.glasstech.cl GREENENERGY www.greenenergy.cl GRIFERÍAS COBRA www.griferiascobra.cl HIDROFRESH www.hidrofresh.cl HIDROSOLAR www.hidrosolar.cl HVACPARTNER www.hvacpartner.cl IENERGÍA www.ienergia.cl

21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52

DEUMAN

www.asilav.cl www.asprocom.cl www.valck.cl/ www.bc-intecnic.cl www.energiafuturo.comwww.betachile.cl www.britec.cl www.calder.cl www.camcochile.cl www.casvisun.com www.cierchile.cl www.chilesolar.cl www.chisol.cl

Sí Sí Sí Sí

Sin Sin Sin Sin

Información Información Información Información

Sí Sí Sí Sí Sí Sí Sí Sí

Sin Información Parcial Parcial Completa Parcial Sin Información Sin Información Sin Información

Sí Sí Sí

Sin Información Sin Información Parcial

Sí Sí Sí Sí Sí

Sin Información No Aplica* Sin Información No Aplica* Sin Información

Sí Sí

Sin Información Parcial

Sí Sí Sí Sí

Parcial Sin Información Sin Información Parcial

Sí Sí Sí Sí Sí Sí

Sin Información Sin Información Parcial No Aplica* Sin Información Sin Información

Sí Sí Sí Sí Sí Sí Sí Sí Sí Sí Sí Sí

Sin Información Sin Información Sin Información Parcial No Aplica* Sin Información Parcial Sin Información No Aplica* Parcial Sin Información Parcial

16

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64

INGELEC LTDA.. INSISOLAR INSIX LTDA. INSOTERMIC ISENER JUNKERS LUMISOLAR MACOSOLAR MEKIS ARNOLDO MIROSOLAR NATCLIMA NORDIN INGENIERIA

65 66 67 68 69 70

NORSOLAR PANELES SOLARES PASSIVHAUS PERCH PISCINERIA® PUNTOCLIMA

71 R Y C LTDA. 72 REANTU 73 REHAU RENOVA SOLUCIONES 74 ENERGETICAS 75 RIOVALLE 76 SAVE ENERGY 77 SECAR LTDA. 78 SIGESTA 79 Sindes Ltda 80 SK ECOLOGIA S.A. SOCIEDAD 81 COMERCIAL ALONDRA 82 SOLAHART 83 SOLAR ELECTRIC SOLAR 84 INTERPACÍFICO 85 SOLAR SYSTEM 86 SOLAR3 87 SOLARCO 88 SOLARENERGY 89 SolTec Ltda SOLUCIONES 90 LIMITADA 91 SOLYCLIMA 92 SOLYVIDA TECNOCALOR 93 SOLAR FREE CHILE 94 TERMIKA TERRASOLAR 95 (GEOSOLAR) 96 TIERRAS AUSTRALES 97 TOTALSOLAR

DEUMAN

INGELEC LTDA.. www.insisolar.cl www.insix.cl www.insotermic.cl www.isener.com www.junkers.cl www.lumisolar.cl www.macosolar.cl www.mekis-arnolds.cl www.mirosolar.cl www.natclima.cl www.nordin.cl

Sí Sí Sí Sí Sí Sí Sí Sí Sí Sí Sí Sí

Sin Información Parcial Parcial Sin Información Parcial Completa Sin Información Sin Información Sin Información Parcial Sin Información Sin Información

www.norsolar.cl www.panelesolares.cl www.renearenas.cl www.perch.cl www.piscineria.cl www.puntoclima.cl www.concepcioncity.cl/ ingenieriaelectrica.html REANTU www.rehau.cl

Sí Sí Sí Sí Sí Sí

No Aplica* Sin Información Parcial Sin Información Sin Información Parcial

Sí Sí Sí

Sin Información No Aplica* Sin Información

www.renovaenergia.cl www.riovalle.cl www.saveenergy.cl www.secarclima.cl www.sigesta.cl www.sidesltda.com www.ske.cl

Sí Sí Sí Sí Sí Sí Sí

Sin Información Parcial Sin Información No Aplica* Parcial Sin Información Sin Información

www.equipossolares.cl www.solahart.cl www.solarelectric.cl

Sí Sí Sí

Sin Información Sin Información Sin Información

www.interpacifico.cl www.solarsystem.cl www.solar3.cl www.solarco.cl www.solarenergy.cl www.soltec-ltda.cl

Sí Sí Sí Sí Sí Sí

Sin Información Sin Información Completa Sin Información Sin Información Sin Información

www.solucionesco.cl www.solyclima.cl www.solyvidacl.com

Sí Sí Sí

Parcial Sin Información Sin Información

www.tecnocalor.cl www.termika.cl

Sí Sí

Sin Información Sin Información

www.terrasolar.cl www.tierrasaustrales.cl www.totalsolar.cl

Sí Sí Sí

Completa No Aplica* No Aplica*

17

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

98 TRANSSEN 99 VIOSOL 100 WINTER WIRELES ENERGY 101 CHILE

www.transsen.cl www.viosol.cl www.wintersachile.cl

Sí Sí Sí

Parcial Parcial Parcial

www.wireless-energy.cl

Sí

Sin Información

La Figura 8 muestra la categorización de las empresas de acuerdo a si estas son fabricantes, importadoras y comercializadoras. Dentro de las comercializadoras se incluyen las que comercializan productos, de otras marcas o de empresas, que adquieren productos dentro del país. Además, se han agregado dos columnas que muestran el total de las empresas y otra donde se muestra la cantidad de empresas de las cuales no se tiene información sobre su categoría, aunque en su gran mayoría puede asumirse que son empresas importadoras.

120

101

100 80 51

60

32

40 20

13

5

0 Total

Fabricante

Importador

Distribuidor

Sin Información

Figura 8. Distribución de empresas por categoría.

De acuerdo la figura anterior, la gran mayoría (asumiendo que gran parte de los productos sin información son importados), de las empresas presentes en el mercado nacional importa sus productos, lo que ratifica la información obtenida a través de aduana y la información de estudios anteriores. La cantidad de empresas fabricantes presentes en el país no ha variado significativamente, sin embargo, si se compara la información del estudio de Transénergie del año 2005, éstas representaban el 25% del mercado nacional; el presente estudio muestra que bajo la misma cantidad de empresas, éstas ahora representan sólo un 5%, debido al explosivo aumento de la importación de productos.

DEUMAN

18

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

En el Anexo 1, se muestra una diferenciación por tipo de producto de las empresas identificadas. Esta diferenciación está en relación a la categoría de la empresa en el sentido de distribución de los productos que comercializan (importadores, fabricantes, comercializadores) y al tipo de producto que ofrecen. 5.3 Tipos de equipos (Colectores Solares Térmicos) Los tipos de colectores presentes en el mercado termosolar en Chile se muestran en la Figura 9.

Sistemas Compactos 23% Tubos Evacuados 28%

Colectores Planos 49%

Figura 9. Tipos de sistemas solares en el mercado chileno.

Los sistemas compactos, que aparecen en la Figura 9, son sistemas en los que el colector está unido firmemente al depósito acumulador desde fábrica. Hasta la fecha, todos ellos son del tipo tubos evacuados, que sumados a los colectores solares con tubos evacuados, que se venden como tales, equivalen al 51% del universo de empresas entrevistadas. Un mayor detalle de los tipos de colectores se muestra en la Figura 10, en la que se muestran los colectores por el tipo de material del absorbedor, pudiendo ser del tipo Colectores solares planos (que pueden ser de cobre, polipropileno o aluminio), Colector solar de tubos evacuados (flujo directo o “heat pipe”) y sistema compacto.

DEUMAN

19

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

0%

Colector Solar Plano, Absorbedor Cobre 8%

15%

Colector Solar Plano, Absorbedor Polipropileno

20%

Colector Solar Plano, Absorbedor Aluminio 8%

41% 5%

3%

Colector tubos evacuados, flujo directo Colector tubos evacuados, heat pipe

Figura 10. Tipos de colectores solares en el mercado chileno.

De la Figura 10, es posible establecer lo siguiente, en relación al mercado nacional: Los colectores solares con tubos evacuados, considerando también los SST compactos con tubos evacuados, tienen la mayor frecuencia, equivalente al 51%. En relación a los colectores planos, la mayor cantidad, equivalente al 40%, corresponde a tubos de cobre (típicamente de fabricación nacional), seguido por el polipropileno, con un 5% y por el aluminio, con un 3%. En este último caso, que corresponde al sistema que usa como fluido caloportador el aire, este funciona conceptualmente de forma similar que el agua, aunque las consideraciones de diseño y dimensionamiento difieren en relación al resto de fluidos líquidos. Es importante señalar que no se espera que los resultados mostrados cambien dramáticamente, más se intentó seguir retroalimentando el mismo, hasta la entrega del presente informe. Para conseguir este objetivo, se siguió insistiendo con los fabricantes e importadores para que remitan la información solicitada.

DEUMAN

20

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

5.4 Tipos de equipos (Depósitos Acumuladores) A diferencia de los colectores, la importación de depósitos acumuladores es de variada índole. Esto se debe a que en el mercado nacional existen empresas dedicadas a la fabricación de estanques acumuladores. Estas empresas, en la mayoría de los casos, no se dedicaban exclusivamente al área termosolar, pero sí tenían una vasta experiencia en la fabricación de estanques para otras aplicaciones, como por ejemplo, gas y combustibles líquidos. Es por esto que algunos importadores optan por colectores solares extranjeros y depósitos acumuladores de fabricación nacional, sobretodo en instalaciones de dimensiones similares a las de otros combustibles donde las empresas fabricantes tienen experticia. En cuanto al mercado de los depósitos acumuladores, no se tiene información precisa de la fabricación nacional. De las empresas encuestadas dos fabrican depósitos acumuladores y cuentan con un área específica de colectores solares; éstas son Junkers y Winter S.A. Como valor referencial, proporcionado tanto por las empresas antes mencionadas, así como de los distintos actores en el mercado termosolar, cerca de un 90% del mercado de depósitos acumuladores para el área termosolar estaría cubierto por dichas empresas. 5.5 Tipos de equipos (Sistemas de Control y Equipos Auxiliares) Como se observa en el Anexo 4, existen en el mercado nacional variados sistemas de control y equipos auxiliares que cumplen con los requerimientos de una instalación termosolar. Éstos son en su mayoría importados cuando se trata de productos específicos para instalaciones solares (por ejemplo: “kit solares”, controladores solares, entre otros). Sin embargo, no todas las empresas declaran usar este tipo de equipos necesarios para el correcto funcionamiento del sistema solar, por lo que se hace necesario comprobar que estos sistemas están instalados (dependiendo del tamaño y configuración del sistema) o bien están siendo considerados al proyectar dicha instalación. Esto debe realizarse principalmente para resguardar el buen funcionamiento de los equipos frente a algunos problemas particulares que se han visto enfrentadas las instalaciones termosolares en Chile, como son: dureza excesiva del agua, sobrepresiones en el sistema de alimentación del agua (sanitaria) y sobrepresión en los equipos. Garantías ofrecidas por las empresas Las garantías ofrecidas por los importadores sobre los equipos son las siguientes, expresadas en años de garantía se aprecia en la Figura 11 y Figura 12.

DEUMAN

21

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Figura 11. Garantías ofrecidas por los colectores solares, diferenciada por años de garantía.

Si resumimos la información por intervalos, la distribución de las garantías ofrecidas por las empresas son las que se muestran en la Figura 12.

Figura 12. Garantías ofrecidas por los colectores solares, diferenciada por rango de años de garantía.

Cabe señalar que algunas empresas extienden sus garantías de 2 y 3 años, a cinco años según contrato de mantención. Por otra parte, una empresa hace diferencia entre las garantías que ofrece por sus productos, que corresponde a 5 años y 1 año dependiendo si el colector solar es de tubos de cobre (procedencia Israelí) o si es de tubos de vacío (procedencia China), respectivamente.

DEUMAN

22

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

5.6 Productos de fabricación nacional Las empresas con presencia en el mercado nacional y que son fabricantes de sus productos, se listan en la Tabla 2. Además, se muestra una breve descripción de los equipos que fabrican. Tabla 2. Empresas fabricantes en Chile. Empresa

Producto

ARKENTE

SOLARCO

Colector Solar Plano tubos de cobre Sistema Compacto estanque y colector solar plano tubos de cobre Colector solar plano tubos de polipropileno (Calder PPC-Chileno) Colector solar plano tubos de cobre

WINTER SA

Depósitos acumuladores

SOLAR 3

Colector solar tubos de cobre

JUNKERS

Depósitos acumuladores

BRITEC CALDER SOLAR

Como se puede observar en la Tabla 2, sólo 5 empresas fabrican colectores solares en Chile y 2 depósitos acumuladores. De las empresas encuestadas, se pueden distinguir aquellas que llevan varios años en el área solar en el país (sobre 30 años) como lo es el caso de Solar 3, con amplia experiencia en instalaciones y problemas asociados a la instalación de estos sistemas. Por otra parte, se distinguen casos como el de Britec y Calder Solar, empresas relativamente nuevas en el mercado pero que están agregando amplios conocimientos tecnológicos a sus productos, no solo en aspectos constructivos, sino que además en cuanto a medición y registro de variables. Otro caso a destacar es el de la empresa Winter, cuyas instalaciones son monitoreadas on-line, en sus oficinas centrales. Las restantes empresas que aparecen en la lista de la Tabla 1, se pueden clasificar en empresas importadoras y distribuidores. De acuerdo a la información de las fichas técnicas, se puede establecer lo siguiente: Las principales características diferenciadoras de los colectores solares fabricados en el país son las que se muestran en la Tabla 3.

DEUMAN

23

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Tabla 3. Características diferenciadoras colectores solares de fabricación nacional. Característica Dimensiones típicas y área de los colectores destinados a viviendas y/o edificios (m2) Material del absorbedor Tipo de pintura o tratamiento de la superficie Material de los tubos Material del aislante Material de la caja del colector

Colector solar plano 1.44; 2; (existen en el mercado en versión horizontal y vertical) Cobre, Polipropileno Pintura Selectiva Solkote (Solek, NY, Polipropileno; Selectiva de alta absorción.

USA);

Cobre, Polipropileno Lana de vidrio; Poliuretano Inyectado más lana de vidrio; Poliuretano inyectado y/o lana mineral Aluminio; Estructura Perfiles de aluminio anodizado con lamina zincalum de fondo; Prepintado o aluminio

5.7 Volúmenes de venta En la Tabla 4, se presentan los volúmenes de venta de los fabricantes nacionales, diferenciados por los productos que comercializan. Esta información es relativa a las fichas técnicas que fueron completadas por las empresas. Tabla 4. Volúmenes de venta año 2008. Empresa

Producto

Volumen de venta año 2008

WINTER SA

Colector Solar Plano tubos de Sin información cobre Sistema Compacto estanque y 45 unidades colector solar plano tubos de cobre Hasta 1 millón: 87 unidades Colector solar plano tubos de Sobre 1 millón: 16 unidades polipropileno (Calder PPC-Chileno) (1 millón de pesos Chilenos) Colector solar plano tubos de Sin información cobre Sin información Depósitos acumuladores

SOLAR 3

Colector solar tubos de cobre

150 sistemas al año

Depósitos acumuladores

1 1 1 2 2 2

ARKENTE BRITEC CALDER SOLAR SOLARCO

JUNKERS

DEUMAN

serpentín 300 lts. 40 unidades serpentín 400 lts. 17 unidades serpentín 500 lts. 15 unidades serpentines 300 lts. 40 unidades serpentines 400 lts. 26 unidades serpentines 500 lts. 13 unidades

24

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

5.8 Productos importados De acuerdo a la información estadística de la aduana Chilena y los códigos aduaneros que declaran las empresas para la importación de los productos relacionados con el área termosolar, se detectó que estos productos no poseen un código específico de importación. Por consiguiente, la información presentada a continuación se refiere al siguiente código: 84191900, cuya glosa es “Los demás calentadores de agua” (En referencia a la glosa “Calentadores de agua de calentamiento instantáneo, de gas”). Esta denominación se utiliza preferentemente en la importación de colectores solares, ya sea en la modalidad de tubos de cobre o tubos al vacío. En los siguientes gráficos, se presenta la información de las importaciones de productos, de acuerdo a la denominacion aduanera antes mencionada, desde el año 2000 al 2008. Si bien no se puede establecer en qué porcentaje ha variado la importación de cada producto en específico debido a que, como se mencionó anteriormente, la glosa de aduana no indica a qué producto se refiere en particular, la tendencia de los gráficos muestra el aumento en la evolución de este mercado en Chile, a partir del año 2004 aproximadamente. Cuando se analiza la procedencia de estos productos por país de importación (la base de datos, obtenida de la Aduana Chilena se muestra en el Anexo 5), se obtienen: Figura 13 y Figura 14.

DEUMAN

25

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

3000000 2500000

US$

2000000 1500000 1000000 500000 0 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 AÑO Figura 13. Gráfico de importación código 84191900

OTROS 3000000

ALEMANIA ESPANA

2500000

HOLANDA 2000000

BELGICA FINLANDIA

1500000

ITALIA 1000000

PORTUGAL AUSTRALIA

500000

CHINA REP POPULAR DE ISRAEL

0

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

CANADA ESTADOS UNIDOS

Figura 14. Gráfico de importación código 84191900.

DEUMAN

26

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

De los gráficos anteriores, se puede determinar la alta incursión de colectores de procedencia China al mercado nacional. En la Figura 15, se muestra una tabla resumen del código de Aduana 84.19. El código 8419.1900 se refiere específicamente a calentadores de agua por acumulación, exceptuando de calentamiento de gas instantáneo y eléctrico. Éste es el código con el cual las empresas del sector termosolar importan sus productos, según la información recopilada a través de internet y con ellos mismos. Si bien existe probabilidad de que esta glosa incluya otros productos, en general para realizar estudios referentes a esta área se utiliza este tipo de glosa. Lo que se corroboró con otros estudios 5 y con la información de importación de aduanas de otros países (Cabe señalar que los códigos de importación son similares entre las economías). Es posible que otro tipo de tecnología se enmarque dentro de esta glosa, y corresponde a los calentadores de agua por acumulación a gas, lo que en términos simples es un dispositivo que se asemeja a los termos eléctricos domésticos; éstos, acumula agua en un termo y el combustible es gas. Sin embargo, es una tecnología muy poco ocupada en Chile. Lo interesante de la información mostrada en los gráficos, y como se menciona en el informe, es lo referente a la evolución de esta tipología, que en su mayoría está constituida por colectores solares.

5

El Sector Energético en Croacia, Icex (instituto Español de Comercio Exterior, -Programa de Aranceles de Canadá, -Lista Arancelaria de República Dominicana, -El Mercado de los Bienes y Servicios Ambientales en Chile (E. Claro y A. Ruz, 2005), -Protocolo sobre integración física del acuerdo de complementación económica Mercosur-Chile(AACE N° 35).

DEUMAN

27

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Figura 15. Resumen da código de aduana 84.19.

5.8.1 Relación entre empresas presentes en el mercado nacional y las marcas importadas De acuerdo a la información recopilada, las marcas de productos que importan las empresas se muestran en la Tabla 5. Tabla 5. Marcas presentes en el mercado, diferenciadas por empresas de importación. Nombre A&N INGENIERÍA Y CONSTRUCCIÓN ACQUAGAS AEL AEM ENERGÍA AGUAMARQUET ALSONTEC ANWO ARKENTE Asilav-Solar

DEUMAN

Marca Transsen Sin información Rehau Schüco Sin información Sin información Wuxi, Riello, KBB, Dab (bombas) Soletrol Sin información

28

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

ASPROCOM LTDA. AVALK BC INTECNIC BETA CAMCO CASVISUN CHIERCHILE CHILESOLAR CHISOL CHRISTOF HORN Y CIA. LTDA. CLIMACENTER CODIFER COMERCIAL HUANACU LTDA. COVASOLAR Creapor S.A. CUASAR SOLAR CYPCO ECODISSA-ESCO ENERGY Ecral Climatizaciones Ltda. EMINSOL ENERFICAZ ENERGÍA DEL SUR ENERGIAS RENOVABLES DE CHILE ENERGIS ENERGY GROUP SA EOLICASOLAR ERNC ESOL ESPARZA SOLAR ENERGY EURO SOLAR FADILEC SOLAR FARENHOUSE GASCO SOLAR GLASSTECH GREENENERGY GRIFERÍAS COBRA HIDROFRESH HIDROSOLAR HVACPARTNER IENERGÍA INGELEC LTDA.. INSISOLAR INSIX LTDA. INSOTERMIC ISENER JUNKERS LUMISOLAR MACOSOLAR

DEUMAN

Soletrol Solarpower La inesina solar1 Sin información Sin información Sin información Sin información Sin información Sin información Sin información Sin información Heliotek Sin información Chromagen, Heliodyne Sin información Transsen Sin información Sin información Roca Chromagen Astersa Greenonetec Sin información Sin información Sungeogets, Consol Transsen Sin información Sin información Sin información Sin información Sin información Jiangsu sunrain solar energy Sin información Sin información Sin información Sin información Junkers Chromagen Sin información China Aguamarket Fk Solinas 3 China Sin información Chromagen Junkers, vulcano Sin información Heliotek

29

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

MASTER INGENIERÍA (Ecoingeniería) MEKIS ARNOLDO MIROSOLAR NATCLIMA NORDIN INGENIERIA NORSOLAR PANELES SOLARES PASSIVHAUS PERCH PISCINERIA® R Y C LTDA. REANTU REHAU RENOVA SOLUCIONES ENERGETICAS RIOVALLE SAVE ENERGY SECAR LTDA. SIGESTA SK ECOLOGIA S.A. SOCIEDAD COMERCIAL ALONDRA SOLAHART SOLAR ELECTRIC SOLAR INTERPACÍFICO SOLAR SYSTEM SOLARENERGY SolTec Ltda SOLUCIONES LIMITADA SOLYCLIMA SOLYVIDA TECNOCALOR - SOLAR FREE CHILE TERMIKA TERRASOLAR (AUTOFLAME) TIERRAS AUSTRALES TOTALSOLAR TRANSSEN VIOSOL WINTER WIRELES ENERGY CHILE

Apricus Solahart Heliocol Sin información Sin información Transsen Sin información Grammer Solar+ Sin información Sin información Sin información Transsen Rehau Ritter solar Sin información Sin información Junkers Sin información Sin información Jiaxin Solahart Sin información Sin información Sin información Sin información Sin información Winter 6 Sin información Sin información Sin información Sin información Schüco, Jiangsu Sunrain Transsen Transsen Transsen Jiangsu sunrain Rand Ral 4 s, FiveStar Sin información

De la Tabla 5 se puede extraer que las marcas que se importan al país son las que se muestran en la Tabla 6.

6

En este caso, como proveedor de depósitos acumuladores

DEUMAN

30

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Depósitos acumuladores

Sistema Compacto, tubos evacuados heat pipe

Sistema Compacto, tubos evacuados flujo directo

Sistema Compacto, Colector plano

Colector tubos evacuados, heat pipe

Colector tubos evacuados, flujo directo

Colector Solar Plano, Absorbedor Aluminio

Marca

Colector Solar Plano, Absorbedor Polipropileno

Colector Solar Plano, Absorbedor Cobre

Tabla 6. Marcas presentes en el mercado.

x

Aguamarket x

Apricus Astersa

x

Chromagen

x

x

Consol

x

FiveStar

x x

Fk Solinas 3 x

Grammer Solar Greenonetec

x

x x

Heliocol Heliodyne

x

Heliotek

x x

Jiangsu sunrain

x x

Jiaxin Junkers

x

KBB La solar1

x

x

inesina

x

Rand Ral 4 s

x

Rehau

x

Riello

si

Ritter solar

si

Roca

x

Schüco

x x

Solahart Solarpower

si

Soletrol

si x

Sungeogets

x

Transsen

x

x

Vulcano

si

x

Wuxi

x

DEUMAN

x

31

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

En su mayoría, estas marcas corresponden a colectores solares. Posteriormente se analizará la procedencia de los depósitos acumuladores, controladores y equipos auxiliares. Como se mencionó anteriormente, en la Tabla 74, se muestra la diferenciación de las empresas por tipo de producto que comercializan. Sólo están aquellas que se dedican al rubro, sobretodo en el área de depósitos acumuladores que, como se explicará en comentarios posteriores y según la experiencia española, no se diferencian sustancialmente de un dispositivo de acumulación para un sistema convencional de acumulación para ACS. 5.8.2 Información de productos importados La Figura 16, muestra la gráfica de la procedencia de los productos respecto de 46 productos (de 39 empresas importadoras reconocibles a través de las fichas técnicas). Esta gráfica corresponde al origen de los productos que las empresas ofrecen. Se refiere, principalmente, a CST y Sistemas compactos. Esta figura ratifica el gran número de importaciones de productos desde China, lo que representa un 46% de la muestra anteriormente mencionada.

18%

9% 7% 4% 4%

46%

4% 2% 2%

2%

China Alemania España Israel Portugal Australia Brasil Italia Turkía Austria EEUU

2%

Figura 16. Procedencia de los productos importados.

La procedencia de cada una de las marcas detectadas, presentes en el mercado nacional, se muestra en la Tabla 7.

DEUMAN

32

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Tabla 7. Marcas presentes en el mercado. Marca Aguamarket Apricus Astersa Chromagen Consol FiveStar Fk Solinas 3 Grammer Solar Greenonetec Heliocol Heliodyne Heliotek Jiangsu sunrain Jiaxin Junkers

Procedencia (País, Región) Latinoamérica China España Israel China China China España Alemania Israel Estados Unidos Brasil China China Alemania

Marca KBB La inesina solar1 Rand Ral 4 s Rehau Riello Ritter solar Roca Schüco Solahart Solarpower Soletrol Sungeogets Transsen Vulcano Wuxi

Procedencia (País, Región) Alemania Argentina Israel Alemania Italia Alemania España Alemania Australia China Brasil Francia Brasil Portugal China

5.8.3 Características diferenciadoras Las principales características diferenciadoras de los colectores solares importados son las que se muestran en la Tabla 8. Tabla 8. Características diferenciadoras colectores solares importados. Característica

Colector solar plano

Dimensiones típicas y área de los colectores destinados a viviendas y/o edificios (m2)

1.52; 1.71; 2; 2.03; 2.05 ; 2.3; 2.32; 2.37; 2.69; ; 3.31; 3.6; 4.56; 4.91; 5.18; 6;

Material del absorbedor

Cobre; Placa absorbente de cobre con tratamiento superficial altamente selectivo, unida a la parrilla de tubos de cobre mediante soldadura laser;

DEUMAN

Colector Solar Tubos al vacío

2; 3.2 Colectores heat pipe con tubos al vacío de 58 mm diámetro: 30 tubos: 2000mm*2485mm 24tubos: 2000mm*1988mm 22 tubos: 2000mm*1822mm 18 tubos: 2000mm*1490mm 15 tubos: 2000mm*1242mm 12 tubos: 2000mm*994mm Colectores heat pipe con tubos al vacío de 47 mm diámetro: 30 tubos: 1700mm*2250mm 24 tubos: 1700mm*1800mm 22 tubos: 1700mm*1650mm 18 tubos: 1700mm*1350mm 15 tubos: 1700mm*1125mm 12 tubos: 1700mm*900mm

AL-N/AL-CU

33

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Tipo de pintura o tratamiento de la superficie

Material de los tubos

Material del aislante

Material de la caja del colector

DEUMAN

Cu/Al/SS/N2; Cobre o aluminio, con recubrimiento sun select; Chapa Estructurada de Aluminio Selectivo Tinox; tratamiento superficial altamente selectivo; ALN/SSALN/Cu(MS); negro; Cromo negro(modelo FKC), laca solar (modelo FKB) y oxido de titanio (modelo FKT); Sun select; Akso Nobel – 405.01118.01; Pintura Negra Solar Galvánico. Cobre, Polipropileno Lana Mineral; Aislamiento en el fondo mediante una capa de 50 mm de lana de roca; Poliuretano; Lana de vidrio (FKB y FKC), espuma de poliuretano (FKT); Papel Kfrat Sanfonado de 4 mm y Poliuretano de 10 mm; Lana Mineral y poliuterano (Israelí) Perfil extraído de aluminio monoplaza con tratamiento electrostátiaco; Marco de aluminio anodinado Natural; Zinc; Caja externa aluminio Caja lateral aluminio Cobertura vidrio liso; Aluminio Anodizado

Triple capa ALN/SS – ALN/CU; AL-N/AL-CU

Vidrio Borosilicato; Vidrio

Vacío

34

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

5.8.4 Volúmenes de importación En la Tabla 9, se muestra los volúmenes de importación año 2008 de las empresas que declararon en la Ficha técnica.

Tabla 9. Importaciones año 2008. Empresa Anwo Ecral Farenhouse Hidrosolar Ienergía

Insisolar Insix

Producto

Colectores solares Colectores Solares Dispositivos de control Depósitos Acumuladores Colectores Solares Colectores solares

Junkers

Colectores solares

Riovalle

Colectores Solares

Importación Sin información Sin información USD 77.000 aprox. Sin ventas año 2008 20 Un. =$10.000.000 $3.500.000 8 Un. = 6 millones USD23.000 300 Litros 65 Unidades atmosférico 200 Litros 45 Unidades atmosférico 3000 Litros 1 unidad (Fuerza Aérea de Chile) Heat pipe US 75.000 Instituciones ,colegios ,hospitales , edificios. 15 unidades de 36 tubos ,diámetro 58mm Termosifón 150 lts: 23 unid $ 1.347.797.Termosifón 300 lts: 15 unid $ 2.131.019.Panel FKB: 52 unid $ 511.973.Panel FKC: 17 unid $ 593.741.Panel FKT: 0 unid $ 907.763 Septiembre 2008: 2 containers 20” total: 80 sets colectores. Julio 2008: 1 container: 40 sets colectores.

DS DS DS DS DS

58301800 58241800 58221800 58181800 47301500

300 Lts. 58301800 200 Lts. 58201800 110 Lts. 47141500

DEUMAN

Precios colectores Heat pipe US$ 967 US$740 US$ 616 US$ 555 US$ 770

Unid. 100 6 1 3 2

Estanque incorporado (BCDS) US$ 1111

Unid.

US$ 1592

1

US$ 437

4

4

35

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Terrasolar Transsen

Viosol

Colectores Solares Colectores Solares

Colectores solares

$100.000.000 50 mil mt2 de colectores para ACS durante el 2008 1850 mt2 de colectores solares, durante el 2008 Ventas Sector Industrial: Educación: 7 equipos Construcción: 20 equipos Metalmecánica: 12 equipos Ventas Sector Domiciliaro: 12 equipos a clientes particulares Importación año 2008 no hubo

Depósitos acumuladores

Ventas Sector Industrial: Educación: 7 equipos Construcción: 2 equipos Metalmecánica: 1 equipos Ventas Sector Domiciliaro: 12 equipos a clientes particulares Importación año 2008 no hubo

Según la información proporcionada por las empresas, los principales importadores, de acuerdo a la cantidad importada (en dólares 7 ) se muestran en la Tabla 10. Tabla 10. Principales importadores año 2008. Empresa Terrasolar Farenhouse Insix Ienergía Insisolar Junkers Riovalle

Importación en USD 191.402 77.000 75.000 30.624 23.000 8.775 6.788

Cabe señalar, que en esta clasificación faltan empresas reconocidas en el área termosolar, de las cuales no se tiene registro de importación del año 2008 (información no proporcionada). Éstas son: Isener, Anwo, Transsen (sin facturación a ño 2008), Winter S.A.; según la información proporcionada por distintos actores del área termosolar, en su conjunto podrían alcanzar una representatividad del 50% en el área.

7

El valor en pesos chilenos entregados por las empresas se convirtió a dólares según el promedio de la divisa año 2008, es decir, aproximadamente $522.46.

DEUMAN

36

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

5.9 Canales de Comercialización y distribución de los SST En la Tabla 11. Se presentan los canales de distribución de las empresas encuestadas. Tabla 11. Canales de distribución. Empresa Anwo

Canal de distribución Empresas especializadas del sector calefacción y climatización.

Britec Calder

Venta directa e instalación de proyectos de gran envergadura A través de Internet y de fuerza de venta propia. Alianzas estratégicas con Inmobiliarias. Desde el fabricante directo al comprados, sin intermediarios. Canal Directo /con Publicidad. Mayoritariamente a instaladores. Pagina web, publicidad periodico, recomendaciones clientes. Residencial, comercial e industrial. Venta directa a instaladores. Venta en forma directa. Venta e instalación propia. Venta e instalación propia. Asociación con Chilectra. Empresas de Instalación. Retail. Compañías de Gas.Consumidor Final. Actualmente desarrollo de la promoción del producto (colector solar de aire) con importaciones e instalaciones a pedido. Internet – pagina web, google, diarios, revistas, TV. Casa central en Concepción, distribuidores en Santiago y Puerto Montt. Venta directa e instalación propia. Venta directa y a través de distribuidores. Distribuidores autorizados con contrato de exclusividad, con presencia desde la II a la IX región y venta directa al público. Venta directa. Venta directa a clientes. Empresas instaladoras de SST.

Camco Casvisun Ecral Hidrosolar Ienergía Insisolar Insix Isener Junkers Passivhaus Riovalle Solar 3 Terrasolar Transsen Viosol Winter

DEUMAN

37

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

5.10 Normas, Organismos de Certificación y Laboratorios En la Figura 17 se muestran las certificaciones que las empresas enviaron para su revisión. Korea Renewable Energy Certification DIN CERTCO ENEA

3%

FSEC

17%

Gesellschaft für kornformitatsbewertung mbH

37%

3% 3% 3% 3% 3% 3%

3%

3% 3% 3% 3% 3%

3%

6%

GTIHEA INET INMETRO Iqnet Quality System RAL SET Certification SGS-CSTC SHENZHEN ELECTRONIC PRODUCT QUALITY TESTING CENTER SRCC TZW Sin certificación

Figura 17. Certificaciones de las empresas encuestadas.

De acuerdo a lo anterior, se puede establecer que un 37% de las empresas que enviaron información para su revisión, no presenta certificación de sus productos y en general no se puede establecer si la marca posee o no, considerando información obtenida de internet (en la mayoría de las empresas que no se presenta información, no existe la ni siquiera la claridad de la marca u origen del producto). Las restantes certificaciones corresponden a certificaciones del área termosolar a excepción de: Inet, Iqnet, Quality System, SGS-CSTC, las cuales se refieren a certificaciones de procesos, principalmente referidos a la serie ISO 9000. Las principales normas utilizadas en los ensayos para los productos, se muestran en la Figura 18.

DEUMAN

38

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

La Figura 18 se elaboró con base a la información proporcionada por las empresas (31 a la fecha) de 39 productos.

3% 3%

5%

8%

15%

NS/NR 5%

No corresponde EN 12975 CEN Keymark Specific Rules ASTM 823-81

61%

Ashrae 93-77 Estándar OG-100

Figura 18. Normas de Ensayos.

En la figura anterior, se muestra que el 61% de los productos se han ensayado bajo la norma 12975 en todas sus versiones. Cabe señalar que el 15% corresponde a productos donde los oferentes no saben o no responden sobre los ensayos de sus productos y un 5% no corresponde a una certificación propiamente tal en colectores solares 8; esto equivale a un total de 20% en información que no es relevante desde el punto de vista de la certificación y/o reconocimiento de ensayos. Respecto de los depósitos acumuladores, de las 16 empresas que declaran importar y/o fabricar dichos elementos, 11 no saben o no responden sobre procedimientos de fabricación, certificaciones o métodos de ensayos relacionados con sus productos. De forma paralela se hizo un pequeño estudio a través de las páginas de éstas empresas y/o productos, pero no fue posible identificar si poseían dichas certificaciones; en algunos casos, no fue posible ni siquiera identificar la marca del producto, en especial, los equipos termosifones con tubos al vacío. De las restantes 5 empresas, se distinguen los siguientes procedimientos de fabricación y/o ensayos, que no tienen relación directa con análisis de sistemas solares térmicos: CE 97/23: Directiva 97/23/CE del Parlamento Europeo y del Consejo de 29 de mayo de 1997 relativa a la aproximación de las legislaciones de los Estados miembros sobre equipos a presión.

8

La mayoría de estos casos corresponden a certificaciones tipo ISO, referidas a calidad de los procesos.

DEUMAN

39

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Esta normativa determina los objetivos o requisitos esenciales que en su fabricación y antes de la comercialización deben cumplir los equipos a presión (o conjunto de ellos) sometidos a una presión máxima admisible de 0,5 Bar. Dicha norma no es obligatoria pero si un requisito para la marca de conformidad europea, CE. AS/NZS 2712: Solar and heat pump water heaters- Desingn and construction. Esta normativa del Standar Australiano, especifica algunos requerimientos para sistemas solares térmicos domiciliarios. DIN 4753: Protección del agua potable en las instalaciones calentamiento en calentadores de calefacción directa e indirecta.

de

Esta normativa indica requerimientos para la protección del agua en sistemas de calentadores de agua con calefacción directa e indirecta. Para esto, hace una breve descripción de las regulaciones para los fluidos caloportadores. IEC 60335, IEC 60397: Ensayos de seguridad eléctrica. Estas normativas se refieren a la seguridad y métodos de ensayos de equipos de calentamiento que tienen incorporadas resistencias eléctricas. Lo anterior corresponde a procedimientos que se relacionan, en general, con procedimientos para depósitos acumuladores de cualquier aplicación. De los laboratorios presentados por las empresas, la Figura 19 muestra el resumen de ellos.

DEUMAN

40

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Cener-Ciemat DICTUC Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme, ISE GTIHEA

7%

2%

10%

INMETRO

2%

10%

Institut für Solarenenrgieforschung Hameln, ISFH Institut für Solartechnik SPF

15%

10% 2% 2% 2% 2%

15% 2%

2%

2%

7% 5%

Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik, ITW INTA Israel Standards Institute Green, Pontificia Universidad Católica de Minas Gerais de Brasil. Promes Sinchuan TÜV Universidad de Guadalajara, Mexico UTFSM NS/NR

Figura 19. Laboratorios de ensayo.

Del gráfico anterior se puede establecer que la mayoría de los laboratorios declarados por las empresas son reconocidos en el área solar, tanto fuera como dentro del país. Sin embargo, analizando en detalle cada uno de los certificados y test reports, se puede decir que en algunos casos, y pese a ser ensayados en laboratorios reconocidos, algunos ensayos no son realizados. Tal es el caso de los ensayos de resistencia al congelamiento, debido a que éste no se realiza cuando el fabricante indica expresamente que el colector debe utilizar como fluido caloportador una mezcla que contenga líquido anticongelante. De esta manera, se debe estudiar a fondo qué ensayos pueden ser aplicados en el país y cuáles deben ser reconocidos, aun existiendo un certificado o laboratorio de respaldo. Sólo uno de los laboratorios declarados, realiza ensayos que no corresponden precisamente a los equipos solares de acuerdo a las normas establecidas en este estudio (Shenzhen). Este realiza ensayos sobre la parte eléctrica de los sistemas compactos de tipo termosifón (no está incluido en el gráfico de la figura 21). En el Anexo 6, se muestran los ensayos realizados a productos importados que se encuentran en el mercado nacional. Con respecto a los productos de fabricación nacional, sólo se pudo establecer que en dos casos se le realizaron ensayos de rendimiento térmico y solo en un caso, ensayo al material de la parrilla de tubos del colector, el cual corresponde a un colector plano con tubos de polipropileno. DEUMAN

41

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Finalmente, del estudio anterior se puede decir que gran parte de las empresas que comercializan equipos termosolares en el país declaran que sus productos se ensayan bajo normas reconocidas. Sin embargo, no es posible verificar del todo las certificaciones y/o los test report, debido a que las empresas, en su mayoría no cuentan con dicha información.

DEUMAN

42

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

6. DESCRIPCIÓN TÉCNICA DE LOS COLECTORES SOLARES, SISTEMAS DE CONTROL Y DEPÓSITOS ACUMULADORES, INDICANDO SUS PRINCIPALES COMPONENTES Y PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO. Los SST, en el sentido amplio del término, tiene una amplia gama de aplicaciones, que van desde la atención de los sectores vivienda, servicios (hoteles, lavanderías, etc.), industrial y generación de energía eléctrica, es decir, en términos generales, tecnológicamente no existe un límite para su implementación. Las dificultades típicamente se encuentran asociados a los costos, especialmente los vinculados a la inversión inicial, condiciones climáticas, disponibilidad de profesionales y técnicos locales debidamente capacitados, entre otros. El SST es un equipo que capta la radiación solar para transmitirla a un fluido caloportador y almacenarlo, ya sea en el mismo fluido o en otro. En función de la demanda de agua caliente sanitaria (ACS), la magnitud de estos equipos puede variar en su tamaño y configuración, pudiendo incluir dispositivos de control automático. Asimismo, es importante señalar que típicamente los SST requieren un sistema de respaldo de una fuente convencional de energía. 6.1 Componentes principales de los SST Los SST pueden tener una variedad importante de componentes en función de su tamaño y su configuración. Al respecto, los SST pueden clasificarse en circulación natural (termosifón) o forzada (uso de una bomba), cuya representación gráfica 9 referencial puede verse en la Figura 20.

Figura 20. Configuraciones referenciales de los SST para sistemas de circulación natural y forzado.

9

IDAE, 2009: 11

DEUMAN

43

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Los SST están compuestos principalmente por: • • • • • • • •

Colectores solares Depósitos acumuladores Sistemas de control Accesorios Bombas Sistemas auxiliares de suministro de energía convencional Intercambiadores de calor Entre otros

6.2 Tipos y modelos de colectores solares, sistemas de control y depósitos acumuladores 6.2.1 Colectores solares Los colectores, sin concentración, aprovechan la radiación solar global (directa y difusa) incidente sobre la superficie de los mismos, la misma que es convertida por el colector en energía calorífica y transferida a un fluido caloportador, típicamente agua, el cual se traslada de forma natural o forzada al depósito acumulador. En la medida que la exposición a la radiación solar se incrementa en el tiempo, el colector tiende a calentarse y a presentar mayores pérdidas, también por radiación, convección y conducción, pudiéndose alcanzar, en algún momento del día, un punto de equilibrio térmico entre las ganancias y las pérdidas de energía. En este sentido, es conveniente que los colectores funcionen a la temperatura más baja posible, siempre que dicha temperatura sea suficiente para la utilización específica de cada caso. El principal parámetro que caracteriza la eficiencia de cualquier colector solar es la curva de rendimiento, la cual es definida como la relación entre la radiación solar y la energía útil que se transmite al fluido caloportador. Los parámetros que influyen en el rendimiento del colector son: • • • • •

• •

La radiación solar La temperatura del agua que entra al colector La temperatura ambiente La temperatura de la placa Materiales utilizados en el colector. Características de los materiales en relación a la reflexión de los materiales, coeficiente de conducción de los materiales, durabilidad para las condiciones de funcionamiento, entre otros. Diseño y construcción del colector. Instalación del colector. Por ejemplo, ángulo de inclinación, uso de materiales adecuados, entre otros.

DEUMAN

44

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Los colectores para consumo de agua caliente sanitaria (ACS) típicamente son clasificados como del tipo placa plana y de tubos evacuados. En la Figura 21 se muestra 10, a modo de ejemplo, el rendimiento típico de este tipo de colectores, cuyas características físicas y de funcionamiento se describen a continuación.

E f i c i e n c i a

Diferencia de temperatura entre el colector y el ambiente.

Figura 21. Rendimiento de los colectores solares del tipo colector plano (línea verde) y tubos evacuados (líneas punteadas) a diferentes condiciones de radiación solar y valores de Tm-Ta (temperatura media de la placa menos temperatura ambiente)

6.2.1.1 Colector de placa plana El funcionamiento de un colector de placa plana se basa en el efecto invernadero. La radiación solar que incide sobre el colector, atraviesa su cubierta, alcanzando la superficie del absorbedor, el cual se calienta y emite a su vez una radiación de onda larga, la misma que alcanza a la cubierta (opaca a las longitudes de onda larga) y es parcialmente reflejada, nuevamente, hacia el absorbedor, contribuyendo a calentarlo aún más. En la Figura 22 se muestra gráficamente la descripción de este proceso.

10

Schnauss. 2008:49

DEUMAN

45

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Figura 22. Proceso de conversión de la radiación solar en térmica 11.

En función de las características técnicas y condiciones ambientales, los colectores de placa plana pueden alcanzar temperaturas superiores a 100º C, mientras que los tubos evacuados alcanzar temperaturas de más de 150ºC aunque las temperaturas recomendables de funcionamiento son menores y deben rondar la temperatura de uso de la instalación (60ºC para agua caliente sanitaria, 80ºC para calefacción por emisores, 45ºC para calefacción por suelo radiante). 6.2.1.1.1 Principales elementos que conforman el colector de placa plana Los elementos del colector deben ser diseñados e instalados, a fin de minimizar las pérdidas de energía por convección, radiación y transmisión. Los principales elementos que conforman un captador solar con cubierta de vidrio, que se muestran la Figura 23, son descritos a continuación.

11

Zilles, 1987:6

DEUMAN

46

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Absorbedor Revestimiento Aislante Cubierta Caja Malla de tubos Conexión de tubería

Figura 23. Principales elementos de un colector solar de placa plana.

6.2.1.1.1.1 Cubierta Las cubiertas pueden ser de vidrio, fibra de vidrio, láminas acrílicas, láminas de policarbonato, película de poliéster, entre otros. Típicamente el material más usado es el vidrio, el cual deberá contener la menor cantidad de impurezas (principalmente Fe2O3). Tiene como función el evitar pérdidas de convección, producto de las corrientes de aire que circulan por encima del colector, y de la radiación emitida por el absorbedor. En este sentido, la cubierta deberá caracterizarse por ser de alta transparencia para la radiación solar y a la vez de baja transmisión de la radiación infrarroja, lo cual permite incrementar la captación de radiación solar. 6.2.1.1.1.2 Absorbedor Típicamente es una plancha metálica (cobre, aluminio o acero) con una superficie cubierta con pintura negra o un revestimiento especial selectivo, a fin de incrementar su capacidad de absorber energía térmica proveniente de la cubierta y minimice la emisión de la radiación térmica.

DEUMAN

47

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Tiene como función convertir la energía térmica proveniente de la cubierta y transferirla al fluido caloportador. La configuración y forma de los absorbedores puede variar según el diseño de cada fabricante y los materiales usados, tal como puede observarse 12 en la Figura 24.

Figura 24. Tipos de absorbedores.

6.2.1.1.1.3 Malla de tubos El material de los tubos, por lo general, es de cobre, aluminio o acero. Los tubos se encuentran unidos solidariamente al absorbedor típicamente en trayectorias paralelas a partir de un tubo distribuidor de entrada hacia otro de salida, típicamente se encuentran separados por algunos centímetros. La función de los tubos es el de transportar el fluido caloportador a través del colector, con la menor perdida de carga posible. A modo de ejemplo, en la Figura 25 se muestra 13 dos posibles configuraciones de mallas, del tipo serpentin y parrilla.

Figura 25. Configuraciones tipo serpentín y parrilla de las mallas de los tubos.

12 13

Schnauss. 2008:36 Junta de Andalucía, 2008:8

DEUMAN

48

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

6.2.1.1.2

Fluido caloportador

El fluido caloportador puede ser agua, agua desmineralizada, mezcla de agua y glicol, aceites y fluidos de silicon, en función de la demanda de energía, las condiciones climáticas (anticongelantes 14 ) y materiales (anticorrosivos) de los tubos usados en el SST. La energía útil es extraída por convección por el fluido caloportador que circula por el colector. Este fluido conducirá la energía hasta un depósito acumulador. 6.2.1.1.3

Aislante

Los tipos de aislantes más comunes pueden ser de lana de vidrio, espuma de poliuretano, fibra de vidrio laminada, termoplásticos para alta temperatura, entre otros. La elección del tipo de aislante se encuentra en función del coeficiente de conductividad, precio, facilidad de manipulación, rango de temperaturas, estabilidad y resistencia a la humedad, resistencia mecánica, entre otros. Son colocados típicamente detrás del absorbedor y alrededor del perímetro del colector, para evitar las pérdidas de calor. Su función es minimizar las pérdidas de calor que se pudieran producir en el colector. 6.2.1.1.4

Caja

Las cajas pueden ser de distintos materiales, como madera, acero, el acero inoxidable, el aluminio, la fibra de vidrio reforzada, entre otros. Su función es de sostener los componentes del colector y protegerlos del medioambiente (humedad, suciedad, polvo, aire, entre otros) por lo cual debe caracterizarse por ser hermética, es decir evitar la entrada de agua en el captador, soportar las dilataciones y contracciones debidas al calentamiento y enfriamiento continuo y a la diferencia de temperatura en cada una de sus partes, y permitir una ventilación del interior de modo que no se formen condensaciones. 6.2.1.1.5

Selladoras y juntas de caucho.

Entre los materiales más comunes usados para las juntas figuran el caucho, butilo, nitrilo, polisulfuros, silicón, acrílicos, entre otros.

14

Es importante señalar, que según las características propias del sistema, existen otras opciones para evitar el congelamiento, como, por ejemplo, la recirculación de agua de los circuitos, drenaje automático con recuperación de fluido, drenaje al exterior, entre otros.

DEUMAN

49

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Se emplean para fijar la cubierta a la caja, toda vez que ambos tienen coeficientes de dilatación distintos. Asimismo, permiten que se retire la cubierta con facilidad en caso de mantenimiento.

6.2.1.2 Colector de tubos evacuados Los colectores de tubos evacuados funcionan, en términos generales, de forma similar a los colectores planos, es decir absorben la radiación solar directa y difusa, en los casos en que se instala superficie reflejada tras ellos si trabaja con concentrados, usan los principios del efecto invernadero para su funcionamiento, entre otros. La diferencia se encuentra en los elementos que los constituyen y sus procesos térmicos asociados. Asimismo, este tipo de colectores permiten aprovechar la radiación reflejada en otras superficies que se encuentran en su parte posterior. Asimismo, los tubos evacuados permiten reducir las pérdidas por convección, conducción principalmente, siendo que en este último caso típicamente la capa interior del tubo incluye muchas veces un recubrimiento selectivo que puede ser de aluminio, nitrógeno, entre otros. Estos sistemas son más eficientes en climas con muy bajas temperaturas ya que las pérdidas, muy relevantes en estos ambientes, se ven reducidas notablemente, de menor peso y funcionan a una mayor temperatura (más de 100ºC) comparados con los colectores planos, pero tienen el inconveniente de ser más frágiles en su manejo, en el transporte e instalación, no soportar fuertes granizadas si el tubo del vidrio exterior no es el adecuado, presentar un mayor riesgo de sobrecalentamientos principalmente en zonas de alta radiación y altas temperaturas, entre otros. Es importante señalar que estos sistemas también requieren un sistema anticongelante en lugares con riesgo de heladas, tal como en el caso de los colectores planos. Los colectores solares evacuados pueden clasificarse de flujo directo y con tubo de calor (heat pipe). 6.2.1.2.1

Colectores con tubos evacuados de flujo directo

Consta de tubos de vidrio concéntricos en los que se realizado el vacío y en los que se alojan tubos de cobre concéntricos o en forma de U por los que circula el fluido caloportador. En la parte exterior del tubo de cobre interior, se deposita una superficie selectiva para absorber la radiación solar y/o una superficie metálica unida al mismo denominada absorbedor que tiene el mismo cometido que el absorbedor en los colectores planos. El calor absorbido es transferido por conducción al fluido caloportador que pasa por el tubo interior. En la Figura 26 se muestra dos configuraciones típicas.

DEUMAN

50

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Figura 26. Características de tubo evacuado.

Estos tubos se agrupan y se conectan en su parte superior (mediante empaques) a dos tuberías, una para el fluido frío (impulsión) y otro para el fluido ya calentado en el tubo (retorno), ambos colectores se encuentran protegidos por una carcasa aislada que reduce las pérdidas en el transporte. Estas carcasas tienen en sus extremos dos tomas que corresponden a las citadas tuberías de impulsión y retorno. En los equipos prefabricados que trabajan por termosifón, la conexión de los tubos de vidrio es directa al depósito acumulador mediante empaques sin necesidad de tuberías o mangueras, tal como puede apreciarse 15 en la Figura 27.

15

CONAE; ANES, 2008: 6

DEUMAN

51

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Figura 27. Tubos de vidrio conectados directamente al depósito acumulador.

Como en el caso del colector plano, el fluido caloportador puede ser agua, agua desmineralizada, mezcla de agua y glicol, aceites y fluidos de silicon, cuya elección básicamente pasará por las condiciones climáticas del lugar donde se implemente estos sistemas.

6.2.1.2.2 Colectores solares de tubos evacuados con tubos de calor (Heat Pipe) Son similares a los de flujo directo, pero en este caso el fluido que circula por el interior del tubo de cobre no es el que circula por el resto del circuito primario de la instalación. Esto se consigue mediante un intercambiador de calor ubicado en la carcasa que agrupa todos los tubos. El tubo interior de cobre, se rellena con un líquido refrigerante que cambia de estado en el rango de temperaturas con las que trabaja el captador, al recibir radiación y calentarse, éste evapora y por efecto termosifón alcanza una “ampolla” situada en la parte superior del tubo en contacto con el intercambiador de calor por el que circula el fluido caloportador. Al entrar en contacto con la superficie fria de la ampolla, cede el calor por máyor temperatura, y el de vaporización (calor latente) condensando y pasando a la parte baja del captador donde vuelve a calentarse y a evaporarse. Poseen una serie de tubos de vacío, los que están compuestos cada uno de ellos por dos tubos concéntricos entre los que se ha practicado el vacío. Cada uno de estos tubos es una pieza única, de forma que uno de sus extremos es cerrado y el otro abierto, siendo totalmente estanco. Por el extremo abierto se introduce el tubo de calor, típicamente de cobre, que posee un bulbo en un extremo (tubo de calor) que se introduce al depósito acumulador, tal como se muestra 16 en la Figura 28. En algunos casos se incluye una placa metálica, absorbedor unida al tubo de calor o alguna fórmula similar. 16

Canals, :13

DEUMAN

52

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Condensador

Tubo de Calor Intercambiador de Calor Tubo de Vidrio

Absorbedor Figura 28. Tubos evacuados con tubos de calor

La radiación solar incidente sobre el colector calienta el tubo de calor y evapora el fluido caloportador que contiene, ascendiente este hacia el bulbo en donde se transfiere el calor al fluido del depósito acumulador. El fluido se condensa y desciende, llevándose a cabo un proceso continuo de evaporación-condensación, siendo éste el proceso tipo termosifón. Una descripción gráfica del proceso señalado puede verse17 en la Figura 29.

Figura 29. Sistema solar de tubos evacuados con tubos de calor.

Este tipo de colectores operan a altas presiones, cuyos tubos se encuentran conectados directamente al depósito acumulador. En relación al fluido caloportador, en los tubos evacuados típicamente se tiene un fluido que opera en un estado termodinámico saturado, como la acetona, alcohol, agua purificada más algunos otros ingredientes, entre otros, mientras que el cabezal fluye agua, glicol, entre otros. Es decir, se 17

Yokota, 2007:3

DEUMAN

53

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

evapora al calentarse en el panel y condensa al intercambiar calor con otro fluido como el agua. Es importante notar, que estos sistemas siempre usan un intercambiador de calor. 6.2.1.3 Calentadores solares evacuados con tubos de calor operando a circulación forzada Poseen un arreglo de tubos de vidrio con su propio soporte metálico y un depósito acumulador separado que puede estar colocado en un nivel inferior, para la circulación del agua se requiere de una bomba y un termostato diferencial para su operación automática.

6.2.2 Depósitos acumuladores (DA) Los DA no se diferencian de forma importante de los DA convencionales, con algunas excepciones, como se muestra en la caracterización que se detalla a continuación. A modo de ejemplo, se muestra 18 en la Figura 30 la ubicación del termostato en un sistema convencional y en un SST.

Figura 30 Ubicación de termostato y elemento auxiliar en un sistema convencional (izquierda) y en un SST (derecha)

El DA deberá tener el tamaño suficiente para proveer la demanda de agua caliente de una vivienda, tomando en cuenta las condiciones ambientales de la zona donde se instalará el SST. La función del DA es de servir de reservorio de la energía útil producida por el colector solar y de realizar el suministro de agua caliente, el mismo que puede darse en horas muy diferentes entre si. Los materiales que se usan normalmente para la fabricación de los DA son el acero, el acero inoxidable, el aluminio, la fibra de vidrio reforzada, entre otros. La selección de estos materiales depende de varios factores, como el 18

Rigthhouse, 2008

DEUMAN

54

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

tipo de aplicación, lugar de instalación, costo, vida media estimada, facilidad de mantenimiento, resistencia a altas presiones, calidad del agua, entre otros. Los componentes del DA son: • •

• • •

Aislamiento. Dispositivo indispensable que deberá minimizar las pérdidas de calor hasta donde sea económicamente posible. Fuente auxiliar de energía. Toda vez que los SST difícilmente pueden cubrir el 100% de la demanda de agua caliente, se recurre al uso de un calentador auxiliar que utiliza otra fuente de energía, como la electricidad o gas. Intercambiadores de calor. En el caso el SST cuente con un circuito secundario. Doble tanque. Dispositivo usado también para intercambiar el calor entre los fluidos que circulan por el circuito primario y secundario. Circuitos de entrada y salida. Terminales y tuberías que conectan a otros equipos del SST.

A modo de referencia en la Figura 31 se muestra 19 algunas disposiciones de los componentes señalados:

(a)

(b)

(c)

(d)

Figura 31. DA simple (a), con intercambiador de calor (b), con elemento auxiliar e intercambiador de calor (c), doble tanque (d)

Los requisitos que deben caracterizar al acumulador son los siguientes: • •

•

19

Alto calor específico del medio de acumulación Pérdidas térmicas bajas (pequeña superficie del acumulador y buen aislamiento alrededor de su perímetro. Los depósitos acumuladores ubicados al interior generalmente requieren menor aislamiento térmico comparado con los que se ubican en el exterior) Favorecer el fenómeno de estratificación (diferencia entre la parte superior e inferior del depósito) de temperaturas en el acumulador, a

Schnauss, 2008

DEUMAN

55

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

fin de incrementar el rendimiento de los colectores. Para ello, generalmente se usan depósitos verticales. En este sentido, el DA también deberá contar con un apropiado difusor, el mismo que es usado para introducir el agua caliente al depósito. Los tipos de difusores pueden ser deflectores, redistribuidores, tipo flauta, etc. En la Figura 32 se pueden apreciar alguno de ellos, así como su uso y ubicación.

Figura 32. Difusores utilizados para promover la estratificación.

Soportar la presión de funcionamiento, ya sea de la red local correspondiente (circuito abierto) o del propio circuito del SST (circuito cerrado). Así como las temperaturas de trabajo previstas. Deberá tener las menores pérdidas hidráulicas posible, especialmente en la circulación al interior, por ello ha de prestarse especial atención en el diseño de las conexiones de entrada y salida del acumulador. El depósito acumulador puede estar incorporado al colector o funcionar como una unidad independiente. 6.2.3 Equipos de control A continuación se lista de equipos de control que pudieran ser instalados en los SST. 6.2.3.1 Regulares del flujo del líquido de trabajo entre el colector y el depósito acumulador. Esta tarea se realiza mediante un dispositivo electrónico (modulo de control diferencial), que actúa encendiendo o apagando la bomba de circulación en función de la diferencia de temperatura entre el colector y el depósito acumulador. Además estos equipos pueden poseer funciones adicionales como función antihielo, limitación de la temperatura máxima de funcionamiento, desvío y/o disipación de los excedentes térmicos, limitación de temperatura máxima en depósito acumulador. Son el cerebro de la DEUMAN

56

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

instalación y regulan el funcionamiento de todos los elementos mecánicos automáticos como electrocirculadores, válvulas motorizadas, aerotermos disipadores incluso sistemas de calentamiento auxiliar. 6.2.3.2 Medidores de presión y temperatura Deben ser instalados en diferentes puntos a lo largo del sistema para facilitar la verificación de su rendimiento y funcionamiento adecuado. 6.2.3.3 Control de presión Presostato Es un equipo que mide la presión en la instalación y que actúa sobre un elemento mecánico como puede ser una válvula de dos vías motorizada y/o un grupo de presión o bomba, de modo que en caso de exceso o falta de presión abra la válvula de dos vías para vaciar la instalación o accione el grupo de presión para llenarla. Además debe incluirse un depósito donde se recoja el fluido vaciado y el fluido para llenado de la instalación. También se denomina, al conjunto, sistema de llenado automático. 6.2.4 Equipos de seguridad 6.2.4.1 Válvulas de desvío Se emplean para aislar secciones de tubería o ciertos componentes. Típicamente estas válvulas son del tipo esfera. 6.2.4.2 Válvulas antirretorno Se emplean para evitar los flujos inversos y para eliminar el efecto termosifón 6.2.4.3 Válvulas de drenaje Se emplean para vaciar un sistema en operaciones de mantenimiento, las mismas que en la medida de lo posible no deben llegar a congelarse. 6.2.4.4 Válvula de purga de aire Favorece la separación del aire que puede estar contenido en el fluido y previene la corrosión, el ruido y la aparición de bolsones de aire que inhiben el flujo. Por lo general, está válvula es del tipo esfera o de macho.

DEUMAN

57

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

6.2.4.5 Tanque de expansión Su función es la de compensar la expansión del agua al calentarse, evitando que se desborde el fluido y la no introducción de aire en el circuito primario. Según sea el caso pueden ser cerrados o abiertos, tal como se muestra 20 en la siguiente Figura 33.

Figura 33. Tipos de tanques de expansión

6.2.4.6 Válvula de alivio Dispositivo de seguridad en caso de que el agua llegue a sobrecalentarse, presiones y temperaturas extremas. El tipo de válvula típicamente es de resorte. A modo de ejemplo, en la Figura 34 se muestra21 una válvula de alivio.

Figura 34. Válvula de Alivio

20 21

SODEAN, 1999:6 Hilarity, 2006:26

DEUMAN

58

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

6.2.4.7 Válvula de retención En los SST con sistemas forzados, su función es evitar que el agua caliente del depósito acumulador no pase al colector frío por efecto de termosifón. Típicamente la válvula usada es del tipo disco o de claveta. 6.2.4.8 Válvula de balanceo El circuito hidráulico debería estar siempre balanceado, si esto no fuera posible, el flujo puede ser controlado con válvulas de balanceo. Por lo general estas válvulas son de asiento. 6.2.4.9 Válvula de llenado Válvula de control del nivel de agua. Típicamente válvulas de esfera. 6.2.4.10 Elementos para contrarrestar los efectos de la dilatación-contracción. Compensadores de dilatación. Las diferencias de temperaturas pueden causar movimientos de la tubería en direcciones contrarias o ángulos rectos entre uno a otro. Para ello, según sea el caso, puede recurrirse a bulbos de silicona, fuelles, conectores de expansión o mangueras reforzadas con alambre, entre otros. 6.2.5 Circuito de tuberías El entramado y tendido de tubería de los colectores pueden realizarse en configuraciones serie y/o paralelo, la mejor configuración pasará por definir la mejor relación de compromiso entre la eficiencia del arreglo (longitud de tuberías, codos u otros accesorios que pudieran producir pérdidas de carga) y de los costos asociados a estos. En el diseño y los materiales empleados en las tuberías, deberá preverse posibilidades de pérdidas de carga en general y la resistencia de los materiales a las condiciones de funcionamiento de la instalación (cambios de temperatura, altas temperaturas y variaciones en la presión), por lo que se recomienda el uso de materiales resistentes a altas temperaturas y a la corrosión (acero inoxidable y cobre). Todo el circuito de tuberías deberá estar debidamente aislado para evitar pérdidas caloríficas, tal como se muestra en la Figura 35.

DEUMAN

59

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Figura 35. Tuberías aislados 22

6.2.6 Accesorios 6.2.6.1 Bomba Las bombas son usadas cuando el diseño del SST no permite que la circulación se dé por termosifón. La bomba, es un elemento necesario que permite garantizar la circulación del fluido caloportador por las tuberías ya sea de un circuito abierto o cerrado, a una determinada presión. En la Figura 36 se muestra 23 una bomba tipo.

Figura 36. Bomba de circulación usada en los SST

6.2.6.2 Estación solar Consiste en un elemento que permite instalar los principales elementos de control señalados en el numeral 1.1.14 y la bomba que se indica en el párrafo precedente. En la Figura 37 se muestra 24 una disposición referencial de los mismos.

22 23 24

Schnauss. 2008:103 Schnauss. 2008:93 Schnauss. 2008:96

DEUMAN

60

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Desde el colector

Al colector

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Al depósito o intercambiador

Válvula de control Válvula de llenado Bomba Válvula de retención Termómetro Manómetro Válvula de seguridad Medición del flujo Válvula de expansión Válvula de control Termómetro

Retorno del depósito o intercambiador

Figura 37. Estación solar

6.2.6.3 Filtros Sirven para remover las partículas sólidas, típicamente son instaladas a la entrada de las bombas 6.2.6.4 Intercambiador de calor Los materiales usados para la fabricación del intercambiador de calor pueden ser de acero inoxidable y cobre. Es un dispositivo que transfiere energía térmica de un fluido hacia otro. En algunos SST, se requiere un intercambiador de calor entre el colector solar y el depósito acumulador. Los intercambiadores de calor son empleados para aislar el fluido de circuito colector (soluciones anticongelantes) del de acumulación y del circuito de consumo de agua caliente (para eliminar posibles problemas de corrosión) o si la presión de trabajo de los colectores es inferior a la red de distribución de agua. La función de intercambiador de calor es de transmitir calor, bajo las mejores condiciones posibles sin mezclar los fluidos caloportadores. Por lo DEUMAN

61

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

cual, generalmente, lo conforman dos volúmenes (primario y secundario) separados por una superficie de intercambio impermeable pero de buenas propiedades de conducción térmica. Por su posición en la instalación, los intercambiadores pueden clasificarse por interiores o exteriores; por su construcción, son de serpentín helicoidal, de haz tubular, de placas, de doble envolvente, entre otros; o por su régimen de funcionamiento, por termosifón o forzado. En la Figura 38, se muestra 25 algunos tipos de intercambiadores incorporados en los depósitos acumuladores.

Figura 38. Tipos de intercambiadores incorporados.

6.2.6.5 Estructuras de soporte Las estructuras de soporte sirven para fijar firmemente al colector.

25

SODEAN, 1999:4

DEUMAN

62

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

7. ANÁLISIS NORMATIVO Los SST pueden ser clasificados, desde un punto de visto normativo, en sistemas solares de calentamiento prefabricados y aquellos que se fabrican a medida. En el primer caso, los SST se caracterizan por ser fabricados en serie, con las mismas características y listos para ser instalados, considerándose al SST como un producto. 7.1 Normas de ensayos de seguridad y desempeño Para el análisis de las normas de ensayos de seguridad y desempeño se ha elaborado un primer cuadro descriptivo de las normas identificadas, tabla N1, incluyendo la equivalencia correspondiente. 7.2 Descripción y comparación de los principales ensayos que se aplican En este capítulo se ha revisado diversas normativas a nivel regional y fuera de ella, las mismas que se encuentran listadas en la Tabla 12, en la cual además se indica el alcance de la misma en relación al componente y/o SST. Tabla 12. Alcance de las normas en relación al componente y/o al SST. Norma UNE-EN 12975 UNE-EN 12976-2 UNE-EN 12977-3

Procedencia Europa Europa Europa

Alcance Colectores solares SST prefabricados Depósitos acumuladores SST SST Colectores solares Colectores solares Colectores solares

Homólogos ISO 9806-1

ISO 9459-1 ISO 9459-2 ISO 9806-1 ISO 9806-2 ANSI/ASHRAE Standard 93-2003 NCh3120/2.Of2008 NCh 3088/3 26

Internacional Internacional Internacional Internacional EEUU

Chile

Colectores solares Depósitos acumuladores SST prefabricados

FSEC Standard 102-05 NOM-008-SCFI-1993 NTP 399.400. 2001

EEUU México Perú

Colectores solares Colectores solares Colectores solares

UNE-EN 12975 UNE-EN 12977-3 UNE-EN 12976-2 ISO 9806-2

NCh 3120/2 27

NBR 10184

Brasil

Colectores solares

Chile Chile

UNE-EN 12975

ANSI/ASHRAE Standard 932003 Se encuentra en modificación

26

Norma en estudio. Se agregarán comentarios específicos en informe final preliminar. 27 Norma en estudio. Se agregarán comentarios específicos en informe final preliminar.

DEUMAN

63

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

NBR 10185

Brasil

Depósitos acumuladores

APNB 676 – Parte 1

Bolivia

APNB 676 – Parte 2

Bolivia

IRAM 210009 IRAM 210002 IRAM 210003

Argentina Argentina Argentina

Colectores solares y depósito acumulador Colectores solares y depósitos acumuladores Colectores solares Colectores solares Depósitos acumuladores

Se encuentra en modificación Se encuentra en modificación Se encuentra en modificación

A continuación, se muestra, para cada una de las normas, en forma sucinta el alcance, una descripción general de los ensayos que involucra la misma, tomando en cuenta el procedimiento de evaluación, exigencia de los equipos requeridos para los ensayos, el método y forma de cálculo.

DEUMAN

64

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

7.2.1 Norma EN 12975-2. Sistemas Solares Térmicos y Componentes. Colectores Solares. Parte 2: Métodos de ensayo. 7.2.1.1 Alcance En abril del 2001 fue publicada la nueva norma Europea EN 12975:2000 “Thermal solar systems and components – Solar Collectors”, la misma que es válida para toda Europa. Esta norma europea especifica los métodos de ensayo para validar los requerimientos de durabilidad, fiabilidad y seguridad de los colectores de calentamiento de líquidos del tipo. La norma incluye dos métodos alternativos para la caracterización del rendimiento térmico de colectores de calentamiento de líquido. El método de ensayo en estado estacionario, contemplado en las normas ISO 9806-1,3 y ASHRAE 93-77, mientras que el segundo de ellos corresponde al método de ensayo en estado casi estacionario. No es aplicable a colectores en los cuales la unidad de almacenamiento sea parte integral del colector y no pueda separarse del de almacenamiento con la intención de realizarse medidas en ambos procesos. Es importante señalar que el método de ensayo casi estacionario está basado en una experiencia de investigación en el ensayo de colectores durante más de 15 años llevado a cabo en Suecia. Asimismo, una importante contribución del método de ensayo ha sido realizado por la cooperación internacional dentro de los grupos del IEA SH&C, tal como Task III, VI y Task 14 y el proyecto Alemán VELS. 7.2.1.2 Ensayos Esta norma especifica los métodos de ensayo y procedimientos de cálculo para: • • •

La determinación de la capacidad de un colector solar para calentamiento de líquido para resistir la influencia de los agentes degradantes. La determinación del rendimiento térmico en condiciones casi estacionarias y estacionarias de calentamiento de líquido con cubierta. La determinación de los parámetros del rendimiento térmico en estado estacionario, así como del diario para colectores de calentamiento de líquido, bajo condiciones climáticas cambiantes. Para ello se toma en cuenta la dependencia del ángulo de incidencia, velocidad de viento, fracción difusa de la irradiación solar, radiación térmica del ciclo y la capacidad térmica. No se incluye en esta norma la dependencia del caudal.

DEUMAN

65

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

La norma contempla ensayos al interior del laboratorio, en adelante “al interior”, y al exterior del laboratorio, en adelante “al exterior”. Es decir pueden realizarse bajo irradiancia solar natural, vientos naturales y/o simulados. En la norma se encuentran debidamente definidas las condiciones bajo las cuales se deben realizar los ensayos de los colectores. En la norma se establece un listado de ensayos y el orden de su aplicación, tal como se muestra en la Tabla 13. Tabla 13. Listado de Ensayos y orden de aplicación Orden 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Ensayo Presión interna Resistencia al sobrecalentamiento Exposición Choque térmico externo Choque térmico interno Penetración de lluvia Resistencia a heladas Presión interna (reensayo) Carga mecánica Rendimiento térmico Resistencia al impacto Inspección final

A continuación se describirá sucintamente cada uno de los ensayos que contempla la norma. 7.2.1.2.1

Ensayo de presión interna

Descripción general El ensayo tiene como objetivo el determinar hasta que punto puede soportar las presiones previstas en la instalación. Para ello, se simula una presión determinada en el absorbedor, a fin de verificar que la soporte por un tiempo determinado a ciertas condiciones de temperatura ambiente. Al final del ensayo se deberá verificar las condiciones físicas del colector solar mediante una inspección visual. Equipos y aparatos de medición Los equipos y/o aparatos a ser usados en el ensayo son los que se muestran en la Tabla 14.

DEUMAN

66

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Tabla 14. Equipo y/o aparatos requeridos para el ensayo de presión interna Item 1 2 3 4 5 6 7

Equipo y/o Aparato Fuente de presión hidráulica Válvula de seguridad Manómetro Tubería de fluido sellada con tapón roscado Colector solar con absorbedor metálico Purgador de aire Cronómetro1)

1)

Este equipo se ha sido incluido en la lista, toda vez que en la norma se solicita realizar mediciones de viento pero no está en el listado de equipos solicitado por la norma.

Esquema del banco de ensayo En la Figura 39, se muestra un esquema del banco de ensayo correspondiente al ensayo de presión interna, la numeración que se indica es idéntica a la que se muestra en la Tabla 14.

7

Figura 39. Banco de ensayo – Presión interna

DEUMAN

67

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

7.2.1.2.2

Ensayo de resistencia al sobrecalentamiento

Descripción general Este ensayo tiene como objetivo determinar de forma rápida si el captador puede soportar altos niveles de irradiancia sin fallas. Para ello se deberá ensayar el colector, al exterior o en un simulador de irradiancia, sin fluido en su interior. Una de las tuberías del fluido deberá ser sellada para prevenir enfriamiento por circulación natural del aire, mientras que la otra deberá permanecer abierta para permitir la expansión libre del aire en el absorbedor. Al final del ensayo se deberá verificar las condiciones físicas del colector solar mediante una inspección visual. Equipos y aparatos de medición Los equipos y/o aparatos a ser usados en el ensayo son los que se muestran en la Tabla 15. Tabla 15. Equipo y/o aparatos requeridos para el ensayo al sobrecalentamiento Item 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Equipo y/o Aparato Piranómetro en plano de captación Tubería de fluido sellada con tapón roscado Colector solar Sensor de temperatura sujeto al absorbedor Tubería de fluido abierta Radiación solar natural Simulador Solar1) Sensor de temperatura ambiente Anemómetro2) Cronómetro2)

1)

En el caso que las mediciones se realicen al interior Este equipo se ha sido incluido en la lista, toda vez que en la norma se solicita realizar mediciones de viento pero no está en el listado de equipos solicitado por la norma.

2)

Esquema del banco de ensayo

En la Figura 40 se muestra un esquema del banco de ensayo correspondiente al ensayo al sobrecalentamiento, la numeración que se indica es idéntica a la que se muestra en la tabla 14.

DEUMAN

68

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

9 10 8

Figura 40. Esquema del banco de ensayo – Resistencia al sobrecalentamiento.

7.2.1.2.3

Ensayo de exposición

Descripción general Provee una secuencia de ensayos en los que se indica las condiciones de operación que pueden ocurrir durante el servicio real. Este ensayo solo es aplicable a colectores con cubierta. Para ello el colector solar debe instalarse al exterior sin ningún tipo de fluido. Un extremo de las tuberías del colector deberá ser sellado para prevenir enfriamiento por circulación natural de aire, mientras que la otra deberá quedar abierta, a fin de permitir la expansión del aire en el absorbedor. Al final del ensayo se deberá verificar las condiciones físicas del colector solar mediante una inspección visual. Equipos y aparatos de medición Los equipos y/o aparatos a ser usados en el ensayo son los que se muestran en la Tabla 16. Tabla 16. Equipo y/o aparatos requeridos para el ensayo de exposición Item Equipo y/o Aparato 1 Tubería de fluido abierta 2 Radiación solar 3 Sensor de temperatura 4 Piranómetro en plano de captación 6 Colector Solar 7 Rociador de agua en todos los lados1) 8 Cronómetro1) 1) Este equipo se ha sido incluido en la lista, toda vez que en la norma se solicita simular lluvia pero no está en el listado de equipos solicitado por la norma

DEUMAN

69

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Esquema del banco de ensayo En la Figura 41 se muestra un esquema del banco de ensayo correspondiente al ensayo de exposición, la numeración que se indica es idéntica a la que se muestra en la tabla 15.

7 8

Figura 41. Esquema del banco de ensayo – Exposición.

7.2.1.2.4

Ensayo de choque térmico externo

Descripción general Tiene como objeto determinar la capacidad de un colector de soportar lluvia en días calurosos soleados. Este ensayo puede realizarse durante el ensayo de exposición bajo las condiciones indicada en la norma. Para ello el colector debe ser expuesto al exterior o a un simulador solar, pero no deberá llenarse de fluido. Un extremo de las tuberías del colector deberá ser sellado para prevenir enfriamiento por circulación natural de aire, mientras que la otra deberá quedar abierta, a fin de permitir la expansión del aire en el absorbedor. El ensayo de exposición al sol y lluvia deberá realizarse hasta en dos ocasiones en periodos establecidos en la norma. Al final del ensayo se deberá verificar las condiciones físicas del colector solar mediante una inspección visual.

DEUMAN

70

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Equipos y aparatos de medición Los equipos y/o aparatos a ser usados en el ensayo son los que se muestran en la Tabla 17. Tabla 17. Equipo y/o aparatos requeridos para el ensayo de choque térmico externo Item 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Equipo y/o Aparato Rociador de agua en todos los lados Tubería de fluido abierta Radiación natural o simulada Sensor de temperatura ambiente Piranómetro en plano de captación Sensor de temperatura sujeto al absorbedor Tubería de fluido sellada con tapón roscado Colector solar Cronómetro1)

Esquema del banco de ensayo En la Figura 42 se muestra un esquema del banco de ensayo correspondiente al ensayo de choque térmico externo, la numeración que se indica es idéntica a la que se muestra en la tabla 16.

9

Figura 42. Esquema del banco de ensayo – Choque térmico externo.

DEUMAN

71

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

7.2.1.2.5

Ensayo de choque térmico interno

Descripción general Tiene como objeto determinar la capacidad de un colector de soportar la entrada del fluido caloportador frío en días calurosos soleados. Este ensayo puede realizarse durante el ensayo de exposición bajo las condiciones indicada en la norma. Para ello el colector debe ser expuesto al exterior o a un simulador solar, pero no deberá llenarse de fluido. Un extremo de las tuberías del colector deberá conectarse vía válvula de corte a la fuente del fluido de transferencia de calor, mientras que la otra deberá quedar abierta, a fin de permitir la expansión del aire en el absorbedor y también permitir al fluido de transferencia de calor abandonar el absorbedor. El ensayo de exposición al sol e ingreso de agua fría deberá realizarse hasta en dos ocasiones en periodos establecidos en la norma Al final del ensayo se deberá verificar las condiciones físicas del colector solar mediante una inspección visual. Equipos y aparatos de medición Los equipos y/o aparatos a ser usados en el ensayo son los que se muestran en la Tabla 18.

Tabla 18. Equipo y/o aparatos requeridos para el ensayo de choque térmico interno. Item 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Equipo y/o Aparato Radiación solar natural o simulada Sensor de temperatura ambiente Piranómetro en plano de captación Fuente del fluido de transferencia de calor Caudalímetro Sensor de temperatura sujeto al absorbedor Colector solar Tubería de fluido sellada con tapón roscado Cronómetro1)

Esquema del banco de ensayo En la Figura 43 se muestra un esquema del banco de ensayo correspondiente al ensayo de choque térmico interno, la numeración que se indica es idéntica a la que se muestra en la tabla 17.

DEUMAN

72

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

9

Figura 43. Esquema del banco de ensayo – Choque térmico interno.

7.2.1.2.6

Ensayo de penetración de lluvia

Descripción general Ensayo solo es aplicable a colectores con cubierta Tiene como fin determinar hasta que punto los sustancialmente resistentes a la penetración de la lluvia.

colectores

son

Para ello se tienen dos opciones de ensayo. En el primer caso, se deberá hacer que circule agua caliente sobre los 50ºC. En este caso, el colector deberá tener sus entradas y salidas de fluido selladas. En el segundo caso, se deberá dejar el colector deberá dejarse expuesto a la radiación solar. El colector deberá ser rociado con agua por todos sus lados (frontal y lateral), usando toberas de rociado o duchas. Para ello, el colector deberá ser rociado con agua a una temperatura por debajo de 30ºC con un caudal mayor de 0,05 kg/s por m2 de apertura del colector. El ensayo es realizado hasta en 3 ocasiones. Equipos y aparatos de medición Los equipos y/o aparatos a ser usados en el ensayo son los que se muestran en la Tabla 19.

DEUMAN

73

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Tabla 19. Equipo y/o aparatos requeridos para el ensayo de penetración de lluvia. Item 1 2 3

Equipo y/o Aparato Rociador de agua en todos los lados Tubería de fluido sellada con tapón roscado Parte trasera del colector solar para ser protegida para colectores diseñados para ser integrados en la estructura del techo Ángulo de inclinación Colector Soporte del colector1) Sensor de temperatura del agua1) Caudal del agua1) Sensor de temperatura del absorbedor1) Balanza o higrómetro 1) Cronómetro1)

4 5 6 7 8 9 10 11 1)

Estos equipos han sido incluidos en la lista, toda vez que en la norma se solicita simular lluvia pero no está en el listado de equipos solicitado por la norma

Esquema del banco de ensayo En la Figura 44 se muestra un esquema del banco de ensayo correspondiente al ensayo de penetración de lluvia, la numeración que se indica es idéntica a la que se muestra en la tabla 18.

6

7

Figura 44. Esquema del banco de ensayo – Penetración de lluvia.

DEUMAN

74

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

7.2.1.2.7

Ensayo de resistencia a heladas

Previamente al desarrollo de este ensayo debe realizarse nuevamente el ensayo de resistencia a la presión interna, tal como se señala en el numeral 7.2.1.2.1. Descripción general Tiene como fin determinar hasta que punto los colectores pueden ser capaces de soportar heladas y ciclos de congelación/deshielo. Este ensayo es únicamente valido para aquellos colectores que usen fluido anticongelante. Para este ensayo existen dos procedimientos de ensayo: Para aquellos colectores resistentes a heladas cuando el colector está lleno de agua. El colector es montado en una cámara de frío y llenado con agua a la presión de operación. La temperatura de la cámara de frío deberá ser cíclica (entre aproximadamente -20ºC y 10ºC), y al final de cada ciclo se deberá rellenar el colector con agua a la presión de operación. Para aquellos colectores resistentes a heladas después de ser drenados. De la misma forma, el colector es montado en una cámara de frío, llenado con agua a la presión de operación por un tiempo determinado, activándose luego el sistema de drenado propio del colector. La temperatura de la cámara de frío deberá ser cíclica, la temperatura deberá medirse dentro del absorbedor cerca de la entrada y en el último ciclo se deberá rellenar el captador con agua a la presión de operación. En cualquier caso se deberá someter al colector a tres ciclos de congelación/deshielo. Al final del ensayo se deberá verificar las condiciones físicas del colector solar mediante una inspección visual. Equipos y aparatos de medición Los equipos y/o aparatos a ser usados en el ensayo son los que se muestran en la Tabla 20.

DEUMAN

75

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Tabla 20. Equipo y/o aparatos requeridos para el ensayo de resistencia a heladas. Item 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Equipo y/o Aparato Fuente de agua Línea de drenaje (solo para sistemas de drenaje al exterior) Cámara cíclica de temperatura Sensor de temperatura Manómetro Colector Ángulo de inclinación Tubería de fluido sellada con tapón roscado Purgador de aire Ínclinómetro1) Cronómetro1)

1)

Estos equipos han sido incluidos en la lista, toda vez que en la norma se solicita simular lluvia pero no está en el listado de equipos solicitado por la norma

Esquema del banco de ensayo En la Figura 45 se muestra un esquema del banco de ensayo correspondiente al ensayo de resistencia a heladas, la numeración que se indica es idéntica a la que se muestra en la tabla 19.

10 11

Figura 45. Esquema del banco de ensayo – Resistencia a heladas.

DEUMAN

76

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

7.2.1.2.8

Ensayo de carga mecánica

Ensayo de presión positiva de la cubierta del colector Condiciones generales El objetivo de este ensayo es determinar hasta que punto la cubierta transparente del captador es capaz de resistir carga de presión positiva debido al efecto de nieve y viento. El colector deberá ser colocado horizontalmente en un suelo liso, cubierto por una lámina delgada de metal y se deberá colocar sobre la estructura del captador una estructura metálica o de madera para depositar grava o material similar, a fin de alcanzar el peso deseado o al mínimo valor indicado en la norma. Equipos y aparatos de medición Los equipos y/o aparatos a ser usados en el ensayo son los que se muestran en la Tabla 21. Tabla 21. Equipo y/o aparatos requeridos para el ensayo de presión positiva de la cubierta del colector. Item 1 2 3

Equipo y/o Aparato Estructura de madera con grava Colector Balanza

Esquema del banco de ensayo En la Figura 46 se muestra un esquema del banco de ensayo correspondiente al ensayo de presión positiva de la cubierta del colector, la numeración que se indica es idéntica a la que se muestra en la tabla 20. 3

Figura 46. Esquema del banco de ensayo – de presión positiva de la cubierta del colector.

DEUMAN

77

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

7.2.1.2.9 Ensayo de presión negativa de las fijaciones entre la cubierta y la caja del colector Condiciones generales El objetivo de este ensayo es determinar hasta que punto las fijaciones entre la cubierta del captador y la caja del colector son capaces de resistir fuerzas de levantamiento causadas por el viento. Para ello, se deberá colocar al colector horizontalmente en una estructura firme por medio de sus fijaciones de montaje, La estructura que asegura a la caja del colector no deberá restringirse de ninguna forma. Se deberá aplicar sobre la cubierta una fuerza de estiramiento equivalente a la carga de presión negativa especificada o la sugerida en la norma, esto puede conseguirse a través de la colocación de ventosas uniformemente distribuidas o se realizan dos agujeros a través de la carcasa del colector en la cámara de aire entre la cubierta y el absorbedor, colocándose luego una fuente de aire y un manómetro a la cámara del colector a través de estos agujeros. Equipos y aparatos de medición Los equipos y/o aparatos a ser usados en el ensayo son los que se muestran en la Tabla 22. Tabla 22. Equipo y/o aparatos requeridos para el ensayo de presión negativa de las fijaciones entre la cubierta y la caja del colector Item 1 2 3 4

Equipo y/o Aparato Fuente de presión neumática Colector Manómetro Agujeros en la cámara de aire entre la cubierta del colector y el absorbedor

Esquema del banco de ensayo En la Figura 47 se muestra un esquema del banco de ensayo correspondiente al ensayo de presión negativa de las fijaciones entre la cubierta y la caja del colector, la numeración que se indica es idéntica a la que se muestra en la tabla 21.

DEUMAN

78

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Figura 47. Esquema del banco de ensayo – de presión negativa de las fijaciones entre la cubierta y la caja del colector.

7.2.1.2.10 Ensayo de presión negativa del sistema de montaje del colector Condiciones generales Este ensayo tiene como objetivo determinar hasta que punto las abrazaderas de montaje, la estructuras soporte y los puntos de anclaje pueden soportar las fuerzas de levantamiento causadas por el viento. Para ello se deberá colocar al colector horizontalmente en una estructura firme por medio de sus fijaciones de montaje suministradas por el fabricante, luego de lo cual deberá aplicarse una presión negativa uniforme en la parte superior de la estructura del colector y cubierta usando el método descrito en la viñeta anterior, o bien aplicando una presión uniforme sobre la parte trasera del colector por medio de presión de aire en grandes bolsas de aire. En el caso no se fije esta presión, en la norma se indica la presión mínima que deberá aplicarse. Equipos y aparatos de medición Los equipos y/o aparatos a ser usados en el ensayo son los que se muestran en la Tabla 23. Tabla 23. Equipo y/o aparatos requeridos para el ensayo de presión negativa del sistema de montaje del colector. Item 1 2 3

DEUMAN

Equipo y/o Aparato Soporte Colector Amortiguadores de aire para aplicar presión

79

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Esquema del banco de ensayo En la Figura 48 se muestra un esquema del banco de ensayo correspondiente al ensayo de presión negativa del sistema de montaje del colector, la numeración que se indica es idéntica a la que se muestra en la tabla 22.

Figura 48. Esquema del banco de ensayo – de presión negativa del sistema de montaje del colector.

7.2.1.2.11 Ensayo de resistencia al impacto Condiciones generales El objetivo del ensayo es determinar hasta que punto el colector puede soportar los efectos de impactos pesados causados por granizos. Para ello en la norma se propone dos métodos, usando bolas de acero (alternativa A) o de hielo (alternativa B), los mismos que deberán ser lanzados en una cantidad definida y a distintas alturas, definidos en la norma. En el segundo caso, usando bolas de hielo, se requerirá adicionalmente un congelador, un contenedor de acumulación y un lanzador. Equipos y aparatos de medición requeridos para el ensayo de resistencia al impacto usando bolas de acero Los equipos y/o aparatos a ser usados en el ensayo de resistencia al impacto usando bolas de acero son los que se muestran en la Tabla 24.

DEUMAN

80

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Tabla 24. Equipo y/o aparatos requeridos para el ensayo de resistencia al impacto usando bolas de acero. Item 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Equipo y/o Aparato Bola de acero tirada verticalmente. Alternativa A Péndulo. Alternativa B Estructura rígida Colector Bola de acero Bola de acero Colector Péndulo Estructura rígida

Esquema del banco de ensayo para el ensayo de resistencia al impacto usando bolas de acero En la Figura 49 se muestra un esquema del banco de ensayo correspondiente al ensayo de resistencia al impacto usando bolas de acero, la numeración que se indica es idéntica a la que se muestra en la tabla 23.

Figura 49. Esquema del banco de ensayo – de resistencia al impacto usando bolas de acero

Equipos y aparatos de medición requeridos para el ensayo de resistencia al impacto usando bolas de hielo Los equipos y/o aparatos a ser usados en el ensayo de resistencia al impacto usando bolas de hielo son los que se muestran en la Tabla 25.

DEUMAN

81

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Tabla 25. Equipo y/o aparatos requeridos para el ensayo de resistencia al impacto usando bolas de hielo Item 1 2 3 4 5 6 7 8

Equipo y/o Aparato Recipiente Válvula grande solenoide, de apertura rápida Cilindro Colector Estructura rígida Sistema de medida fotoeléctrico de velocidad Fuente de presión neumática Manómetro

Esquema del banco de ensayo para el ensayo de resistencia al impacto usando bolas de hielo En la Figura 50 se muestra un esquema del banco de ensayo correspondiente al ensayo de de resistencia al impacto usando bolas de hielo, la numeración que se indica es idéntica a la que se muestra en la tabla 24.

Figura 50. Esquema del banco de ensayo – de resistencia al impacto usando bolas de hielo

DEUMAN

82

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

7.2.1.2.12 Ensayo de rendimiento calentamiento de líquido

térmico

de

colectores

Colectores solares con cubierta bajo condiciones estacionario (incluyendo pérdida de carga).

de

de

estado

Condiciones generales En la norma se indica las condiciones y cuidados que deberán tomarse al ensayarse el colector, tales como, montaje del colector solar, el ángulo de inclinación, la orientación del captador al exterior (si se realiza el ensayo al exterior), sombreo de irradiancia solar directa, irradiancia solar difusa y reflejada, irradiancia térmica, velocidad del aire y equipos y aparatos de medición. Equipos y aparatos de medición Los equipos y/o aparatos a ser usados en el ensayo de rendimiento térmico de colectores bajo condiciones de estado estacionario (incluyendo pérdida de carga), para la configuración de circuito cerrado, son los que se muestran en la Tabla 26. Mientras que los equipos y aparatos correspondientes al circuito abierto de ensayo se encuentran listados en la Tabla 27. Tabla 26. Equipo y/o aparatos requeridos para el ensayo de rendimiento térmico de colectores, para la configuración de circuito cerrado. Item 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

DEUMAN

Equipo y/o Aparato Sensor de temperatura ambiente del aire Sensor de temperatura del fluido a la salida Purgador de aire a la salida Tubería aislada Colector solar Calentador/enfriador de control de temperatura primario Manómetro Válvula de seguridad Vaso de expansión Bomba y sistema de regulación de caudal Válvula de bypass Válvula reguladora de caudal Filtro Visor de cristal Caudalímetro Regulador secundario de temperatura Generador de viento artificial Sensor de temperatura del fluido a la entrada Pigeómetro Piranómetro Anemómetro Cronómetro1) Instrumentación/Registro de datos1)

83

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

24 25 26

Cinta métrica1) Densímetro1) Circuito hidráulico y conexiones1)

1)

Estos equipos han sido incluidos en la lista, toda vez que en la norma se solicita simular lluvia pero no está en el listado de equipos solicitado por la norma Tabla 27. Equipo y/o aparatos requeridos para el ensayo de rendimiento térmico de colectores para la configuración de circuito abierto.

Item Equipo y/o Aparato 1 Sensor de temperatura ambiente del aire 2 Sensor de temperatura del fluido a la salida 3 Purgador de aire a la salida 4 Tubería aislada 5 Colector solar 6 Calentador/enfriador de control de temperatura primario 7 Manómetro 8 Depósito abierto 9 Depósito de pesado 10 Bomba y sistema de regulación de caudal 11 Balance 12 Válvula reguladora de caudal 13 Filtro 14 Visor de cristal 15 Caudalímetro 16 Regulador secundario de temperatura 17 Generador de viento artificial 18 Sensor de temperatura del fluido a la entrada 19 Pigeómetro 20 Piranómetro 21 Anemómetro 22 Tanque principal constante 23 Cronómetro1) 24 Instrumentación/Registro de datos1) 25 Cinta métrica1) 26 Densímetro1) 27 Circuito hidráulico y conexiones1) 1) Estos equipos han sido incluidos en la lista, toda vez que en la norma se solicita simular lluvia pero no está en el listado de equipos solicitado por la norma

Esquema del banco de ensayo En la norma se muestran ejemplos (Figura 51 y Figura configuraciones de los bancos de ensayo de colectores solares.

DEUMAN

52)

de

84

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

22

23

24 25 26

Figura 51. Ensayo de circuito cerrado.

23

24 25 26

27

Figura 52. Ensayo de circuito abierto

DEUMAN

85

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Ensayo de eficiencia en estado estacionario en el exterior En la norma se señala las condiciones de montaje del colector y acoplado a un ensayo de circuitos que se describe en la misma. Asimismo, es necesario realizar un preacondicionamiento del colector, las condiciones de ensayo. Para los ensayos en exterior, el ángulo de incidencia de la radiación solar directa en la apertura del colector deberá estar en el rango en el cual el modificador del ángulo de incidencia del colector varía en no más de 2% de su valor en incidencia normal. El ensayo debe realizarse sobre un rango de temperaturas de entrada de operación con condiciones de cielo claro. El colector debe ser expuesto al sol y realizar las mediciones correspondientes descritas al inicio, las mismas que son evaluadas de acuerdo al modelo de eficiencia instántanea que se muestra en la siguiente formula.

( )

η=η0 -a1Tm* -a2G Tm*

2

Donde: η: Eficiencia instantánea del colector η0: Eficiencia óptica del colector (η a Tm* = 0) * Tm : Diferencia de temperatura reducida G: Irradiancia global constante algebraica a1 y a2: Ensayo de eficiencia en estado estacionario usando un simulador solar El rendimiento de la mayoría de los colectores es mejor en radiación directa que en difusa. Al respecto, el método de ensayo contempla el uso de simuladores donde se pueda dirigir radiación solar simulada de incidencia casi-normal. En la práctica, es difícil producir radiación solar simulada uniforme y, por lo tanto, se mide un nivel de irradiancia media sobre la apertura del colector. En la norma se especifica las características del simulador solar, así como las condiciones en las que debe montarse el colector en el simulador. El ensayo deberá ser realizado de la misma forma que se especifica para los ensayos en exterior, así como los modelos establecidos. Adicionalmente a los equipos y aparatos señalados en el anterior ensayo, para este ensayo es necesario incluir al simulador solar, que deberá cumplir con las características que se muestran en la Tabla 28.

DEUMAN

86

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Tabla 28. Características del simulador de irradiancia solar. Item 1

Equipo y/o Aparato Simulador de irradiancia solar

Capacidad térmica efectiva Este parámetro es importante para determinar el rendimiento transitorio de un colector. En la norma se indica la forma de cálculo de la capacidad térmica, siendo esta la suma, de cada elemento constituyente del colector (cristal, absorbedor, contenido de líquido, aislamiento), del producto de su masa, su calor específico y un factor de ponderación. El modelo usado para encontrar este parámetro es el mostrado en la siguiente formula.

C=∑ pi×m×c i i Donde:

i

C: Capacidad térmica del colector Pi: Factor de peso del componente i del colector 28 mi: Masa térmica activa del componente i del colector ci: Capacidad térmica del componente i del colector Constante del tiempo de un colector Así como en el anterior caso, la constante del tiempo de un colector es también importante para determinar el rendimiento transitorio de un colector. El ensayo para determinar este parámetro puede realizarse al exterior o al interior en un simulador solar. El ensayo consiste en hacer circular el fluido caloportador por el colector a una temperatura próxima a la del ambiente, y cubrir la apertura del colector. Una vez alcanzado el estado estacionario, se deberá quitar la cubierta y medirse las diferentes temperaturas del colector hasta alcanzar el nuevo estado estacionario, equivalente a 63,2% del incremento total de temperaturas. En la Figura 53 se muestra la gráfica típica de este ensayo.

28

En la norma se muestra los valores para cada una de las partes principales del colector.

DEUMAN

87

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

1: 2: 3: 4: 5: 6:

te – ta (te – ta)2 (te – ta)0 τc Tiempo 0,632 ((te – ta)2 – (te – ta)0)

Donde: te: temperatura de entrada del colector te: temperatura de salida del colector Figura 53. Constante del tiempo del colector

Modificador del ángulo de incidencia El modificador del ángulo de incidencia para los procedimientos de ensayo descritos en esta norma se debe a que los valores de eficiencia térmica determinados para el colector están en condiciones de incidencia normales, o casi normales. En este sentido, se deberá realizar mediciones para determinar el valor de Kθ para poder predecir el rendimiento del colector bajo un amplio rango de condiciones y/o momento del día. Los métodos de ensayo se indican en la norma. El modelo usado para determinar el modificador del ángulo de incidencia se encuentra representado en la siguiente ecuación 2

t -t  t -t  η+a1 m a +a2G  m a  G  G  K θ= F′ ( τα)en

Donde: Kθ: Modificador del ángulo de incidencia a1 y a2: constante algebraica tm: Temperatura media del fluido de transferencia de calor ta: Temperatura del ambiente G: Irradiación solar F´: Factor de eficiencia del colector Producto transmitancia-absortancia efectivo para radiación (τα)en: solar directa bajo incidencia normal.

DEUMAN

88

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Determinación de la caída de presión a lo largo del colector Este ensayo permite determinar la caída de presión, entre las conexiones de entrada y salida del colector, como función del caudal del fluido, el mismo que deberá ser agua o una mezcla de agua-glicol. En la norma se establece la necesidad de preacondicionar el colector de acuerdo a las condiciones establecidas en la misma. En relación a las medidas a realizarse, básicamente consiste en realizar mediciones de la temperatura del fluido y la caída de presión del fluido caloportador para distintos caudales. Colectores solares con cubierta bajo condiciones cuasi-estacionarias En la norma se especifica claramente las condiciones de ubicación y montaje del colector solar para el ensayo. En relación a los equipos y aparatos de medición, son los mismos que se describen en la tabla 26. En relación a las condiciones de ensayo, las mediciones deberán son muy similares al caso del estado estacionario, pero con un modelo de cálculo distinto. En este caso, se usa de la potencia útil instantánea. El período de ensayo, en condiciones normales, es de 4 a 5 días como mínimo, aunque podrían resultar en más días en función de las condiciones climáticas. Para el ensayo es importante seleccionar una temperatura de entrada que sea muy similar a la temperatura ambiente, alrededor del mediodía solar. Cada día sirve para encontrar parámetros específicos, los mismos que se señalan brevemente a continuación • • • •

Día 1. Medidas bajo condiciones ηo y condiciones de cielo casi claro. Día 2. Medidas bajo condiciones ηo y condiciones de cielo parcialmente nublado. Día 3. Medida bajo condiciones de temperatura media de operación y condiciones parcialmente nubladas y condiciones de cielo claro. Día 4. Medida bajo condiciones de temperatura de alta temperatura de operación de operación y condiciones parcialmente nubladas y condiciones de cielo claro.

En función de las condiciones climáticas, los ensayos pueden cambiar de orden. Finalmente, con los datos recolectados se introducen las mediciones realizadas al modelo establecido, el cual se muestra a continuación.

DEUMAN

89

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

⋅

Q A =F′(τα)enKθb (θ)Gb +F′(τα)enKθdGd -c6uG* -c1(tm -t a )-c2 (tm -t a )2 -c3u(tm -t a )+c4(EL -σTa4 )- c5dtm dt 7.2.1.3 Tiempos involucrados en la realización de los ensayos De acuerdo a la descripción de los ensayos que se indica en la norma, se ha establecido los tiempos referenciales que se muestra en la Tabla 29. Es importante señalar que en todos los casos se ha previsto el tiempo que involucra el acondicionamiento del colector para el ensayo. No se ha considerado la realización de ensayos en paralelo. Tabla 29. Tiempos involucrados en la realización de los ensayos. Ensayo Presión interna Resistencia a sobrecalentamiento Exposición Resistencia térmica exterior Resistencia térmica interior Penetración de lluvia Resistencia a heladas Carga Mecánica Resistencia al impacto Ensayo de rendimiento térmico de colectores de calentamiento de líquido

DEUMAN

Tiempo (días) Interior Exterior 1 -1 30 1 1 1 1 1 1 1

5

90

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

7.2.2 Norma UNE-EN 12976-2. Sistemas Solares Térmicos y Componentes. Sistemas Prefabricados. Parte 2: Métodos de Ensayo. 2000. 7.2.2.1 Alcance Esta norma especifica métodos de ensayo para validar los requisitos de los SST prefabricados, para los casos: colector – depósito acumulador integrado, sistemas de termosifón y sistemas de circulación forzada como lote de productos con configuración fija. La norma incluye dos métodos de ensayo para caracterización de rendimiento térmico mediante el ensayo del sistema completo. 7.2.2.2 Ensayos La presente norma contempla los ensayos que se muestran en la Tabla 30. Tabla 30. Listado de Ensayos. Item 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

7.2.2.2.1

Ensayo Resistencia a heladas Protección al sobrecalentamiento Resistencia a la presión Contaminación del agua Protección contra rayos Esfuerzo mecánico de la estructura del soporte Equipo de seguridad Etiquetado Caracterización del rendimiento térmico Capacidad del sistema solar y auxiliar para cubrir la carga Protección contra flujo invertido Seguridad eléctrica

Resistencia a las heladas

Descripción general Las siguientes comprobaciones se dan para asegurar que la protección anticongelante está funcionando correctamente. Existen muchas formas de protección, por lo cual, en la norma se indica que el responsable del ensayo deberá ser el responsable de identificar el método ha sido empleado en el SST específico. Equipos y aparatos de medición DEUMAN

91

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Los equipos y/o aparatos a ser usados en el ensayo de resistencia al congelamiento se muestran en la Tabla 31. Tabla 31. Equipos y aparatos de medición para el ensayo de resistencia a las heladas. Item 1 2 3 4 5 6 7

Equipo y/o Aparato Refractómetro portátil Nivel de burbuja de aire Manómetro o indicador de nivel de agua Bomba Spray congelante Depósito Cronómetro

Sistemas que utilizan fluido anticongelante Se verifica el punto de congelamiento midiendo la concentración de glicol (por ejemplo, usando un refractario portátil). No hay que realizar ningún ensayo, a menos que no se cuente con la suficiente información, en dicho caso el punto de congelación deberá ser medido y comprobado con la mínima temperatura del sistema dada por el fabricante. Para ello, se comprueba el punto de congelación midiendo la concentración del glicol (usando un refractómetro portátil). Sistemas de drenaje con recuperación En la norma se establece la necesidad de comprobar la inclinación de las tuberías horizontales con un nivel de burbuja de aire. Mientras que el llenado debe observarse a través del manómetro o indicador del nivel de agua. Para ello se enciende una bomba, y se observa el manómetro o el indicador del nivel del agua. Se verifica el drenaje, apagando la bomba, mediante la lectura decreciente del manómetro o del indicador de nivel. Este ensayo debe repetirse a altas temperaturas en la acumulación para asegurar el drenaje en todas las situaciones. Sistemas de drenaje sin retorno En la norma se indica la necesidad de verificar la correcta apertura y cierre de la válvula de descarga. Si existe una válvula solenoide de drenaje independiente de la unidad de control, se simula la temperatura de apertura. Si existe una válvula de protección no eléctrica, se puede hacer una comprobación usando un spray congelante aplicado sobre el elemento sensor correspondiente.

DEUMAN

92

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Se comprueba la inclinación de las tuberías horizontales con un nivel de burbuja de aire, se abre la válvula de drenaje manualmente y se mide el flujo drenado con un depósito y cronómetro. Si la válvula es eléctrica, el drenaje debe ser comprobado interrumpiendo el suministro eléctrico. Protección al congelamiento y funciones de control combinadas Se verifica simulando una temperatura del sensor de protección al congelamiento a un valor de desactivación de la protección al congelamiento. Otros sistemas Para los otros sistemas, la norma establece que deberán comprobarse el sistema de control de bombeo, la válvula de drenaje al exterior o cualquier otro dispositivo o sistema de protección anticongelante según las condiciones especificadas por el fabricante y a la mínima temperatura permitida especificada por el fabricante. Para sistemas integrados, u otros sistemas de agua caliente doméstico con el estanque colocado en el exterior, deben llevarse a cabo ensayos especiales re resistencia a heladas, como se describe en la norma. 7.2.2.2.2

Protección al sobrecalentamiento

Descripción general El propósito de este ensayo es determinar si el sistema de calentamiento solar de agua está protegido contra daño y si el usuario está protegido contra escaldadura en la entrega de agua caliente, después de periodos sin drenar agua y falla en el suministro eléctrico. En la norma se señalan ensayos a realizarse en función de la norma ISO/DIS 11924, la misma que se encuentra caduca 29. Equipos y aparatos de medición No aplica por la razón señalada en el literal a. 7.2.2.2.3

Resistencia a la presión

No aplica por la razón señalada en el numeral 7.2.2.2.2.

29

http://www.bsigroup.com/en/Search-Results/?q=ISO%2fDIS+11924

DEUMAN

93

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

7.2.2.2.4

Contaminación del agua

Se verifica de acuerdo a la norma prEN 1717:1999, la cual está relacionada con los equipos y aparatos que pueden provocar reflujo. En este sentido, en esta norma se verifica las características de la instalación, las unidades de protección a usar, determina si las paredes de separación están o no protegidas y verifica si los sistemas de desagüe están equipados con abertura de aire para desagüe. 7.2.2.2.5

Protección contra rayos

Descripción general Se incluye en anexo a la norma un ensayo de protección contra descargas eléctricas para SST, siendo este únicamente informativo y no normativo. Este ensayo se basa en la norma ENV 61024-1. El propósito de este ensayo es la verificación de la resistencia relativa de los SST. Sin embargo, la norma no cubre métodos de ensayo para dispositivos especiales, componentes u otros sistemas que puedan ser aplicados a SST o conectados a SST en el techo con instalación contra descargas eléctricas. En el procedimiento se comprueba lo siguiente: • • • • • • • •

Distancia de separación de separación existente entre el tanque y la cubierta exterior de metal en la parte frontal y posterior del fondo. Tamaño del cable o puente de continuidad eléctrica Puenteado entre tanque y soportes. Se comprueba que exista un mínimo de 100 cm2 de solape. Puentes entre colectores y soportes. Se comprueba que exista un mínimo de 100 cm2 de solape. Puentes entre colectores y depósitos. No hay inspecciones especiales, sólo observar si hay suficiente continuidad eléctrica a través de los soportes metálicos. Conexión de la terminal con el sistema de protección contra descargas eléctricas. Se comprueba la existencia de orificios y se miden el largo, ancho y altura. Láminas de metal cubriendo partes del sistema solar. Se comprueba el espesor de la lámina de metal. Efectos de calentamiento debido a corrientes eléctricas. Los efectos de calentamiento se consideran despreciables.

Equipos y aparatos de medición Los equipos y/o aparatos a ser usados en el ensayo de protección contra rayos se muestran en la Tabla 32.

DEUMAN

94

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Tabla 32. Equipos y aparatos de medición para el ensayo de protección contra rayos. Item 1 2

7.2.2.2.6

Equipo y/o Aparato Cinta métrica Vernier

Esfuerzo mecánico de la estructura de soporte

a. Descripción general Es aplicable a soportes de los SST que normalmente están montados como un todo en el exterior en una estructura soporte. En la norma se estable que para el ensayo se debe montar el SST, incluyendo las estructuras de soporte, se conectan sobreestructuras sobre la estructura de soporte y se conectan los dispositivos del dinamómetro de ensayos con la sobreestructura, a fin de aplicar una carga, equivalente a 1,5 veces la suma del viento y la nieve en diversas zonas del colector, y luego retirarlas. Este procedimiento es repetido hasta en 5 ocasiones. b. Equipos y aparatos de medición Los equipos y/o aparatos a ser usados en el ensayo de esfuerzo mecánico de la estructura de soporte se muestran en la Tabla 33. Tabla 33. Equipos y aparatos de medición para el ensayo esfuerzo mecánico de la estructura de soporte. Item 1 2 3

7.2.2.2.7

Equipo y/o Aparato Sobreestructuras Dinamómetro Cargas

Equipo de seguridad

Alcance El objetivo es verificar el funcionamiento de las válvulas de seguridad, las líneas de seguridad y líneas de expansión, y la de purga. Para los ensayos, en todos los casos, la verificación se realiza mediante la verificación de documentos del fabricante para identificar su existencia y verificar si sus características cumplen con la norma europea EN 129761:2005. Adicionalmente, en caso de la válvula de seguridad se plantea verificar la aplicabilidad de la frecuencia de mantenimiento especificada de una válvula termostática. Para ello debe usarse agua de dureza especificada en un ciclo

DEUMAN

95

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

de funcionamiento y enfriamiento (cierre). Es importante señalar que este último ensayo no forma parte de la norma. 7.2.2.2.8

Etiquetado

Consiste en verificar la placa de marcado o etiqueta del SST y examinar si todos los ítemes de la lista de etiquetado están completos (como se especifica en EN 12976-1: 2005, 4.7) 7.2.2.2.9

Caracterización del rendimiento térmico

Para la caracterización del comportamiento térmico, según las configuraciones de los SST se proponen dos métodos de ensayo, uno para los sistemas solares más el auxiliar y el otro para los sistemas únicamente solares y de precalentamiento. Para el primer caso, el método se encuentra descrito en la norma ISO/DIS 9459-5, mientras que para el segundo caso, el método se encuentra descrito en la norma ISO/DIS 9459-2. En cualquier caso las condiciones de referencia uniformes se basan en la norma ENV 12977-2:2000. Para la caracterización del comportamiento térmico se establece en la norma la necesidad de realizar una serie de cálculos, tales como, predicción de los indicadores de rendimiento anuales, cálculo de la demanda de energía auxiliar neta para sistemas solar más auxiliar, cálculo de la fracción solar para sistemas sólo solares y de precalentamiento y cálculo de la energía parásita. En la norma no se muestra ningún modelo específico para determinar el rendimiento térmico. 7.2.2.2.10 Capacidad del sistema solar más auxiliar para cubrir la carga El SST se debe montar y hacer funcionar de acuerdo a las condiciones que se indica en la norma, sino se especifica de otra forma. Para el desarrollo de los ensayos se debe verificar: El ajuste de control para la temperatura del calentador auxiliar integrado; El tipo de control, si está disponible el número de serie del dispositivo y si es aplicable el ajuste de la histéresis; La potencia del elemento de calentamiento eléctrico auxiliar o la potencia térmica entregada al almacenamiento, como sea posible; Si es aplicable, el caudal a través del dispositivo de calentamiento. Los ensayos a realizarse son: •

Condiciones de contorno para carga diaria

DEUMAN

96

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

•

Las condiciones de carga diaria máxima diaria se encuentran definidas para el volumen, caudal y temperatura de agua fría.

•

Se determinan el ciclo de carga diaria mediante extracciones en ciertos períodos de tiempo y tomando como referencia la temperatura del agua fría.

•

Determinación de la capacidad para cubrir la carga diaria máxima mediante ensayo del sistema

•

Después de un acondicionamiento previo del SST, el calentamiento auxiliar se ajusta en funcionamiento. Se deben realizar descargas similares a las señaladas en la anterior viñeta.

•

Durante cada viñeta se debe medir y registrar la temperatura del agua caliente drenada del almacenamiento y la potencia térmica descargada del almacenamiento.

•

El ensayo con una duración de un ciclo de carga diario se considera como válido, si durante 95% del tiempo de extracción la temperatura del agua caliente no cae por debajo de 45 ºC.

•

Determinación de la capacidad para cubrir la carga diaria máxima mediante simulaciones numéricas

•

Para la determinación de la capacidad para cubrir la carga diaria máxima mediante simulaciones numéricas, se usa el modelo indicado en ISO/DIS 9495, con las condiciones limite que se describen en las viñetas correspondientes a “Condiciones límite para calentamiento auxiliar” y Condiciones límite para carga diaria”.

•

El procedimiento de cálculo para la determinación de la capacidad para cubrir la carga diaria máxima (sin contribución solar) mediante simulaciones numéricas es en principio similar al procedimiento de ensayo que se describe en la anterior viñeta.

•

Para el ensayo, la potencia para el elemento de calentamiento usado en el modelo DST se debe determinar como el valor medio de la potencia media entregada al almacenamiento durante el primer calentamiento de la parte auxiliar dentro de la secuencia de ensayo Saux. El ensayo con una duración de un ciclo de carga diario se considera como válido, si durante 95% del tiempo de extracción la temperatura del agua caliente no cae por debajo de 45 ºC.

DEUMAN

97

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

7.2.2.2.11 Protección al flujo inverso Consiste en una inspección visual sobre la existencia de una válvula de retención u otras provisiones. 7.2.2.2.12 Seguridad eléctrica Cualquier dispositivo eléctrico en el SST debe ser ensayado de acuerdo con las normas EN 60335-1 y EN 60335-2-21. 7.2.2.3 Tiempos involucrados en los ensayos En la Tabla 34 se muestra el listado de ensayos y los tiempos asociados, en todos los casos se han procedido a redondear las horas a un día, es decir, si la actividad dura 2 horas, se considera que equivale a 1 día, tomando en cuenta que hay un tiempo que deberá destinarse a preparar el ensayo. En el caso de la protección contra rayos, se menciona este ensayo en el cuerpo de la norma, pero se remite a un anexo que según la misma norma no forma parte de la misma, por lo cual no se ha considerado dicho ensayo, más aún así se tendrá en cuenta al momento de proponer los ensayos a realizarse. Tabla 34. Lista de ensayos y su duración Ensayo Resistencia a heladas Protección al sobrecalentamiento Resistencia a la presión Contaminación del agua Protección contra rayos Esfuerzo mecánico de la estructura del soporte Equipo de seguridad Etiquetado Caracterización del rendimiento térmico Capacidad de los sistemas solar más suplementario para cubrir la carga Protección al flujo inverso Seguridad eléctrica

DEUMAN

Tiempo (días) Interior Exterior 1 1 6 1 1 1 1 1 1 5 4 1 1

98

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

7.2.3 UNE-ENV 12977-3. Sistemas Solares Térmicos y sus Componentes. Instalación a Medida. Parte 3. Caracterización de Acumuladores para las Instalaciones de Calefacción Solares.

Alcances La presente norma se refiere a depósito acumuladores de instalaciones de calefacción solar, pero en la medida que estas instalaciones son similares a las de agua caliente se describirá la presente norma a fin de analizar su aplicabilidad a estos últimos sistemas. En la norma se señala que el rendimiento de las instalaciones solares térmicas depende mucho más del comportamiento del acumulador (por ejemplo estratificación, pérdidas de calor) que en el caso de los sistemas convencionales. Asimismo, en la norma se señala que los acumuladores ensayados de acuerdo con esta norma se utilizan generalmente en instalaciones solares de agua caliente. Esta norma es de aplicación a acumuladores con volúmenes nominales entre 50 y 3.000 lt. Asimismo, la norma clasifica a los acumuladores tal como se muestra en la Tabla 35. Tabla 35. Clasificación de acumuladores Grupo 1 2 3 4 5

Modo de carga Modo de descarga Directo Directo Indirecto Directo Directo Indirecto Indirecto Indirecto Acumuladores que no pueden ser asignados a los grupos 1 a 4

Equipos y aparatos de medición En la Tabla 36 se muestran el listado de equipos requeridos para el ensayo de los acumuladores. Tabla 36. Equipos y aparados de medición. Item 1 2 3 4

DEUMAN

Equipo y/o Aparato Caudalímetro de carga Caudalímetro de descarga Termómetro a la entrada del acumulador Termómetro a la salida del acumulador

99

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

5

Sensores diferencial de temperaturas entre la entrada y salida del acumulador Termómetro a la descarga a la entrada del acumulador Termómetro a la descarga a la salida del acumulador Termómetro para medir temperatura ambiente Vatímetro

6 7 8 9

Banco de Ensayo En las figuras Figura 54 y Figura 55 se muestran las configuraciones hidráulicas de referencia de los bancos de ensayo para simular la carga y descarga del SST a condiciones de temperatura y caudales controlados. En la norma se señala las condiciones a realizar el ensayo y la información mínima requerida para realizar los ensayos.

Donde: FF Caudalímetro HX Intercambiador de calor OP Protección contra sobrecalentamiento P Bomba SV Válvula solenoide TT Sensor de temperatura TIC Indicador y controlador de temperatura V Válvula

Figura 54. Circuito de carga de banco de ensayo del acumulador

DEUMAN

100

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Donde: FF Caudalímetro HX Intercambiador de calor P Bomba SV Válvula solenoide TT Sensor de temperatura TIC Indicador y controlador de temperatura V Válvula

Figura 55. Circuito de descarga de banco de ensayo del acumulador.

Ensayos En la norma se especifica las condiciones de ensayo, así como la necesidad de ensayarse por separado del SST. El ensayo de capacidad térmica del acumulador y el coeficiente de pérdidas del acumulador son encontrados mediante los métodos clásicos establecidos en el “European Solar Storage Testing Group”. En este sentido se plantean una serie de ensayos para determinar las características antes mencionadas bajo diferentes condiciones de carga y descarga. En algunos casos se incluye conexiones, intercambiadores de calor, entre otros para establecer su influencia en el comportamiento térmico del acumulador. Existen ensayos para todas las configuraciones mostradas en las tablas precedentes y ensayos específicos para los mismos.

DEUMAN

101

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Mediante la aplicación de los ensayos es posible determinar los siguientes parámetros: • • • • • • • •

Volumen del acumulador Coeficiente de transferencia de calor del intercambiador de calor inferior Estratificación térmica durante la descarga Determinación de la estratificación térmica durante la descarga con “alto” caudal Determinación del coeficiente global de pérdidas de calor del acumulador entero en reposo Potencia de transferencia de calor de intercambiador(es) de calor auxiliar(es) Posición y longitud del elemento(s) eléctrico(s) de calentamiento Degradación de la estratificación térmica en reposo

7.2.3.1 Tiempos involucrados en los ensayos El tiempo requerido para desarrollar los ensayos contemplados en esta norma es de 7 días para los ensayos correspondientes a todos los acumuladores, mientras que 5 días para los ensayos específicos para cada uno de los tipos de acumuladores establecidos en la norma.

DEUMAN

102

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

7.2.4 ISO 9459-1. Solar heating – Domestic water heating systems. Part 1: Performance rating procedure using indoor test methods. 7.2.4.1 Alcance La norma se refiere a ensayos con una duración de un día para ciertas condiciones uniformes de ensayo, al ser estos realizados al interior, con un simulador solar. Esta norma se refiere a ensayos sobre el SST para sistemas con capacidades de almacenamiento de hasta 0,6 m3. No es aplicable a sistemas con concentración y tubos evacuados. 7.2.4.2 Equipos y aparatos de medición En la norma se establece los requisitos de cada uno de los equipos necesarios para realizar los ensayos, los mismos que se muestran en la Tabla 37. Tabla 37. Equipos y aparatos de medición. Item 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

Equipo y/o Aparato Piranómetro Sensor de temperatura ambiente (ºC) Sensor de diferencia de temperatura a través del colector (ºC) Sensor de diferencia de temperatura a través del SST (entrada de agua fría y agua drenada) – (ºK) Caudalímetro (kg/s) Medidor de flujo de aire Balanza Cronómetro Velocidad del viento (m/s) Sistema de adquisición de datos Simulador solar1)

En la norma se indican una serie de otras características que deberá cumplir el simulador solar.

DEUMAN

103

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

7.2.4.3 Ensayos Se definen las condiciones de ensayo al interior para el SST, tales como: • • • • •

Configuración de ensayo del sistema Instalación del sistema a ensayar Caudal del fluido caloportador Montaje del depósito acumulador Elementos auxiliares de generación térmica

Para el ensayo del SST se requiere previamente ensayar al colector solar, para ello deberá obtenerse la siguiente información: • • • •

La curva de eficiencia del colector La curva del modificador del ángulo de incidencia El flujo de masa y el calor específico del fluido usado durante los ensayos del colector Entre otros

En la norma se describen tres tipos de SST para medir su funcionamiento, los cuales son: sistema únicamente solar, sistema solar con precalentador y sistema solar con suministro auxiliar de energía. Asimismo, en la norma se establece un procedimiento para establecer el ensayo de drenaje continuo con calentamiento de agua únicamente con energía solar. A continuación se describen brevemente cada uno de los ensayos mencionados. 7.2.4.3.1 Ensayo de funcionamiento del sistema únicamente solar y con precalentamiento En la norma se establece que se debe llenar el depósito acumulador con agua 30 a una temperatura específica, en la mañana del primer día. El sistema deberá ser energizado y dejarse funcionando normalmente durante el día y los sucesivos días. Durante el día, el agua deberá ser retirada del sistema cada cierto tiempo, en las cantidades y durante un tiempo determinado bajo las condiciones que se indican en la norma. El ensayo deberá ser desarrollado hasta que la contribución diaria del SST es ± 3% del valor del ensayo del día previo, hasta un máximo de 5 días, si no se llegase, se tendrá que establecer el valor promedio.

30

Si el sistema cuenta con un líquido anticongelante, el ensayo deberá realizarse con este mismo líquido.

DEUMAN

104

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Con las medidas realizadas durante los ensayos, se calcula la energía consumida y recibida por el sistema, calculándose finalmente la contribución solar diaria. El modelo usado para este ensayo se muestra en la siguiente ecuación:

Donde: SC: QS: QL:

SC=QS /QL

Contribución solar diaria Energía neta diaria suministrada por el SST durante el día de ensayo. Demanda de energía del sistema de calentamiento de agua.

7.2.4.3.2 Ensayo de funcionamiento auxiliar de energía

sistemas

con

suministro

De la misma forma, para el caso de sistemas con suministro auxiliar de energía se realiza prácticamente el mismo procedimiento, haciendo los cálculos apropiados de acuerdo al modelo señalado en la norma, que se muestra en la siguiente ecuación.

QS=QL,S+QLOS -QAUX,S -QPAR,S Donde: QS: Energía neta diaria suministrada por el SST durante el día de ensayo. QL,S: Demanda diaria del sistema de calentamiento de agua caliente definido como el producto de la masa, el calor específico, y el incremento de temperatura del agua cuando esta pasa por el sistema para el caso en el que no se produce ninguna contribución de energía solar. QLOS: Pérdidas térmicas del sistema solar durante el día de ensayo. QAUX,S: Energía suplementaria suministrada diariamente. QPAR,S: Energía parásita consumida diariamente. 7.2.4.3.3 Ensayo de drenaje continúo. Calentamiento de agua únicamente con contribución solar El ensayo se realiza para determinar la capacidad del SST de entregar agua caliente sin energía auxiliar y durante un proceso de drenaje continuo. Para ello, 10 minutos antes de concluir alguno de los dos ensayos señalados anteriormente se deberá desconectar cualquier fuente auxiliar de energía, introduciéndose al sistema agua a una temperatura especifica, la misma que deberá ser drenada con un caudal similar hasta que la temperatura de descarga sea similar a la temperatura de entrada.

DEUMAN

105

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Con los resultados obtenidos, se deberá elaborar una curva de la temperatura del agua a la salida del SST versus la cantidad de agua drenada. 7.2.4.4 Tiempos involucrados en los ensayos En la Tabla 38 se muestra el listado de ensayos y los tiempos asociados, en todos los casos se han procedido a redondear las horas a un día, es decir, si la actividad dura 2 horas, se considera que equivale a 1 día, tomando en cuenta que hay un tiempo que deberá destinarse a preparar el ensayo. Tabla 38. Lista de ensayos y su duración. Ensayo Ensayo de funcionamiento del SST únicamente solar y con precalentamiento Ensayo de funcionamiento sistemas con suministro auxiliar de energía Ensayo de drenaje continúo. Calentamiento de agua únicamente con contribución solar

DEUMAN

Tiempo (días) Interior Exterior 5 __ 5

__

1

__

106

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

7.2.5 ISO 9459-2. Solar Heating. Domestic Water Heating Systems. Part 2: Outdoor test methods for system performance characterization and yearly performance prediction of solar-only systems. Alcance Esta norma establece los procedimientos de ensayo para caracterizar el rendimiento de un SST operando sin ningún equipo auxiliar y predecir el rendimiento anual en cualquier condición climática y condición de operación. Los procedimientos son aplicables para ensayos a todos los tipos de sistemas, incluyendo circulación forzada, termosifón, sistemas integrados colector-depósito, entre otros. Los procedimientos de ensayo son aplicados únicamente a sistemas de hasta 0,6 m3 de sistemas de acumulación. Esta norma no contempla la evaluación de sistemas de enfriamiento incluidos en el SST. Equipos y aparatos de medición En la norma se establece los requisitos de cada uno de los equipos necesarios para realizar los ensayos, los mismos que se muestran en la Tabla 39. Tabla 39. Equipos necesarios para realización de ensayos. Item 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Equipo y/o Aparato Piranómetro Sensor de temperatura ambiente (ºC) Sensor de temperatura a la entrada de agua fría (ºC) Sensor de diferencia de temperatura a través del SST (entrada de agua fría y agua drenada) (K) Caudalímetro (kg/s) Caudalímetro usado con bomba de circulación Balanza Cronómetro Sistema de adquisición de datos

Banco de ensayos El banco de ensayo del SST para las pruebas previstas en la misma se muestra en la Figura 56.

DEUMAN

107

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Figura 56. Banco de ensayo para el ensayo de rendimiento diario del sistema.

Ensayos La norma contempla una serie de ensayos a un SST a ser realizado durante, al menos 6 días completos, junto con un ensayo de corta duración para determinar el grado de mezcla en el depósito acumulador durante el drenado y un ensayo de pérdida de calor durante la noche para determinar el coeficiente de perdida del tanque de almacenamiento. Asimismo, se incluye un ensayo opcional de drenado al mediodía. Los ensayos diarios son independientes uno de otros. La entrada y la salida de energía son medidas cada día de ensayo y graficado en un diagrama entrada/salida. Los ensayos diarios cubren un amplio rango de valores de irradiación y valores de temperatura, a fin de determinar la dependencia de estos parámetros y el rendimiento del SST. Es importante señalar que en la norma se indica cómo debe realizarse el análisis de los resultados obtenidos, así como la presentación de los resultados. En la norma se establecen con claridad las condiciones de ensayo vinculados al preacondicionamiento del sistema, velocidad del aire, mediciones durante el período de ensayo, entre otros. Los ensayos previstos en la norma son:

DEUMAN

108

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

7.2.5.1 Determinación del rendimiento diario del SST En este ensayo se plantea la colocación del SST al exterior, con cantidades de horas determinadas de exposición al sol y de drenaje. Para el cálculo del rendimiento del SST se plantea la siguiente ecuación en la norma.

Q=a1H+a2 (t a(día) -tpromedio )+a3 Donde: a1, a2 y a3 H : : ta tpromedio

: Coeficientes Irradiación solar diaria sobre la apertura del colector Temperatura ambiente : Temperatura promedio

Temperatura (ºC)

En el ensayo se prevé la medida de la temperatura del agua drenada del depósito, a fin de obtener una gráfica como la que se muestra en la Figura 57.

Temp. de agua fría

Volumen de agua drenado (V= volumen de tanque)

Figura 57.Curva de drenado de un SST

7.2.5.2 Determinación del grado de mezcla en el depósito acumulador durante drenado Este ensayo debe ser realizado seguidamente al anterior. El ensayo está diseñado para determinar la cantidad de mezcla entre el agua caliente en el tanque y el agua fría entrando al tanque, durante un drenaje de agua caliente. DEUMAN

109

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Este ensayo puede ser realizado al interior o al exterior. El depósito acumulador deberá ser preacondicionado, para luego realizar la mezcla de agua al interior del depósito usando una pequeña bomba a un caudal especificado hasta que la temperatura del agua a la salida del depósito sea estable.

Temperatura (ºC)

Al final del ensayo se elabora una gráfica, similar a la mostrada en la figura anterior, como la que se muestra en la Figura 58.

Temp. de agua fría

Volumen de agua drenada (V = volumen del tanque)

Figura 58. Curva de drenado del depósito acumulador

7.2.5.3 Determinación de las pérdidas de carga en el depósito acumulador Este ensayo permite determinar el coeficiente de pérdida de calor del depósito acumulador, el mismo que servirá para ser usado en la predicción del rendimiento del sistema a largo plazo. Este ensayo puede ser realizado al interior o al exterior. El ensayo consiste en mezclar el agua preacondicionada en el depósito mediante una bomba de circulación desde la parte superior hasta la parte inferior del depósito hasta que la temperatura a la salida se estabiliza. Una vez que se detenga la circulación, el depósito deberá quedarse enfriándose por un periodo de 12 h a 24 h, circulando aire a una velocidad definida por el sistema.

DEUMAN

110

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Al final de este período, el agua recirculada en el depósito acumulador hasta que alcance una temperatura uniforme. Este ensayo deberá ser llevado a cabo una segunda vez. Una vez obtenido los datos, se calcula el coeficiente de pérdida de calor del depósito acumulador mediante la siguiente ecuación que se señala en la norma.

US=

ρwCpw VS Δt

 t -t  ln  i as(av)   t f -t as(av) 

Donde: Coeficiente de pérdida de calor del tanque US: ρW: Densidad del agua CPW: Calor especifico del agua VS : Capacidad de almacenamiento del fluido ∆T: Intervalo de tiempo ti: Temperatura del agua al inicio ta,s(av): Temperatura ambiente promedio adyacente al depósito Temperatura del agua al final tf:

DEUMAN

111

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

7.2.6 ISO 9806-1. Test methods for solar collectors. Part 1: Thermal performance of glazed liquid heating collectors pressure drop 7.2.6.1 Alcance Establece el método para determinar el rendimiento térmico del colector solar térmico con cubierta. Esta norma no comprende a aquellos colectores que se encuentran unidos firmemente a un depósito acumulador. Asimismo, en la norma se indica las condiciones de montaje y ubicación del colector solar para el ensayo, considerando principalmente los siguientes parámetros: Soporte del colector solar, ángulo de inclinación, orientación del colector, sombreado, irradiancia solar difusa y reflexión, irradiancia termal, viento, entre otros. 7.2.6.2 Equipos y aparatos de medición En la norma se establece los requisitos de cada uno de los equipos necesarios para realizar los ensayos, los mismos que se muestran en la Tabla 40. Tabla 40. Relación de equipos para la medición el rendimiento térmico del colector solar. Item 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19

Equipo y/o Aparato Piranómetro Dispositivo de medición del ángulo de incidencia de la radiación solar directa Piranómetro Sensor de temperatura a la entrada del colector Sensor de temperatura ambiente Sensor de velocidad del viento Manómetro Cronómetro Sistema de adquisición de datos Cinta métrica para medición del área del colector Balanza Capacidad calorífica del fluido caloportador Densidad Filtro Bomba Controlador de fluido Sensor de temperatura (regulador secundario) Cinta métrica Simulador solar

DEUMAN

112

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

7.2.6.3 Banco de ensayo En la norma se presentan dos configuraciones posibles para realizar los ensayos, en el primer caso, Figura 59, corresponde a un ensayo de circuito cerrado y en el segundo caso, Figura 60, corresponde a un ensayo de circuito abierto.

Figura 59. Ensayo de circuito cerrado.

DEUMAN

113

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Figura 60. Ensayo de circuito abierto.

7.2.6.4 Ensayos Los ensayos planteados en la norma son: 7.2.6.4.1 Ensayo exteriores

del

rendimiento

en

estado

estacionario

en

En este ensayo prevé al inicio del ensayo un preacondicionamiento del colector, para luego ser expuesto a condiciones de cielo limpio. Para el ensayo se requiere medir los siguientes parámetros: • •

Área del colector, del absorbedor y el área de apertura Capacidad del fluido

DEUMAN

114

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

• • • • • • • •

Irradiancia solar global sobre la apertura del colector Irradiancia solar difusa sobre la apertura del colector Ángulo de incidencia de la radiación solar directa (alternativamente, el ángulo puede ser medido mediante cálculos) Velocidad del aire Temperatura del aire Temperatura del fluido de transferencia de calor a la entrada del colector Temperatura del fluido de transferencia de calor a la salida del colector Caudal del fluido de transferencia de calor

En cualquier caso, el periodo de mediciones en estado estable deberá ser mayor a cuatro veces la razón de la capacidad termal efectiva del colector entre el caudal térmico del fluido a través del colector. Un colector es considerado que ha sido operado en condiciones de estado de equilibrio sobre un período de tiempo de mediciones si uno de los parámetros experimentales no se desvía más allá de los valores promedio fijados en la norma. Los valores de eficiencia son determinados en pares, obtenidos antes y después del mediodía. El ángulo incidente promedio entre el colector y la radiación directa para ambos puntos deben ser iguales. La eficiencia del colector sobre el ángulo incidente específico deberá ser considerada igual al promedio de los dos valores. Los ensayos deben repetirse para distintos ángulos de incidencia. La ecuación que define el modelo se muestra en la siguiente ecuación

Donde:

η=η0 -a1T * -a2G(T * )2

η: Eficiencia instantánea del colector Eficiencia óptica del colector (η a Tm* = 0) η0: * Diferencia de temperatura reducida T : G: Irradiancia global Constante algebraica a1 y a2: Finalmente, en la norma se establece la forma de presentación de los resultados. 7.2.6.4.2

Ensayo de la eficiencia en estado estacionario al interior

En este caso, también se requiere realizar un preacondicionamiento del colector y se requiere determinar, mediante las medidas 31 realizadas, los

31

Sobre los mismos parámetros señalados en el anterior ensayo.

DEUMAN

115

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

siguientes parámetros: capacidad térmica efectiva, constante del tiempo del colector y el modificador del ángulo incidente. El ensayo del colector se realiza para los mismos ángulos de incidencia previstos en el anterior ensayo entre el colector y la radiación solar directa. 7.2.6.4.3 Ensayo para determinar la caída de presión sobre el colector Las mediciones previstas en la norma son: • • •

Temperatura del fluido a la entrada del colector Caudal del fluido Caída de presión del fluido de transferencia entre las conexiones a la entrada y salida del colector.

7.2.6.5 En el ensayo se tiene previsto en preacondicionamiento del colector. Para obtener diversos valores de caída de presión se deberán realizar los ensayos a diferentes caudales. El fluido caloportador deberá fluir desde la parte inferior a la superior del colector. La caída de presión a la entrada y salida del colector deberá ser medido mediante caudalímetros.

DEUMAN

116

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

7.2.7 ISO 9806-2. Test Methods for Solar Collectors. Part 2: Qualification test procedures Esta norma es muy similar a la norma europea Norma EN 12975-2. Mayores detalles pueden encontrarse en el Anexo N de la norma EN 12975-2. 7.2.8 ANSI/ASHRAE Standard 93-2003. Methods of Testing to Determine the Performance of Solar Collectors. 7.2.8.1 Alcance La norma establece procedimientos que pueden ser usados en ensayos al interior o al exterior para calificar los colectores según el rendimiento térmico y para determinar su constante del tiempo y la variación de la eficiencia con cambios en el ángulo de incidencia entre la radiación solar directa y la normal a la apertura del colector. Asimismo, la norma provee métodos de ensayo y procedimientos de cálculo para determinar el rendimiento térmico en estado de estacionario y de cuasi estacionario, tiempo y las características de la respuesta angular de los colectores solares. Asimismo, los ensayos propuestos pueden ser realizados al interior y al exterior. La norma no es aplicable para aquellos colectores que se encuentran firmemente unidos al depósito acumulador En la norma se establecen claramente los requerimientos exigidos para los ensayos. 7.2.8.2 Banco de ensayo Las configuraciones de los bancos de ensayo para los colectores pueden ser de circuito cerrado cuando el fluido caloportador es un líquido (Figura 61), circuito abierto cuando el fluido caloportador es un líquido (Figura 62) o circuito abierto cuando el fluido es suministrado continuamente (Figura 63).

DEUMAN

117

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Figura 61. Configuración de ensayo de circuito cerrado del colector solar cuando el fluido caloportador es líquido

Figura 62. Configuración de ensayo de circuito abierto del colector solar cuando el fluido caloportador es líquido

DEUMAN

118

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Figura 63. Configuración de ensayo de circuito abierto del colector solar cuando el fluido caloportador es suministrado continuamente.

7.2.8.3 Equipos y aparatos de medición La norma señala las características de los equipos y aparatos de medición, las mismas que se muestran en la Tabla 41. Tabla 41. Equipos y aparatos de medición. Item 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

DEUMAN

Equipo y/o Aparato Radiometro Sensor de temperatura Diferencia de temperatura Caudalímetro Sensor de flujo de aire Instrumento de División de escala Sistema de adquisición de datos Integradores Impedancia a la entrada Manómetro Cronómetro Velocidad del viento Hidrómetro

119

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

7.2.8.4 Ensayos Según la norma, el primer ensayo que debe realizarse es para determinar la constante de tiempo, mientras que el segundo ensayo se refiere al ensayo de rendimiento térmico y finalmente el tercer ensayo se refiere al ensayo para determinar el factor modificador por efectos del ángulo de incidencia es determinado en función del ángulo incidente. A continuación se describirá brevemente cada uno de estos ensayos. 7.2.8.4.1

Constante de tiempo

La temperatura de entrada del fluido de transferencia es ajustado lo más próximo a la temperatura ambiente mientras circula el fluido caloportador a través del colector a un caudal determinado mientras se mantienen las condiciones de estado de estacionario o cuasi estacionario con una radiación solar incidente. La radiación solar incidente es abruptamente reducida hasta cero mediante una cubierta o apagado del simulador solar. La ecuación que representa el modelo para determinar la constante de tiempo es la siguiente: ⋅

FRGt (τα )e - FRUL (tf ,i - t a ) - (m c p Aa )(Tf ,e,T - Tf ,i ) ⋅

FRGt (τα )e - FRUL (tf ,i - t a ) - (m c p Aa )(tf ,e,inicial - tf ,i )

=e

 ⋅  - m cp KC A  T  

Donde: FR Gt

: Factor de remoción de calor del colector : Irradiancia solar global incidente sobre el plano de apertura del colector (τα)e : Producto de la transmitancia por la absortancia efectiva : Coeficiente de perdidas de transferencia del colector UL Tf,i : Temperatura del fluido de transferencia de calor a la entrada del colector Temperatura ambiente Ta : m : Tasa de flujo de masa del fluido de transferencia de calor : Calor especifico del fluido de transferencia de calor Cp Aa : Área frontal transparente del colector sin concentración : Temperatura del fluido de transferencia de calor a la salida del Tf,e,T colector para un tiempo especifico : Temperatura del fluido de transferencia de calor a la entrada del Tf,i colector Tf,e,inicial : Temperatura del fluido de transferencia de calor a la salida al inicio del periodo de ensayo de la constante del tiempo. KCA/mcp : Constante del tiempo T : tiempo

DEUMAN

120

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

La constante del tiempo está representado por el factor KCA/mcp, el cual representa el tiempo requerido para que la cantidad de la izquierda cambie de 1 a 0,368, donde 0,368 = 1/e. 7.2.8.4.2

Rendimiento térmico del colector

En el caso de ensayos al interior usando un simulador solar, o al exterior usando un equipo de seguimiento del sol, se deberá orientar el colector tal que forme distintos ángulos con la radiación solar directa simulada o real, para lo cual se recomienda realizar este ensayo en un único día. En el caso de ensayos en el exterior usando un soporte de ensayo estacionario, se deberá controlar la temperatura de entrada del fluido. La eficiencia es determinado en pares, donde cada uno de ellos incluye un valor de eficiencia antes En la norma se presenta un modelo que es representado por la siguiente ecuación

 ⋅  ηg=  m Cp (t f,e -t f,i ) A gGt    Donde: ηg m Cp Tf,e

: : : :

Tf,i

:

Ag Gt

: :

7.2.8.4.3

Eficiencia del colector Tasa de flujo de masa del fluido de transferencia de calor Calor especifico del fluido de transferencia de calor Temperatura del fluido de transferencia de calor a la salida del colector Temperatura del fluido de transferencia de calor a la entrada del colector Área del colector solar Irradiancia solar global incidente sobre el plano de apertura del colector Factor modificador por efectos del ángulo de incidencia

El factor modificador por efectos del ángulo de incidencia muestra la variación del rendimiento del colector en relación al ángulo del sol, el mismo que varía en relación a la superficie del colector. En este sentido, el modelo indicado en la norma para encontrar el Factor modificador por efectos del ángulo de incidencia es el siguiente:

(τα )e DEUMAN

= Kτα (τα )e,n`

121

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Donde: (τα)e : Kατ : (τα)e,n` :

Producto de la transmitancia por la absortancia efectiva. Factor modificador por efectos del ángulo de incidencia. Producto de la transmitancia por la absortancia efectiva para una incidencia normal.

7.2.8.5 Tiempos involucrados en los ensayos En la Tabla 42 se muestra el listado de ensayos y los tiempos asociados, en todos los casos se han procedido a redondear las horas a un día, es decir, si la actividad dura 2 horas, se considera que equivale a 1 día, tomando en cuenta que hay un tiempo que deberá destinarse a preparar el ensayo. Tabla 42. Lista de ensayos y su duración. Ensayo Constante de tiempo Rendimiento térmico del colector Factor modificador por efectos del ángulo de incidencia

DEUMAN

Tiempo (días) Interior Exterior 1 1 1

122

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

7.2.9 NCh3120/2.Of2008 Energía solar. Sistemas solares térmicos y sus componentes – Sistemas prefabricados – Parte 2: Métodos de ensayo. Instituto Nacional de Normalización (INN). Chile. Abril 2008. Alcance Esta norma especifica los métodos de ensayo para validar los requisitos de los sistemas de calentamiento térmico, prefabricados que se especifican en EN 12976-1:2006 “Termal solar systems and components – Factory made systems – Part 1. General Requirements”. Para la elaboración de la presente norma se tomó en cuenta la norma EN 12976-2:2006 “2006 “Termal solar systems and components – Factory made systems – Part 2. Test methods”. En este sentido, se ha revisado la presente norma comparándola con la EN 12976-2, observándose que en términos generales estas son muy similares. Por lo cual, se considera innecesario describir esta norma.

DEUMAN

123

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

7.2.10 FSEC Standard 102-05. Test Methods and Minimum Standards for Certifying Solar Thermal Collectors. FSEC. EEUU. Mayo 2005. 7.2.10.1

Alcances

La norma contiene las mínimas condiciones para colectores solares y describe los métodos usados para determinar su funcionamiento térmico y para indicar la durabilidad del colector solar usado para diferentes aplicaciones, entre ellas para calentamiento de agua sanitaria. 7.2.10.2

Equipos y aparatos de medición

En términos generales, se aprecia que en la norma no se indica con precisión las características (capacidad, precisión, entre otros) que deberán cumplir los equipos y aparatos de medición. 7.2.10.3

Ensayos

A continuación se listan los ensayos y se describen brevemente los mismos. Al respecto, es importante señalar que, en términos generales, las condiciones de ensayo no son del todo precisas. 7.2.10.3.1 Resistencia a la presión En el procedimiento establecido se fija la presión de ensayo de suministro de agua en función de la presión de la red de suministro de agua, durante periodos de tiempos establecidos. El método de ensayo prevé el uso de fuentes hidrostáticas o neumáticas, estando el agua en un determinado rango de temperatura. Este ensayo deberá ser realizado después del ensayo de exposición y antes del ensayo de rendimiento térmico 7.2.10.3.2 Ensayo de exposición El propósito de este ensayo es el de verificar la integridad del colector después de 30 días de exposición a condiciones adversas. El método de ensayo consiste en someter al colector a las peores condiciones, es decir a la menor radiación solar diaria sobre el plano del colector.

DEUMAN

124

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

7.2.10.3.3 Shock térmico/Ensayo de pulverización de agua La descripción del ensayo se encuentra en la norma ISO 9806-2, la cual se describe en el numeral 7.2.7. 7.2.10.3.4 Shock térmico/ensayo de llenado en frío en colector líquido Igual que en el caso anterior, la descripción se encuentra en la norma ISO 9806-2, la cual se describe en el numeral 7.2.7. 7.2.10.3.5 Constante del tiempo del colector La descripción del ensayo se encuentra en la norma ISO 9806-3. 7.2.10.3.6

Ensayo de rendimiento térmico

La descripción del ensayo se encuentra en la norma ISO 9806-1, la cual se describe en el numeral 7.2.6. 7.2.10.3.7 Desarmado e inspección final El colector es desamblado e inspeccionado visualmente de acuerdo a la norma ISO 9806-2, la cual se describe en el numeral 7.2.7. 7.2.11

Tiempos involucrados

Los tiempos involucrados en cada uno de los ensayos se muestran en la Tabla 43. Tabla 43. Lista de ensayos y su duración. Ensayo Resistencia a la presión Ensayo de exposición Shock térmico/Ensayo de pulverización de agua Shock térmico/ensayo de llenado frío para colector líquido Constante del tiempo del colector Ensayo del rendimiento térmico Desarmado e inspección final

DEUMAN

Tiempo (días) Interior Exterior 1 30 1 1 1 1 1

125

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

7.2.12 NOM-008-SCFI-1993. Energía Solar – Rendimiento Térmico y Funcionalidad de Colectores Solares para Calentamiento de Agua – Método de Prueba y Etiquetado. Sociedad Mexicana de Normalización y Certificación S.C. (NORMEX). México 7.2.12.1

Alcance

Esta norma establece los métodos de prueba para determinar el rendimiento térmico y las características de funcionalidad de los colectores solares que utilizan como fluido de trabajo agua. El colector solar al cual aplica esta Norma distingue a los siguientes cuatro tipos: • • • •

Colector Colector Colector Colector

solar solar solar solar

metálico cubierto metálico descubierto de plástico cubierto de plástico descubierto

La presente norma concuerda parcialmente con la Norma Internacional ISO 9806-1:1994. Aunque en esta norma solo se prevé ensayos al exterior. 7.2.12.2

Ensayos

La norma indica claramente el procedimiento a realizar el ensayo, las condiciones del mismo, estableciendo el criterio de aprobación y el formato correspondiente para el llenado de la información. Para evaluar la funcionalidad del colector solar la norma propone realizar los siguientes ensayos ordenados secuencialmente. 7.2.12.2.1 Inspección a la recepción del colector Descripción general El objeto es establecer el estado inicial del colector solar y determinar si sufre cambios después de haber sido sometido a las pruebas establecidas por esta Norma. Equipos y aparatos de medición Los equipos y aparatos de medición para el presente ensayo se muestran en la Tabla 44.

DEUMAN

126

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Tabla 44. Equipos y aparatos de medición para la inspección a la recepción del colector Item 1

Equipo y/o Aparato Báscula

7.2.12.2.2 Presión estática previa a la prueba de exposición de treinta días Descripción general Se establecen las condiciones de presión a las que deberán ser sometidos los colectores solares en relación a la presión de operación definida por el fabricante. Equipos y aparatos de medición Los equipos y aparatos de medición para el presente ensayo se muestra en la Tabla 45. Tabla 45. Equipos y aparatos de medición para la inspección a la recepción del colector. Item 1 2 3

Equipo y/o Aparato Manómetro Fuente de presión hidráulica Dos válvulas

7.2.12.2.3 Exposición a la radiación solar del colector solar durante treinta días Durante la prueba de exposición a la radiación solar del colector solar durante treinta días, se llevarán a cabo las siguientes pruebas: Prueba de exposición a la radiación solar Descripción general Se especifica la irradiancia mínima por día que deberá ser expuesto el colector solar por 30 días. El procedimiento establece el llenado del colector y drenado del mismo por un periodo de tiempo establecido, la inclinación del colector a la que deben realizarse las pruebas y las condiciones mímicas de radiación y temperatura ambiente a la que deberá ser sometido el colector solar durante 30 días.

DEUMAN

127

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Equipos y aparatos de medición Los equipos y aparatos de medición para el presente ensayo se muestra en la Tabla 46. Tabla 46. Equipos y aparatos de medición para la exposición a la radiación solar. Item 1 2 3 4 5

Equipo y/o Aparato Piranómetro Termómetro Bomba para la extracción del fluido del colector solar Sistema de adquisición de datos Anemómetro

Choque térmico con rocío de agua fría Descripción general El objetivo del ensayo es verificar la resistencia del colector solar a condiciones reales donde, después de estar expuesto por un largo periodo de tiempo a la radiación y recibir en algún momento precipitación pluvial. Se establece el tiempo de ensayo y el procedimiento correspondiente, el cual incluye las condiciones de irradiancia instantánea, el periodo del día en el que debe aplicarse un flujo de agua determinado en un rango de temperatura establecida. Equipos y aparatos de medición Los equipos y aparatos de medición para el presente ensayo se muestra en la Tabla 47. Tabla 47. Equipos y aparatos de medición para choque térmico con rocío de agua fría. Item 1 2 3 4 5 4

Equipo y/o Aparato Medidor de flujo de agua Piranómetro Termómetro Cronómetro Sistema hidráulico capaz de suministrar el flujo de agua en forma de rocío Sistema de adquisición de datos

Choque térmico con circulación de agua fría Descripción general Verificar que el colector solar no sufra daños ocasionados por el choque térmico, que ocurre cuando en su operación normal, por alguna razón es DEUMAN

128

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

drenado completamente, quedando expuesto a la radiación solar, y en algún momento es llenado con agua a temperatura ambiente. En el procedimiento se fijan las condiciones en las que debe encontrarse el colector solar por un tiempo determinado para iniciar el llenado del mismo con un flujo de agua durante un tiempo determinado y a una temperatura establecida. Equipos y aparatos de medición Los equipos y aparatos de medición para el presente ensayo se muestra en la Tabla 48. Tabla 48. Equipos y aparatos de medición para choque térmico con rocío de agua fría. Item 1 2 3 4 5 4

Equipo y/o Aparato Medidor de flujo de agua Piranómetro Termómetro Cronómetro Equipo de bombeo hidráulico Sistema de adquisición de datos

7.2.12.2.4 Presión estática posterior a la prueba de exposición de treinta días Se realiza el mismo ensayo de presión indicado en el literal 2.2.10.2.2 Para evaluar el rendimiento térmico del colector se propone las siguientes pruebas: 7.2.12.2.5 Determinación de la constante del tiempo Se realiza para determinar el tiempo de respuesta del colector solar, a fin de evaluar su comportamiento transitorio y seleccionar los intervalos de tiempo apropiados para las pruebas de eficiencia en estado casi estacionario, es decir el tiempo requerido para que el fluido a la salida del mismo alcance un porcentaje establecido del valor de estado estable. Asimismo, en la norma se establecen las ecuaciones básicas para encontrar la Constante de tiempo del colector solar. La ecuación que representa el modelo es la misma que aparece en la ISO 9806-1. 7.2.12.2.6 Factor modificador por efectos del ángulo de incidencia de la radiación solar directa sobre el colector solar Se indica el procedimiento de ensayo, desde las características que deben tener los equipos en si y en su operación, a fin de definir el factor DEUMAN

129

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

modificador por efectos del ángulo de incidencia de la radiación solar directa sobre el colector solar, a través de ecuaciones que están claramente definidas. Asimismo, se incluye en la presente norma el procedimiento de la prueba en el caso que el colector solar requiriese más de un modificador de ángulo de incidencia, debido principalmente a diseños asimétricos en las cubiertas, o en las placas absorbedoras. La ecuación que representa el modelo es la misma que aparece en la ISO 9806-1. 7.2.12.2.7 Rendimiento térmico Descripción general Para la medición del rendimiento térmico se realizan principalmente las mediciones de los siguientes parámetros: radiación incidente, temperatura ambiente, temperatura del agua de entrada. Asimismo, en el procedimiento se establecen las ecuaciones básicas de la eficiencia térmica. Asimismo se establece una secuencia de las pruebas de funcionalidad y rendimiento térmico. La ecuación que representa el modelo es la misma que aparece en la ISO 9806-1. Equipos y aparatos de medición Los equipos y aparatos de medición para el presente ensayo se muestra en la Tabla 49. Tabla 49. Equipos y aparatos de medición para choque térmico con rocío de agua fría. Item 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

DEUMAN

Equipo y/o Aparato Termómetro para temperatura ambiente Piranómetro Anemómetro Mezclador Sensor de temperatura Colector Intercambiador de calor Sensor de temperatura Mirilla de vidrio Manómetro diferencial Válvula de extracción de aire Tubería aislada Flujometro Calentador Bomba

130

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

16 17 18 19

Filtro Tanque de expansión Termotanque Válvula de alivio

Banco de ensayo El banco de ensayo para el ensayo de rendimiento térmico se muestra en la Figura 64.

Figura 64. Banco de ensayo. Circuito cerrado.

7.2.12.3

Tiempos involucrados

Los tiempos involucrados en cada uno de los ensayos se muestran en la Tabla 50. Tabla 50. Lista de ensayos y su duración. Ensayo Inspección a la recepción del colector Presión estática previa a la prueba de exposición de treinta días Exposición a la radiación solar del colector solar durante treinta días Prueba de exposición a la radiación solar Choque térmico con rocío de agua fría Choque térmico con circulación de agua fría Presión estática posterior a la prueba de exposición de treinta días

DEUMAN

Tiempo (días) Interior Exterior 1 1

--

--

30

1

131

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Rendimiento térmico Determinación de la constante del tiempo Factor modificador por efectos del ángulo de incidencia de la radiación solar directa sobre el colector solar

DEUMAN

--

3

132

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

7.2.13 NTP 399.400. 2001. Colectores Solares. Método de ensayo para determinar la eficiencia de los colectores solares. Instituto Nacional de Defensa de la Competencia y de la Protección de la Propiedad Intelectual (INDECOPI). Perú. Noviembre, 2001. La norma técnica utilizó como antecedente la ANSI/ASHRAE 93-1986 (RA 91), con cambios editoriales, referidos principalmente a terminología empleada propia del idioma español, siendo posible calificarla de similar. 7.2.14

Normas Brasileras

En la actualidad las normas brasileras vienen siendo modificadas, a fin de adoptar las normas europeas. En el Anexo 7 se muestran la comunicación recibida por el representante de un laboratorio acreditado por INMETRO en el Brasil. 7.2.15

Normas Bolivianas

Las normas bolivianas también se encuentran en reformulación (ver Anexo 7), actualmente existen 3 anteproyectos de norma boliviana referidos a ensayos de rendimiento térmico de colectores solares y depósitos acumuladores (APNB 676. Parte 1), métodos de ensayo para la durabilidad y fiabilidad de colectores solares (APNB 676. Parte 2) y sobre los requisitos mínimos de instalación de sistemas termosolares (APNB 676. Parte 3). Al respecto, toda vez que aún no se encuentran aprobados se ha preferido no tomarlos en cuenta para su análisis, aún más cuando en el caso del anteproyecto APNB 676. Parte 2 hace referencia a las normas EN 12977-1, 2, las mismas que tienen un carácter experimental. 7.2.16 Norma IRAM 210009. Colectores Solares. Método para determinar la resistencia al granizo de cubiertas. Instituto Argentino de Racionalización de Materiales. Argentina. La norma se ha tenido en cuenta el borrador de la norma australiana CS/28/82-1-Draft Australian Standard for Household Solar Water Heaters. Part I. Design and Construction Requirements – Appendix D – Hail Resistente Test. En el método de ensayo se considera el uso de una esfera de acero que impacta en un número muy limitado de puntos sobre la cubierta colocada en la peor condición posible.

DEUMAN

133

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Las condiciones de tamaño, peso, distancia de lanzamiento y el número de puntos a aplicarse se indican en la norma. 7.2.17 Norma IRAM 210002. Colectores Solares. Métodos de Ensayo para Determinar el Rendimiento Térmico. Instituto Argentino de Racionalización de Materiales. Argentina. La norma establece los métodos de ensayo y procedimientos de cálculo para determinar la curva de rendimiento térmico en estado estacionario y cuasi estacionario, así como también la constante del tiempo y características de respuesta angular de los colectores solares. Esta norma es similar a la norma ANSI/ASHRAE 93-2003 que se describe en el numeral 7.2.8. 7.2.18 Norma 210003. Acumuladores Solares. Métodos de determinación del rendimiento térmico. Alcance Esta norma ha sido elaborada sobre la base a la norma ASHRAE-94-77. Methods of testing thermal storage devices based on thermal performance. Está norma establece los procedimientos de ensayo para medir el rendimiento térmico de los acumuladores solares. Equipos y aparatos de medición Banco de ensayo

Figura 65. Banco de ensayo.

DEUMAN

134

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Ensayo Los ensayos pueden ser realizados en circuito abierto o cerrado. En la norma se prevé un procedimiento de acondicionamiento del acumulador diferente para cada uno de ellos. Los ensayos establecidos en la norma son dos: Ensayo para determinar la velocidad de pérdida de calor El cual consiste en básicamente cargando el acumulador a un flujo determinado y a una temperatura determinada hasta alcanzar una temperatura uniforme en estado estacionario. El modelo usado para representar este ensayo se muestra en la siguiente ecuación

GL = Donde:

CTAL cft

Gasto del fluido caloportador durante el ensayo de pérdida de calor. GL: CTAL: Capacidad teórica de acumulación de un acumulador térmica para Ti = Ta y ∆T = 25ºC. Capacidad calorífica específica del fluido caloportador a la cft: temperatura de ensayo. Ensayo para determinar la capacidad de acumulación Se basa en procesos de carga y de descarga, obteniéndose al final la capacidad de carga y de descarga del acumulador, los cuales son encontrados a través del modelo expresado en las siguientes ecuaciones tc

Te − Ts   C = G c T − T d − Lt T + − T ( ) c c ft ∫ e s t c  i a 2   0 td

= Cd Gc cft ∫ (Ts − Te ) dt 0

Donde: Cft: Cc: Cd: L: Ta: Te: Ti:

Capacidad calorifica específica del fluido caloportador a la temperatura de ensayo Capacidad de carga de un acumulador térmico Capacidad de descarga de un acumulador térmico Velocidad de pérdida de calor Temperatura ambiente promedio Temperatura de entrada del fluido caloportador al acumulador Temperatura inicial del acumulador térmico

DEUMAN

135

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Ts:

Temperatura de salida del fluido caloportador

7.2.18.1

Tiempos involucrados

El tiempo involucrado para el desarrollo de este ensayo es de 1 día. 7.3 Propuesta de normas aplicables De la revisión de las normas, se aprecia una cierta similitud, especialmente entre las Europeas, la ISO y las normas Chilenas en el caso del colector. Es importante señalar que en Europa, en los últimos años se han producido esfuerzos importantes para promover de una forma segura y confiable los equipos solares térmicos, tales como el proyecto “Solar Keymark” y el Programa “Solar Heating & Cooling Programme” de la Agencia Internacional de la Energía. Asimismo, es posible apreciar que las normas europeas presentan una completa evaluación de los componentes a través de ensayos apropiadamente descritos y que pueden ser adoptados en Chile. En cualquier caso, tanto las normas EN e ISO han sido desarrolladas y adoptadas por muchos países, siendo que en el último año han sido promovidos aún más con el impulso que los países europeos y americano están dando a esta tecnología. En este sentido, se recomienda realizar todos los ensayos que comprenden cada una de las normas que se muestran en la Tabla 51 para los colectores solares, los acumuladores solares y los SST. Tabla 51. Normas recomendadas para su implementación en Chile. Equipo Colector solar

Acumulador solar

SST

Norma EN 12975-2. Sistemas Solares Térmicos y Componentes. Colectores Solares. Parte 2: Métodos de ensayo. ISO 9806 -1. Test methods for solar collectors. Part 1: Thermal performance of glazed liquid heating collectors pressure drop NCh 3096/2 UNE-ENV 12977-3. Sistemas Solares Térmicos y sus Componentes. Instalación a Medida. Parte 3. Caracterización de Acumuladores para las Instalaciones de Calefacciones Solares. NCh 3088/3 UNE-EN 12976-2. Sistemas Solares Térmicos y Componentes. Sistemas Prefabricados. Parte 2: Métodos de Ensayo NCh 3120/2

En cualquier caso, los ensayos tienen una duración promedio de dos a tres meses. DEUMAN

136

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

7.4 Regulación e incentivos al uso de SST en países de la región y en otras regiones Para la descripción de las regulaciones se ha recurrido a la revisión principalmente de publicaciones 32 y entrevistas con especialistas en el rubro. En este sentido, el presente documento recopila la información en regulación para el fomento de la implementación de SST en los siguientes países: España, Alemania, Portugal, Estados Unidos, Canadá, Australia, Brasil, México e Israel. Es importante mencionar que existen diversos tipos de esquemas de financiamiento, entre ellos: • • • • •

Subvenciones. Típicamente a la inversión Reducciones de impuestos. Directos o indirectos Reducción de tasas de interés Esquemas de certific1dos negociables Entre otros.

Al respecto, en la Tabla 52 se encuentra plasmado un resumen de estas experiencias de los países mencionados y más adelante se describe con mayor detalle algunas de estas experiencias.

32

BOE, 2007; Casanovas, 2007; PROCASOL, 2003; ESTIF, 2007; Ohio, 2008; DRWHA, 2009; ESTIF, 2007; INFOVIT, 2009.

DEUMAN

137

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Tabla 52. Experiencia en regulación de SST en España, Alemania, Portugal, Estados Unidos, Canadá, Australia, Brasil, Argentina, México e Israel País

Comunidad / Región Estado

Norma, dispositivo o similar

Tipo de Regulación

Porcentaje de subvención

Número de instalaciones

Nacional

Real Decreto 314/2006 (17.03.06): Código Técnico de Edificación

Obligatorio pata nuevas edificaciones y rehabilitaciones Subsidio

Aún así se mantendrá un subsidio equivalente al 37% del costo de referencia de la instalación (710 y 812 €/m2)

Barcelona

Ordenanza Municipal

Ordenanza Obligatoria para incorporación de SST en edificios de nueva construcción, rehabilitación integral y cambio de uso, en las que sea previsible un volumen de demanda de ACS que implique un gasto energético superior a 292 MJ útiles de media anual. Tasa de cobertura: 60% Sanción: € 6.000 hasta € 60.000

Las subvenciones tienen un máximo de 25%

Hasta 2007: 597 proyectos; 40.095 m2; ahorro de 32.076 MWh/año 31.050 m2 equivalente a 21,7 MWth

España

DEUMAN

Tiempo de análisis (años) 7

Tasa de crecimient o en el último año 31%

Tasa de crecimient o en los (…) años 1780 % (7)

5

35%

2000% (5)

138

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Islas Canarias

Programa de promoción de Instalaciones Térmicas en las Islas Canarias (PROCASOL)

Nacional

Programa de Incentivos de Mercado para Energías Renovables (MAP). Ministerio Federal del Medioambiente.

BadenWürttemberg

Ley de Renovables

Alemania

Energía

También se prevé subvenciones Destinado a SST con superficie útil de captación igual o inferior a 75 m2.

Subsidio. El 90% de los SST han sido instalados bajo este esquema de subsidiod A partir de este año se debe tornar obligatorio la implementación de SST Obligatoriedad para nuevos edificios hasta el 2009 y a partir del 2010 para

1ra línea de subvención: Instalación termosifón, entre 150 y 210 €/m2. Instalación forzada, entre 120 y 150 €/m2 2da línea de 33 subvención : Préstamo máximo de 480 €/m2. 3ra línea de subvención: utilizando simultáneamente las dos modalidades anteriores. Según el tipo de sistema, a la fecha, el subsidio es de 105 €/m2, para uso doméstico, sistemas grandes (mayores a 200 m2) el subsidio es de 60 Este subsidio €/m2. debe cubrir aproximadamente el 15% del costo de inversión Ninguna. El tamaño requerido para los SST es 0,04 m2 de colector por m2 de área de

65.000

5

n.d.

n.d.

1.800.000 m2 equivalente a 1,5 GWth

10

120%

300% (10)

n.d. El Programa se inicio el 2008

n.d.

n.d.

n.d.

33

Esta modalidad permite al solicitante pagar una parte de su instalación mediante un préstamo a tres años, asumiendo el programa PROCASOL los intereses y gastos de apertura de dicho préstamo.

DEUMAN

139

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Portugal

Nacional

Reglamento de Sistemas Energéticos de Climatización en Edificios - RSECE

Nacional

Residencial Renewable Energy Tax Credit

Nueva York

Residencial Renewable Energy Tax Credit Property Tax exclusión for solar energy systems (1999-2016)

California

todos. Sanciones de € 50.000 a 100.000 Obligatorio para todos los propietarios de viviendas nuevas y en remodelación. 30% del monto de inversión e instalación, sin limite superior. 25% del monto de inversión Subsidio

EEUU 34 Arizona

34

Fondo de Energía Avanzada (2006 – 2011)

Subsidio, se creo un fondo proveniente de impuestos a los ingresos, propiedad y a la venta

vivienda del edificio Ninguna

86.000 m2

3

65%

200% (3)

Subsidio

n.d.

n.d.

n.d.

n.d.

Subsidio

n.d.

n.d.

n.d.

n.d.

100% del costo del colector solar, 75% de las tuberías y ductos de transporte y 0% a los equipos de almacenamiento, de transferencia y otras partes US$ 100 millones en 10 años. Para el programa de vivienda a tasas de mercado: < US$ 30 por BTU/día o 50% del costo del SST; hasta US$ 75.000 por edificio; US$ 8.000 por unidad de vivienda. Para el Programa de

n.d.

9

n.d.

n.d.

n.d.

n.d.

n.d.

n.d.

En los EEUU existen una serie de mecanismos de financiamiento de SST, por lo cual se mostrará únicamente algunos ejemplos.

DEUMAN

140

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

vivienda económico: < US$ 50 por BTU/día o 50% del costo del SST; hasta US$ 100.000 por edificio; US$ 10.000 por unidad de vivienda. Sacramento Municipal Utility District (SMUD)

Residential Loan Program and Eligibility

Crédito

Canadá

Nacional

ecoENERGY for Renewable Heat Program (2007 – 2011)

Subsidio

Australia

Nacional

Solar Hot Water Rebate (2009 – 2012)

Subsidio

Brasil 35

Sao Paulo

Decreto Nº 49.148 (enero 2008)

Obligatorio. Solo para viviendas o departamentos con más de 4 baños. Subsidio a impuestos

Campina Grande México

Nacional 35

Programa

para

la

Garantías

de

al

Crédito a 10 años a bajos intereses Descuento por sistema entre US$500 y 1000 según el ahorro de energía Hasta US$ 5.000 por viviendas unifamiliares y US$ 500.000 para viviendas multifamiliares US$ 1600 por el reemplazo de sistemas eléctricos de calentamiento eléctrico Ninguno

n.d.

n.d.

n.d.

n.d.

n.d.

n.d.

n.d.

n.d.

n.d.

n.d.

n.d.

n.d.

n.d.

n.d.

n.d.

n.d.

15% de descuento al impuesto y si son fabricados localmente 20%.

n.d.

n.d.

n.d.

n.d.

155.485

1

1000%

1000%(1)

Existe una serie de iniciativas de diversos municipios para la implementación de leyes que establezcan la obligatoriedad de la implementación de los SST (http://cidadessolares.org.br/conteudo_view.php?sec_id=10)

DEUMAN

141

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Promoción de Calentadores Solares (2007 – 2012)

Hipoteca Verde

Israel

Nacional

36 37

menos: tres años por defectos de fabricación Un año en la instalación del SST Cinco años de vida útil del sistema Poliza de mantenimiento anual Crédito y subsidio federal

Obligatoria. La obligación es definida en términos de cantidad de energía solar diaria

Ofrece un monto adicional de crédito en plazos más largos. Valor de vivienda nueva hasta 128 VSMMDF el subsidio no excederá de 33 VSMMDF y si el valor de la vivienda es mayor el subsidio no excedera de 17 VSMMDF 36 Valor de vivienda usada es de hasta 118 VSMMDF, el subsidio será de hasta 33 VSMMDF, sino es de 25 VSMMDF Ninguno. El éxito de esta ley ha hecho que más del 90% de los SST en el mercado pertenezcan al

n.d.

n.d.

n.d.

n.d.

0,95 m2/habitante

29

n.d.

n.d.

37

Veces Salario Mínimo Mensual del D. F. El potencial técnico para aplicaciones residenciales para SST es de 0,5 – 1,0 m2 de colector/habitante.

DEUMAN

142

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Nota:

a la salida por litro de capacidad de almacenamiento, equivalente a 172 kJ para sistemas de circuito abierto y 192 kJ para sistemas de circuito cerrado. La capacidad de almacenamiento es determinado en función al número de cuartos de cada unidad residencial, al menos, entre 60 y 150 lt en función del número de cuartos.

segmento voluntario

n.d.: No existen datos

DEUMAN

143

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Casos específicos Es importante señalar que la primera experiencia en establecer como obligación la implementación de SST fue en Israel en 1980, después de dos décadas, esta medida fue adoptada por Barcelona, lo cual fue un catalizador para que otras regiones en España y en otros países, adopten medidas similares. El beneficio de esta medida es la creación de un mercado solar predecible, el cual evidentemente difiere de una regulación en función de incentivos financieros, el cual frecuentemente cambia en función de los recursos disponibles. España Actualmente, existen el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE) y el Código Técnico de la Edificación (CTE) que rige a nivel nacional y a nivel local existen más de 60 ordenanzas aprobadas a nivel municipal, las cuales afectan al 20% de la población. El Ministerio de Industria, Turismo y Comercio, a través del Instituto para la Diversificación y Ahorro Energético (IDEA) es el responsable de financiación, de bajo interés, y subvenciones relacionadas con la energía solar. El IDEA destina fondos a las Comunidades Autónomas para la subvención a nivel local de estas instalaciones. Actualmente las subvenciones se encuentran restringidas a la promoción de la incorporación de instalaciones solares en edificios existentes, puesto que en edificios nuevos es obligatoria la instalación de los mismos. Asimismo, en el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE) se establece para los SST, entre otros, lo siguiente: •

• •

La documentación técnica a presentar corresponde a la potencia térmica nominal en generación de calor o frío del equipo de energía de apoyo. En el caso que no exista este equipo de energía de apoyo o cuando se trate de una reforma de la instalación térmica que únicamente incorpore energía solar, la potencia, a estos efectos, se determinará multiplicando la superficie de apertura de campo de los colectores solares instalados por 0,7 kW/m2. Certificado de conformidad de la instalación realizada. Las instalaciones solares térmicas se inspeccionarán periódicamente a lo largo de su vida útil, a fin de verificar el cumplimiento de la exigencia de eficiencia energética de este RITE.

Complementariamente a esta medida, en el Plan de Energías Renovables 2005–2010, se tiene previsto destinar subsidios equivalentes a € 348 millones durante el periodo, con lo cual se espera que los precios de los SST disminuyan

DEUMAN

144

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

hasta en 35%, además de campañas adicionales de difusión y capacitación a diferentes niveles de la sociedad. Asimismo, se mantiene una línea de financiamiento IDAE para instalaciones mayores a 28,6 m2, el cual consiste en: • • • •

Financiación hasta el 100% de los costos de referencia del proyecto Amortización en 11 años con uno de gracia Interés: Euribor + 0,3% Prestamos hasta € 120.000 se solicita aval del 50% de la inversión.

Barcelona A modo de ejemplo de las ordenanzas locales emitidas, a continuación se describe la experiencia en la ciudad de Barcelona en la regulación de SST. La Ordenanza municipal regula la incorporación de sistemas de captación y utilización de energía solar activa de baja temperatura para producir agua caliente sanitaria en edificios, la cual entró en vigor en agosto del 2000 y fue modificada en el año 2006, año en el que se aprobó la revisión y modificación de la Ordenanza, tomando en cuenta la experiencia obtenida en los primeros años de aplicación. La misma que consistió en términos generales en la ampliación de los alcances de la ordenanza, por ejemplo: •

Se dejo de lado la restricción de cantidad de energía mínima útil de media anual (292 MJ) exigida en la norma.

•

La contribución solar mínima de 60% inicialmente exigida se mantuvo pero en algunos casos se exigió una mayor contribución, en los de mayor demanda y cuando el sistema de soporte utilice la electricidad mediante el efecto Joule. Asimismo, en la ordenanza se deja abierta la posibilidad de excepciones, en el caso de demostrar la imposibilidad de alcanzar esta cantidad.

•

Se modificaron los criterios de orientación e inclinación, dejando sin efecto los rangos sugeridos para cada caso, dejándose libertad de selección pero se exigió incrementar la superficie de los colectores en función del desvío respecto a la opción idónea.

•

Se mantuvieron los criterios de mantenimiento (contar con contadores térmicos y de control de caudal y de la presión, aunque exigiéndose además la instalación de un contador de temperatura de agua caliente aportada a cada vivienda para información del usuario, así como la presentación de un contrato de mantenimiento de un mínimo de 2 años con una empresa autorizada por la administración, eximiéndose en instalaciones de menos de 7,1 m2, dejándose esta responsabilidad del

DEUMAN

145

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

mantenimiento al propietario. En todos los casos, se establece un Plan de vigilancia y de mantenimiento preventivo. Las dificultades en la implementación de la normativa fueron, entre otros: •

La falta de experiencia de todos los actores involucrados (administración, promotores, técnicos, instaladores, entre otros) en estas tecnologías, lo cual provocó muchas dificultades y errores.

•

Falta de una estructura adecuada para la aprobación y seguimiento por parte del Ayuntamiento.

•

El rechazo inicial por parte de los promotores.

•

El desconocimiento por parte de muchos arquitectos e ingenieros de la tecnología solar, el uso de métodos de cálculo

•

Uso de Tecnologías no adecuados.

•

Falta de documentación técnica en los proyectos

•

Falta de integración en el diseño del proyecto de las instalaciones solares con su consecuente impacto visual.

•

La existencia problemas de funcionamiento en un elevado porcentaje de instalaciones debido a errores de proyecto y/o de ejecución de la instalación.

•

La tramitación de licencias de obras y autorizaciones de las mismas, que se realizaron sobre la base del proyecto básico y la información de la instalación resumida, lo cual redundó en dificultades para la ejecución de los proyectos.

•

La existencia de normativas superpuestas.

•

La ejecución del mantenimiento de los SST, por no ser rentable el servicio.

•

Falta de conocimiento y/o interés de los propietarios y usuarios de los edificios que disponen de instalaciones solares térmicas en aspectos de las características y prestaciones que estas instalaciones pueden ofrecerles e incluso desconocen su propia existencia en el edificio. Toda vez que los usuarios siempre contarán con agua caliente independientemente de si funcione o no su SST.

DEUMAN

146

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Lecciones aprendidas Las lecciones aprendidas en esta experiencia fueron: •

La necesidad de homologación de componentes, con lo cual se incrementó la calidad de los colectores. Aunque es importante mencionar que el actual procedimiento de homologación resulta excesivamente lento, mayor a 12 meses, y complejo a causa de la falta de laboratorios habilitados.

•

Sistema proteccionista de la industria solar española.

•

Falta de regulación en la calidad o capacitación de los instaladores de SST.

•

No se ha implementado ninguna exigencia de verificación de las instalaciones una vez ejecutadas y en servicio, en aspectos de funcionamiento y rendimiento de la instalación, debido al costo involucrado.

En la experiencia de esta ordenanza se ha identificado que la principal razón por la que los promotores en edificación implementan proyectos de SST, es por la obligatoriedad de la misma y no por aspectos vinculados al medioambiente o producto de las subvenciones y financiamiento. En relación a estas lecciones aprendidas y deficiencias encontradas, se programó una serie de capacitaciones a diferentes niveles, documentos de capacitación, de difusión, entre otros. 7.5 Calendario para la promoción e incentivos de los SST Es recomendable establecer un calendario para la promoción e incentivos para la instalación de SST, en el que no se contemplen únicamente subvenciones a clientes finales y directamente vinculados a la instalación de los sistemas. Dedicar una parte de fondos de la subvención a la capacitación de profesionales del sector, de modo que la ejecución de sistemas solares térmicos goce de mayor nivel de calidad, y de autenticas garantías de funcionamiento. También se deberían destinar fondos a la capacitación y cualificación de entidades de inspección de instalaciones solares de modo que se garantice, a lo largo del tiempo el correcto funcionamiento de las instalaciones. La experiencia española indica que sin una adecuada capacitación y sin una adecuada inspección a posteriori, muchas instalaciones, sobre todo las ejecutadas de modo obligatorio, no operan correctamente y en muchas ocasiones son origen de continuados fallos y averías que llevan al usuario a dejar de usarlas, con lo que no se cumplen los objetivos de ahorro energético del proceso de implantación de estas tecnologías. DEUMAN

147

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Un calendario con cursos gratuitos de formación para proyectistas e instaladores, así como para formadores de centros de formación de instaladores de calefacción y agua caliente sanitaria, complementaría a las subvenciones a la instalación. El calendario de subvenciones dinerarias debe dirigirse en una primera fase a constructores de obra nueva y a usuarios finales. En una segunda fase las subvenciones a obra nueva deberían ir desapareciendo para que estas instalaciones sean obligatorias y estos fondos podrían destinarse a industrias con demanda de calor a baja temperatura, ya que los consumos de energía en estas industrias son muy importantes e instalaciones de este calibre suelen repercutir en grandes ahorros de energía. Por último las subvenciones se deben dirigir exclusivamente a edificios existentes. Como se ha indicado, las subvenciones deben ir acompañadas de capacitación de profesionales. Esta capacitación gratuita también puede tomar la forma de subvención. En las primeras fases del calendario de subvenciones deben incluirse los laboratorios de certificación con el fin de que la riqueza derivada de los trabajos de certificación repercuta sobre la economía chilena. En la Tabla 53 se muestra un calendario tentativo de las actividades a realizar, a fin de conseguir que el proyecto se lleve a cabo de la mejor forma posible. Este calendario ha sido organizado trimestralmente y previendo que a diciembre de este año comience a operar la ley de franquicia tributaria. Tabla 53. Calendario trimestral de promoción e incentivos vinculados al Proyecto de ley de franquicia tributaria de los equipos solares térmicos

Elaborar programa de capacitación a técnicos y profesionales para realizar el dimensionamiento, instalación y mantenimiento preventivo y correctivo de los equipos solares térmicos. Solo aquellos profesionales que participen de estos cursos podrán participar en las actividades antes mencionadas según como corresponda. Difusión de los requisitos técnicos exigidos y las normas de ensayo a implementarse para comprobar las mismas. Dirigido a fabricantes,

DEUMAN

2009 3er 4to

1ro

2010 2do 3ro

4to

148

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

importadores, profesionales y técnicos en participar del proceso. Difusión al público en general sobre los beneficios de la implementación de SST en sus viviendas, tanto para la economía familiar como para el país. Establecer un programa de ayudas a los laboratorios nacionales a fin de poder realizar los ensayos localmente. Implementar el sistema de registro de colectores solares y depósito acumuladores, y de reconocimiento de certificaciones emitidos en el extranjero. Establecer un procedimiento de monitoreo aleatorio de las instalaciones.

DEUMAN

149

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

8. ANÁLISIS CAPACIDAD DE ENSAYO A fin de realizar los ensayos de acuerdo a las normas propuestas, los laboratorios de ensayo requieren de una infraestructura acorde con las mismas, la posibilidad de realizar algunos ensayos en simultáneo y el número de parámetros a ser ensayados. Aspectos que influirán evidentemente en los costos de inversión, de operación y mantenimiento del laboratorio. En este sentido, a continuación se detalla la infraestructura requerida del laboratorio modelo, las capacidades existentes en los laboratorios en Chile y las inversiones adicionales que se requeriría realizar para realizar todos los ensayos. En términos generales, se recomienda que los laboratorios cumplan con los requisitos generales para la competencia de los laboratorios de ensayo y certificación establecidos en la norma UNE-EN ISO/IEC 17025. Esta norma establece los requisitos generales para la competencia en la realización de ensayos o de calibraciones, incluido el muestreo. Así como, los ensayos y calibraciones que se realizan utilizando métodos normalizados, métodos no normalizados y métodos desarrollados por el propio laboratorio. Esta norma no está destinada a ser utilizada para la certificación de laboratorios. La norma, en términos generales, describe los requisitos generales sobre los siguientes aspectos: • • • • • • • • • • • • • • • • • •

Gestión del laboratorio Organización Sistema de gestión Control de los documentos Revisión de los pedidos, ofertas y contratos Subcontratos de ensayos y de calibraciones Compras de servicios y de suministro Servicio al cliente Quejas Control de trabajos de ensayos o de calibración no conformes Mejora Acciones correctivas Acciones preventivas Control de los registros Auditorías internas Auditorías externas Revisiones por la dirección Requisitos técnicos

DEUMAN

150

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

• • • • • • • • •

Personal Instalaciones y condiciones ambientales Métodos de ensayo y de calibración y validación de los métodos Equipos Trazabilidad de las mediciones Muestreo Manipulación de los ítems de ensayo o de calibración Aseguramiento de la calidad de los resultados de ensayo y de calibración Informe de resultados

8.1 Infraestructura requerida para la realización de los ensayos El laboratorio de energía solar térmica deberá contar como mínimo con el personal que se muestra en la Tabla 54, el número dependerá de la cantidad esperada de ensayos a realizar. Tabla 54. Personal de laboratorio. Tipo de personal Administrativo

Técnico Especialista Jefe de laboratorio

Perfil Persona encargada de recibir comunicaciones, transmitirlas y contestar las mismas. Persona encargada de las adquisiciones de materiales, equipos y calibración. Persona que esté a cargo de acondicionar el laboratorio para los ensayos a realizar. Persona encargada de realizar el ensayo en colaboración del técnico y elaborar el informe correspondiente. Persona encargada de revisar el informe y expedir el certificado correspondiente.

En relación a la infraestructura, se requerirá como mínimo un área externa de unos 20 m2 para realizar los ensayos al exterior y un área similar para realizar los ensayos al interior, considerando que el simulador ocupe un área de 6 m2. Para los ensayos propuestos se requiere como mínimo de equipos y aparatos de medición que se muestra en la Tabla 55, con las características 38 mínimas señaladas. Este listado ha sido organizado listando en principio los equipos de medición y luego los aparatos auxiliares necesarios para realizar la medición, que no sean de uso común. Se ha incluido en el listado un simulador solar, aunque se espera que los ensayos puedan ser realizados a radiación natural, a fin de disminuir los costos involucrados en los ensayos.

38

EN 12975-2; UNE-ENV 12977-3; UNE-EN 12976-2; FSEC, 2009.

DEUMAN

151

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Los precios deben ser considerados referenciales, toda vez que estos han sido recabados de proveedores a través de Internet, de publicaciones 39 y en algunos otros casos (aparatos) se han realizado estimaciones.

39

OES,2009

DEUMAN

152

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Tabla 55. Listado de Equipos y aparatos de medición y sus características. Item

Equipo y/o Aparato

1 2

4 5 6 7 8 9 10

18 19 20

Piranómetro en plano de captación

Clase I. Norma ISO 9060. Calibración según ISO 9847 1,5 veces la presión esperada de funcionamiento

Refractómetro portátil Vatímetro Densímetro Inclinómetro o Nivel de burbuja de aire Instrumentación/Registro de datos Fuente de presión hidráulica

16 17

De halógeno metálico. Clase C

Sensor de temperatura sujeto al absorbedor Sensor de temperatura ambiente Sensor de temperatura de fluido Sensor de diferencia de temperatura a la entrada y salida del sistema Sensor de diferencia de presión Anemómetro Caudalímetro electromagnético

11 12 13 14 15

± 5% del valor medio o ± 10 Pa ± 0,5 ºC ± 0,5 ºC ± 0,5 ºC ± 0,1 ºC ± 0,25% ± 0,8 m/s ± 1% del valor medio (masa/tiempo) ± 0,1% ± 0,005 ± 5º ± 0,1%

Amortiguadores de aire para aplicar presión Rociador de agua en todos los lados Cámara cíclica de temperatura Sistema de medida fotoeléctrico de velocidad

DEUMAN

Observaciones / Comentarios

Simulador Solar

Manómetro

3

Precisión

3 a 5 m/s Calibración según norma ISO 4185 Concentración de glicol De la potencia del sistema auxiliar

1,5 veces la presión de operación del colector Temperatura del agua menor a 25 ºC y caudal en el rango de 0,03 kg/s y 0,05 kg/s.

± 2 m/s

Costo referencial FOB (US$) 50.000 – 60.000 3.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 100 150 5.000 100 800 500 100 4.000 500 300 1.000 2000 300

153

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Calentador/enfriador de control de temperatura primario Bomba y sistema de regulación de caudal

21 22

± 0,05 ºC

22.000 BTU/hr

400

± 1 rpm

Deberá ser capaz de mantener el caudal másico o volumétrico estable a través del captador en ± 1%

500

Regulador secundario de temperatura

23 24

Generador de viento artificial Depósito de acumulación para almacenar bolas de hielo Depósito de pesado Estructura de madera con grava Válvula solenoide, de apertura rápida Vaso de expansión Válvula de seguridad Válvula de bypass Válvula reguladora de caudal Purgador de aire Soporte del colector Balanza para medir el peso del agua rociado Balanza para determinar la masa de una bola de hielo

25 26 27 28 29 32 33 34 35 36 37 38 39

Bola de acero1)

40 41 42 43 44 45 46

Péndulo. Velocidad de lanzamiento. Estructura rígida. Ensayo de impacto Filtro Visor de cristal Spray congelante Vernier Dinamómetro Cargas

47 1)

Ajustar la temperatura del fluido en más de ± 2 K 3,5 m/s - 4 ºC ± 2 ºC

O material similar, del tipo 2-32 mm

±1g ± 2% ± 5% ± 5%

De 25 mm de diámetro, 150 g y lanzado a alturas de 0,4 m a 2,0 m. 23 m/s 200 µm

Equivalentes al sistema (vacío y con líquido), nieve y viento

100 300 100 500 200 100 50 30 40 30 20 100 30 50 10 300 200 5 15 20 10 500 50

Si se hace uso de las bolas de acero no será necesario contar con el péndulo o viceversa.

DEUMAN

154

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

De esta primera evaluación económica referencial puede estimarse que en equipos y aparatos de medición para realizar los ensayos de medición se encuentra en aproximadamente US$ 25 000 FOB, sin considerar el simulador solar el que tiene un costo que puede ir desde los US$ 50.000 hasta US$ 60.000. Se ha llevado a cabo entrevistas con los principales laboratorios nacionales y puede afirmarse que a la fecha no cuenta con un laboratorio propiamente dicho para la certificación de equipos térmicos, más si para algunas actividades del tipo académico, por lo cual se sugiere crear algún mecanismo que permita mejorar su infraestructura. Si no se tuviera ninguna infraestructura, deberá sumársele aproximadamente US$ 5.000 en equipos y muebles de oficina y el costo del terreno y construcción del laboratorio. En relación a los laboratorios internacionales se ha recabado la siguiente información de algunos países (ver Tabla 56).

DEUMAN

155

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Tabla 56. Información de costos. Entidad

Laboratorio

País

National Centre for Scientific Research

Laboratory of Testing and Development of Solar and other Energy Systems

Swedish National Testing and Research Institute

Grecia

Suecia

Arsenal Research

Austrian Research Centers

Austria

Ente per le Nuove tecnologie, l’Energia e l’Ambiente

Centro Casaccia

Italia

Universidad Stuttgart

de

Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik

Alemania

Nacional

Laboratories de Entail de

Portugal

Instituto

DEUMAN

Ricerche

della

Norma

Ensayo

ISO 9806-1 ISO 9806-2 ISO 9459-2 EN 12975-2 EN 12976-2 EN 12975-2 EN 12976-2

n.d.

Costos (US$) n.d.

n.d.

n.d.

Rendimiento térmico Tubo evacuado Ensayo de calidad Ensayo de resistencia al congelamiento Resistencia al impacto Ensayo complete Informe final Keymark Inspección en lugar de fabricación y muestreo (por día de trabajo) n.d.

4.500 4.500 4.500 750

n.d.

n.d.

Ensayo completo del

3.800

EN 12975-2

ISO 9806/1-2-3 ISO 9459/2 EN12975 – 2 EN12976 - 2 ISO 9459-2 ISO 9459-4 ISO 9459-5 EN 1295-2 EN 12976-2 EN 12977-3 EN 1295-2

2.000 9.000 750 1.000 n.d.

156

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

de Engenharia, Technologica e innovación

Collectors Solaris

EN 12976-2

FSEC standards ISO 9806-1 ISO 9806-2 Florida Solar Energy Centre

EEUU

FSEC standards

ISO 9459-1, 2 y 5

FSEC standards

DEUMAN

colector incluyendo ensayos de fiabilidad y los ensayos de rendimiento Ensayo de pérdida de carga Ensayo de rendimiento Ensayo de fiabilidad Ensayo completo del sistema, incluyendo ensayos de fiabilidad y el Ensayo de Caracterización del comportamiento Térmico. Ensayo para certificación Ensayo de Alta Calidad y Rendimiento (para certificación del equipo) Ensayo de Rendimiento Térmico Ensayo de Calidad Ensayo Sobrecalentamiento y Pérdidas de Calor Ensayos de calificación ISO Ensayo de componentes: Ensayo de Efectividad del Intercambiador de Calor Certificación de colectores solares

120 1.900 2.300

4.550

6.400

9.000 7.500 2.000 9.000 10.500 2.500 400

157

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

FSEC standards FSEC standards FSEC standards FSEC standards FSEC FSEC FSEC Universidad de Santa Catarina. Florianópolis

Solartechnick Prüfung Forschung

DEUMAN

Laboratorio de energía solar (LABSOLAR).

Brasil

Alemania

ISO 9806 EN 12975-2

EN 12975

originales Calificación provisional del colector Recertificación por cambio en tamaño y materiales Certificación de licencia Cuota anual para mantener certificación FSEC del colector Certificación de sistemas solares originales Sistemas similares Certificación de sistema ya certificado por otra entidad

150 / distribuidor + 30/colector

n.d.

n.d.

Rendimiento del colector Rendimiento del colector reducido (medidas no oficiales) Rendimiento del colector reducido incluyendo una pequeña evaluación de la calidad del colector (medidas no oficiales) Ensayo de durabilidad Ensayo de durabilidad y caída de presión

200 250 150

800 300 200

3.800 2.300

3.000

6.200 900

158

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

EN 12976

Fundación CIEMAT

INETI

CENER-

Laboratorio de Captadores Solares Térmicos

Laboratorio de Ensayo de Colectores Solares

España

Portugal

EN 12975-2

EN 12975-2

EN12976-2

DEUMAN

Paquete básico del colector Paquete básico del colector, recargo para tubos evacuados Rendimiento de sistemas termosifón Ensayo de durabilidad de sistemas termosifón Paquete básico del sistema termosifón con colectores que no pueden ser separados Paquete básico del sistema termosifón con colectores que pueden ser ensayados separadamente Ensayo de rendimiento térmico de colectores de calentamiento de líquido Ensayos de durabilidad y fiabilidad de captadores de calentamiento de líquido Ensayo completo de colectores solares térmicos, incluyendo ensayos de fiabilidad Rendimiento de colectores solares térmicos Fiabilidad de colectores solares térmicos Ensayo completo de

7.000 1.200 7.000 2.800 9.800

13.000

n.d.

3800

1900 2300 5500

159

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

SST, incluyendo los ensayos de fiabilidad Costo adicional por certificación

2300

Nota: n.d: No datos Ensayo de calidad: Típicamente comprende prueba de hermeticidad, exposición, temperatura de estancamiento, ensayos de schock, de lluvia, de sobrecarga, resistencia al impacto, entre otros. Paquete básico del colector: Medición de tubería, ensayo de calidad, medición de pérdida de presión

DEUMAN

160

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

9. ELABORACIÓN DE UNA PROPUESTA FINAL DE PROCEDIMIENTOS PARA EL REGISTRO E INSPECCIÓN 9.1 Descripción del modelo conceptual del funcionamiento del sistema especificando los roles de cada uno de los actores La actual ley que se tramita en el Congreso Nacional, denominada “Establece una franquicia tributaria respecto de sistemas solares térmicos” tiene por objetivo “incorporar una franquicia a los sistemas solares térmicos, que sirvan para abastecer de agua potable sanitaria calentada con energía solar a viviendas nuevas de hasta 4.500 unidades de fomento”. Esto permitirá a la empresa constructora que solicite el beneficio deducir de sus impuestos una cantidad de crédito equivalente a un porcentaje de los costos del SST, de acuerdo al valor de la vivienda. En la Figura 66, se muestra el esquema de la ley en aspectos generales en conjunto con el sistema de certificación.

Figura 66. Esquema de certificación (Fuente: SEC).

Mecanismo de solicitud de la franquicia De acuerdo a lo establecido en el proyecto de ley, las etapas que debe cumplir una empresa al iniciar la obtención de dicho beneficio, son los siguientes: Al momento de obtener la recepción municipal, la empresa constructora debe presentar: declaración jurada que indique marca, modelo, y número de serie de los colectores solares térmicos y estanques acumuladores.

DEUMAN

161

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Declaración jurada que conste que el diseño cumple con la contribución mínima de agua caliente sanitaria exigida, adjuntando memoria de cálculo. La información proporcionada por la empresa constructora mediante declaración jurada, se contrastará con el registro de colectores solares y depósitos acumuladores que estará a cargo del Servicio de Impuestos Interno, lo que dará pie para obtención del beneficio tributario, proceso que se detalla en el proyecto de ley. Actualmente la SEC está determinando las bases para esta implementación. 9.2

Requisitos técnicos para verificar que los colectores solares y depósitos acumuladores pueden acceder al subsidio

De la revisión de las normas, se aprecia una cierta similitud, especialmente entre las Europeas, la ISO y las normas Chilenas en el caso del colector. Es importante señalar que en Europa, en los últimos años se han producido esfuerzos importantes para promover de una forma segura y confiable los equipos solares térmicos, tales como el proyecto “Solar Keymark” y el Programa “Solar Heating & Cooling Programme” de la Agencia Internacional de la Energía. Asimismo, es posible apreciar que las normas europeas presentan una completa evaluación de los componentes a través de ensayos apropiadamente descritos y que pueden ser adoptados en Chile. En cualquier caso, tanto las normas EN e ISO han sido desarrolladas y adoptadas por muchos países, siendo que en el último año han sido promovidos aún más con el impulso que los países europeos y americano están dando a esta tecnología. Las normas europeas e ISO son las más difundidas a nivel internacional, por lo cual muchas empresas fabricantes o importadoras de equipos solares térmicos recurren a alguna de estas certificaciones para poder ingresar al mercado europeo y al de los EEUU. Asimismo, es importante señalar que muchos países de la región vienen adoptando estas normas, especialmente la europea, así como que la mayoría de los productos que se importan en Chile han sido sometidos a ensayo y certificados bajo la norma europea. Las normas Europea e ISO cubren un amplio espectro de ensayos, que permiten garantizar que los equipos no solo cumplen con un rendimiento térmico determinado sino también, como en el caso de los colectores, se garantiza la resistencia a eventos climáticos o condiciones extremas que se pueden presentar durante la operación del mismo. Evidentemente este amplio espectro de ensayos implica un mayor tiempo de ensayo y costo, comparado por ejemplo con la norma ANSI / ASHRAE que prevé solo el ensayo de rendimiento térmico, pero al mismo tiempo la fiabilidad del los SST se

DEUMAN

162

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

incrementará, especialmente en un país como Chile que cuenta con una amplia variedad de condiciones climáticas y geográficas. Respecto a los depósitos acumuladores, y como resultado de este estudio, se recomienda adoptar la norma EN 1977-3 debido a que es la única norma que ha sido desarrollada para el ensayo de los depósitos acumuladores. Existen algunas otras normas en la región, pero que se encuentran en modificación a fin de adoptar la norma europea, como es el caso del Brasil. En este sentido, se recomienda realizar todos los ensayos que comprenden cada una de las normas que se muestran en la Tabla 57 para los colectores solares, los acumuladores solares y los SST. Tabla 57. Normas recomendadas para su implementación en Chile. Equipo Colector solar

Acumulador solar SST

Norma EN 12975-2. Sistemas Solares Térmicos y Componentes. Colectores Solares. Parte 2: Métodos de ensayo. ISO 9806 -1. Test methods for solar collectors. Part 1: Thermal performance of glazed liquid heating collectors pressure drop NCh 3096/2 UNE-ENV 12977-3. Sistemas Solares Térmicos y sus Componentes. Instalación a Medida. Parte 3. Caracterización de Acumuladores para las Instalaciones de Calefacciones Solares. NCh 3088/3 UNE-EN 12976-2. Sistemas Solares Térmicos y Componentes. Sistemas Prefabricados. Parte 2: Métodos de Ensayo NCh 3120/2

En cualquier caso, los ensayos tienen una duración promedio de dos a tres meses. El tiempo de duración estimado de los ensayos se muestra a continuación:

DEUMAN

163

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Norma 12975-2 Orden

Ensayo

1

Presión interna

2

Resistencia al sobrecalentamiento

3

Tiempo de ensayo (Equivalente día) 1

1

Exposición Choque térmico externo

30

5

Choque térmico interno

1

6

Penetración de lluvia

1

7

Resistencia a heladas

1

4

9

Presión interna (reensayo) Carga mecánica

10

Rendimiento térmico

8

11 12

Resistencia al impacto Inspección final Total de Horas

DEUMAN

Comentario 15 minutos Corresponden al tiempo en que el colector está bajo presión 1 hora de ensayo Después de alcanzar estado estacionario

1 2 ciclos: 1 hora de irradiancia solar y 5 minutos de enfriamiento 4 horas de ensayo 3 Ciclos: Congelación de 30 minutos y descongelación de 30 minutos.

---

Exterior 5

1 Simulador dinámico 1

Simulador Semidinámico 5

1

Exterior 43

--Simulador dinámico 39

Simulador Semidinámico 43

164

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

En la tabla anterior se ha incluido el método de ensayo semidinámico, el cual consiste en la recolección de la misma información que en los otros métodos, pero en un periodo de tiempo más extenso (a lo largo del día) y no como el estado estacionario que contempla solo ensayos de algunas horas alrededor del mediodía. En la siguiente figura se muestra gráficamente esta diferencia.

Norma 12976-2 Item

Ensayo

1

Resistencia a heladas

2

Protección al sobrecalentamiento Resistencia a la presión Contaminación del agua Protección contra rayos Esfuerzo mecánico de la estructura del soporte

3 4 5 6

7 8 9 10 11

Equipo de seguridad Etiquetado Caracterización del rendimiento térmico Capacidad del sistema solar y auxiliar para cubrir la carga Protección contra flujo invertido

DEUMAN

Tiempo de ensayo (Equivalente día) Período 1 Período 2 Período 3 ---

--6 1

7

Comentario

5 días ± 1hora 1 hora ensayo

1 1 1

1 1 5

5 ciclos: 15 minutos de presión y 5 de relajación.

4 1

165

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

12

Seguridad eléctrica Total

1 30

En las tablas 2,3 y 4 se muestran las normas analizadas y sus equivalencias.

DEUMAN

166

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Tabla 58. Normas analizadas y sus equivalencias para colectores solares.

Resistencia a la presión interna

Resistencia al sobrecalentamiento

De exposición

Choque térmico externo

Choque térmico interno

Penetración de lluvia

Resistencia a heladas

Presión interna (reensayo)

Carga Mecánica

Resistencia al impacto

Rendimiento térmico

Inspección final

Ensayos

Colectores solares

UNE-EN 12975-2

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Colectores solares

ISO 9806-2

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Colectores solares

ANSI/ASHRAE 93

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

X

0

INN - Chile

Colectores solares

NCh03096/2

X

X

X

X

X

X

X

0

X

X

X

0

FSEC-EEUU

Colectores solares

102-05

X

0

X

X

X

0

0

0

0

0

X

0

Colectores solares

NOM-008-SCFI1993

X

0

X

X

X

0

0

X

0

0

X

X

Colectores solares

NTP 399.400. 2001

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

X

0

Colectores solares

NBr (Obsoleta)

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

X

0

Colectores solares

NBr 15747-2

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

X

0

X

X

X

X

X

X

X

X

0

X

X

X

Entidad Normativa

CEN Europa

-

ISO ANSI ASHRAE

/

NORMEXMéxico INDECOPIPerú ABTNBRASIL ABTNBRASIL Australian Standard Australian Standard

DEUMAN

Componente y/o SST al que se refiere la norma

Colectores Solares Colectores Solares

Norma

10184

AS/NZS 2984-1987 (Obsoleta) AS/NZS 2535.1:2007 (ISO 9806-1:1994)

167

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

SAC-China

Colectores Solares

GB/T 12915-1991 (obsolete)

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

X

0

SAC-China

Colectores Solares

GB/T 4271-2007

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

X

0

Colectores solares y depósito acumulador

APNB 676 – Parte 1

En proceso de modificación

Colectores solares y depósito acumulador

APNB 676 – Parte 2

En proceso de modificación

IBNORCABolivia

IRAMArgentina

Colectores solares

210009

0

0

0

0

0

0

0

0

0

X

0

0

Colectores solares

210002

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

X

0

SII-Israel

Colectores Solares

SI 579

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

X

0

DEUMAN

168

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Tabla 59. Normas analizadas y sus equivalencias para depósitos acumuladores. Ensayos Componente y/o SST al que se refiere la norma

Entidad Normativa

CEN Europa

-

INN - Chile

ABTNBRASIL

IBNORCABolivia IRAMArgentina

Determinación de la capacidad térmica, coeficiente global de pérdidas de calor del acumulador entero y el coeficiente de pérdidas de transferencia de calor de intercambiadores de calor sumergidos mediante balances analíticos de energía y potencia

Determinación de los parámetros del acumulador mediante identificación de parámetros

X

X

NCh 3088/3

X

X

ABNT NBR 10185:1988

0

0

Norma

Depósitos acumuladores Depósitos acumuladores Reservatórios térmicos para líquidos destinados a sistemas de energia solar - Determinação de desempenho térmico. Colectores solares y depósito acumulador

UNE-EN 12977-3

APNB 676 – Parte 1

En proceso de modificación

Colectores solares y depósito acumulador

APNB 676 – Parte 2

En proceso de modificación

Acumuladores térmicos

210003

DEUMAN

0

0

169

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Tabla 60 .Normas analizadas y sus equivalencias para SST.

DEUMAN

Seguridad eléctrica

SAC-China

Protección contra flujo invertido

INN - Chile

Capacidad del sistema solar más auxiliar para cubrir la carga

ISO

Rendimiento Térmico

-

Equipos de seguridad

CEN Europa

Resistencia a la presión interna

Entidad Normativa

Protección al sobrecalentamiento

Ensayos

SST

UNE-EN 12976-2

X

X

X

X

X

X

X

SST SST SST Sistemas de calentamiento de agua doméstico

ISO 9459-1 ISO 9459-2 NCh3120/2.Of2008

0 0 X

0 0 X

0 0 X

0 0 X

X 0 X

0 0 X

0 0 X

GB/T 18708-2002

0

0

0

x

0

0

0

Componente y/o SST al que se refiere la norma

Norma

170

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Nota 1 La norma de Grecia corresponde a norma Europea Nota 2 En general, los colectores importados desde Australia e Israel se testean de acuerdo a sus propios estándares o de acuerdo a la norma europea EN 12975. Para los colectores importados desde China, se tiene muy poca documentación al respecto, y como resultado de este estudio, la única normativa relacionada con colectores solares es la europea. Nota 3 Los ensayos de la norma Israelí y China no pudieron ser contrastados con alguna norma internacional o norma recomendada, por lo que hay que asegurarse que, en el caso de que el ensayo sea realizado en dichos países, el laboratorio que realizó el ensayo se encuentra acreditado y solicitar, además, para su efecto el test report correspondiente. Nota 4 Si bien la importación de colectores solares y SST se realiza de distintos países, por lo general, los ensayos que se realizan están relacionados con la norma europea.

DEUMAN

171

9.3 Procedimiento que deberá aplicar el importador o fabricante para solicitar la incorporación y registro de sus productos para acceder al subsidio

Dentro de las atribuciones que tendrá la SEC en esta ley, se encuentra: “Establecer y administrar un registro de Colectores Solares Térmicos y Depósitos Acumuladores que permitan acceder al beneficio tributario establecido en el artículo 1° de esta ley”. En este Estudio se presenta el marco general para la incorporación de equipos solares al registro, mediante el cual una empresa constructora puede solicitar franquicia tributaria. El objetivo principal en esta instancia es proporcionar a la Superintendencia la información de los certificados y protocolos de ensayo que permitirá seleccionar los CST y DA que cumplen con estándares mínimos de calidad y que, según las recomendaciones de este estudio, se deben cumplir para su inclusión en el registro establecido por la Ley. De acuerdo al esquema de la Figura 66, el solicitante (fabricante o importador) deberá completar el formulario de registro (se muestra en el presente informe) con la información de el(los) equipo(s) (o familia de equipos) que desee registrar. Además, deberá adjuntar toda la información solicitada en el mismo. Una vez que la información de registro sea entregada por el solicitante, ésta será evaluada inicialmente por la SEC sólo respecto a la marca y modelo de los productos. A través de la información recopilada en este Estudio en relación a certificación de equipos y normativa a utilizar en los protocolos de ensayo, la SEC comprobará si los productos cumplen con las exigencias que establezca la Superintendencia, principalmente en lo que se refiere al cumplimiento de ensayos mínimos que aseguren la calidad de los equipos. La SEC entonces resolverá la inclusión o no de la marca y modelo de dichos productos a la base de datos del registro. La verificación de la documentación se detalla más adelante. Los resultados de esta evaluación previa resultado de la comparación entre la proporcionada por el solicitante y la información que posea la SEC, son las siguientes: De contar el solicitante con certificaciones y documentos que demuestren que sus equipos cumplen con los ensayos y certificaciones que establezca la SEC, la Superintendencia incluirá en la base de datos del registro la marca y modelo del(os) equipo(s) que el solicitante desea incluir; la inclusión en el registro será por reconocimiento de ensayos (certificados) extranjeros y/o protocolos de ensayos de acuerdo a lo que establezca la superintendencia en base a las recomendaciones de este estudio. Para esto la SEC evaluará si cumple con el mínimo de ensayos

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

exigidos. Una vez incluidos en el registro y emitida la resolución, el solicitante deberá presentar los antecedentes a alguno de los Organismos de Registro autorizados por la SEC, quienes aplicarán el protocolo establecido por la Superintendencia para la inclusión en la base de datos del registro de todos los equipos (de la marca y modelo autorizados por la SEC) que el solicitante quiera incluir, individualizados por número de serie. Si así lo establece, en base a los estándares mínimos que deben cumplir los equipos, la SEC podrá solicitar la ejecución de nuevos ensayos ya sea en Chile (dependiendo de la capacidad de los laboratorios) o bien en el extranjero para incluir los equipos en el registro. De no contar con la documentación suficiente, el solicitante no podrá optar al registro a hasta que realice los ensayos a sus equipos que le permitan cumplir con las exigencias que establezca la superintendencia. Una vez que el organismo de registro emita una resolución positiva para el producto, deberá completar la base de datos del registro donde se individualice al equipo por marca, modelo y números de serie de la partida completa que el solicitante quiera registrar. La forma en cómo estos Organismos registren la partida completa que el fabricante (importador) desee registrar, será recomendada en este Estudio, de acuerdo a los protocolos de ensayo que se estimen convenientes a aplicar en Chile; entonces, el Organismo de Registro estará encargado de completar la información en la base de datos. Una vez registrado(s) el(os) equipo(s) el Servicio de Impuestos Internos podrá verificar los CS y DA en la base de datos del registro e incluir la información asociada a la instalación y subsidio una vez que la empresa constructora solicite acceder al beneficio tributario. Cabe señalar que el registro de los equipos solares es voluntario y depende de la intención del solicitante por comercializar sus productos en el marco de esta ley; este registro no impide ni regula la comercialización en otro tipo de proyectos. 9.3.1 Verificación de la información entregada por el solicitante. La información proporcionada por el solicitante del registro deberá contener a lo menos uno de los siguientes documentos: Certificado de Conformidad emitido por una organismo de certificación o Certificado de Marca Solarkeymark. En cualquier caso, la SEC se reserva el derecho de solicitar documentación adicional, como el certificado del laboratorio y/o el Informe de Ensayos (Test report).

DEUMAN

173

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Para verificar la información de dicha documentación se propone lo siguiente: Certificado de Conformidad: El otorgamiento del Certificado de Conformidad significa que el producto es emitido cuando este ha superado los ensayos por un laboratorio reconocido bajo la norma correspondiente, cuyos resultados han sido certificados. En la Figura 67 se muestra un ejemplo de documento de marca de conformidad.

Figura 67. Ejemplo de certificado de Marca de Conformidad.

DEUMAN

174

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Para verificar la información proporcionada por el solicitante se debe: Verificar que el emisor del certificado está acreditado y que el organismo que lo acredita está adjunto como miembro de la IAF. Verificar que el certificado de conformidad está referida a la norma que se quiere “homologar” o aceptar, de acuerdo al producto que se quiere registrar. Verificar, a través del número de registro, la vigencia del certificado para la marca y modelo que se pretende registrar. A modo de ejemplo, para el certificado de la Figura 67, se debiera proceder de la siguiente manera: 1. Verificar que el organismo emisor, es decir, DIN CERTCO, se encuentra acreditado. Para ello se ingresa a la página web de la IAF (www.iaf.nu), sección IAF members y buscar, ya sea por país o por nombre el Organismo de Acreditación del país del Organismo Emisor del certificado. En este caso aparece para Alemania, la DAR (German Accreditation Council), que en este caso además aparece claramente identificado en el certificado de la Figura 67. Ingresado a la página web de DIN CERTCO (www.dincertco.de/de/index.html), es posible identificar que se encuentra acreditado y reconocido por la DAR (ver Figura 68). Indistintamente esto se puede verificar en la página de DAR o bien mediante el link que se muestra en la Figura 68 como “For our scope of accreditation, please click here”.

Figura 68. Acreditación DAR en la página de DIN CERTCO.

2. En este caso se debe verificar que el producto que se quiere registrar es un colector solar, bajo las normas 12975-1:2006-06; 12975-2:2006-06; Specific CEN KEYMARK Scheme Rules for Solar Thermal Products (Edition 2003-01). 3. Verificar la vigencia del certificado. Para ello, en la página de DIN CERTCO existe un link de “Certificates and Registrations”. Ingresando allí, es posible buscar el certificado, proporcionado por el solicitante, por el número de que aparece en la

DEUMAN

175

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

parte inferior del documento. En este caso: Registration No: 011-7S504 R. Una vez digitado este número, aparece en pantalla lo siguiente:

,donde se verifica que el modelo NCS-58-30 de la compañía Wuxi tiene un certificado válido hasta el 31 de Agosto del año 2013. Solar Keymark: La Figura 69 muestra un ejemplo de la página principal de un certificado de sello Solarkeymark para un colector solar.

DEUMAN

176

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Figura 69. Ejemplo hoja 1 certificado Solarkeymark para Colectores Solares.

Para el caso específico de la homologación de este certificado, es importante verificar que la información provista por el solicitante se condice con la información proporcionada en la página web de Solarkeymark. Dicha página cuenta con una base de datos de colectores certificados bajo este sello, por lo que de manera fácil es posible verificar si el certificado es auténtico o no. En el caso del ejemplo de la Figura 69, el producto corresponde a un colector solar de la empresa 9 REN ESPAÑA SL cuyo nombre de referencia es “5000 S”.

DEUMAN

177

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Ingresando a la página de la Solar Keymark es posible descargar el mismo certificado. Para contrastar la información presentada en el certificado emitido por el solicitante, es posible verificar los laboratorios y organismos de certificación a través de las siguientes páginas, y así asegurar que sus organismos acreditadores pertenecen a la ILAC e IAF, respectivamente: http://www.estif.org/solarkeymark/reglabs.php (Laboratorios) http://www.estif.org/solarkeymark/empcert.php (Organismos de Certificación) Informe de ensayos (Test Report): En la Figura 70 se muestra un ejemplo de la página principal de un informe de ensayos.

DEUMAN

178

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Figura 70. Ejemplo de página principal Informe de Ensayos.

Si bien en la figura anterior es posible identificar que el organismo acreditador del laboratorio se encuentra adjunto a la ILAC, es necesario verificar dicha información. Para esto, basta con ingresar a la página del ILAC (www.ilac.org) y verificar que el organismo acreditador del laboratorio se encuentra como signatario a través del link “ILAC MRA and Signatories”.

DEUMAN

179

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Para el caso del ejemplo de la figura, el laboratorio ISFH pertenece a Alemania, donde aparecen como organismo de acreditación de laboratorios de ensayos el Deutsche Gesellschaft für Akkreditierung mbH (DGA) 40. En este caso, ingresando a la DAP y luego derivados a la DAR, es posible mediante una búsqueda identificar el laboratorio ISFH como se muestra en la siguiente captura de pantalla:

Luego de esto, la SEC deberá revisar el informe de ensayos para verificar que cumple con los ensayos mínimos que se exigirán y que los colectores a registrar corresponden al año de producción y series que se indican en el documento de ensayos. En cualquier caso, se recomienda que si existe alguna duda por parte de la SEC sobre el origen del equipo o bien su calidad (y en definitiva sobre cualquiera de los documentos presentados por el solicitante), ésta se reserve el derecho de exigir que el certificado venga respaldado por algún otro documento, de acuerdo a la siguiente combinatoria: Certificado de conformidad más Test report; Certificado Solar Keymark más Test Report o bien copia anexa que el laboratorio emite junto con el certificado solarkeymark. Estructura de la propuesta de registro de Colectores Solares y Depósitos Acumuladores El registro contempla cinco (5) ítems, cuyo propósito es la descripción tanto del producto, como de quien lo solicita. Además, la recopilación de información técnica y normativa, resultará de gran utilidad para la retroalimentación sobre nuevos productos importados así como de posibles nuevas tecnologías.

40

El cual a su vez se formó de la fusión del DAP, DACH y DATech.

DEUMAN

180

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

La descripción de cada ítem es la siguiente: Información del solicitante Información de quien solicita el registro. De esta forma, se podrá asociar el producto con el fabricante o importador. La información de contacto servirá para remitir las distintas resoluciones. Por otra parte, se requerirá los antecedentes que identifiquen legalmente al solicitante. Identificación del producto En este ítem, se realiza la identificación técnica y comercial del producto, con el objeto de poder distinguir qué producto es el que se incluirá específicamente en el registro, distinguiéndolo por su marca, tipo, modelo, entre otros, así como el país de origen, procedencia. Éste ítem se debe completar para cada tipo de equipo (que se distinguen por marca y modelo), en la misma hoja del ítem de características técnicas del producto. Nómina de equipos, certificados e informes de ensayo El solicitante debe ingresar la nómina de los productos que desea ingresar al registro, de acuerdo a los equipos identificados en el punto anterior. Características técnicas del producto Este ítem proporciona información técnica del producto. Parte de esta información servirá para determinar si la memoria de cálculo cumplirá con la demanda energética proyectada y como información de registro para los OR. Antecedentes de la instalación, operación y mantención Se refiere a la información técnica del producto, que permita una clara comprensión de su funcionamiento, instalación y uso, así como cualquier tipo de información de mantenimiento en caso de que se requiera. Check list de Ensayos Como una forma de revisar y siempre mantenerse al tanto de los ensayos que se realizan en Chile y en el extranjero a estos equipos, se pretende mantener un registro de cuáles son los ensayos a los que son sometidos los productos que ingresan o se fabrican en el país, para así complementar el registro no solo de los productos, sino también de los laboratorios con capacidad de realizar las pruebas en Chile. Este documento no debe ser completado por el solicitante y es de exclusivo uso de la SEC.

DEUMAN

181

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Esta información será relevante para los organismos de registro, debido a que, de acuerdo a la información recopilada en este estudio, una misma certificación puede tener distintas variantes, debido a que algunos ensayos (dependiendo de la norma) son opcionales, es decir, dos productos con la misma certificación pueden estar sometidos a más o menos ensayos, dependiendo de lo que se haya solicitado o bien dependiendo de cómo se utilizará el equipo. El resultado del registro deberá especificarse y remitirse al solicitante, indicando claramente la marca, modelo, organismo emisor del certificado de los equipos autorizados. Además, debe especificar los procedimientos aplicables para completar el registro de los equipos. Propuesta de documento final de registro de CST y DA A continuación se presenta la propuesta de documento final de registro de CST y DA, considerando la información que la empresa que importa los equipos solares debe presentar a la SEC como al Organismo de Registro (OR). La propuesta está basada en tres hojas que incluyen:      

Información del solicitante Identificación del producto Nómina de equipos, certificados e informes de ensayo Características técnicas del producto Antecedentes de la instalación, operación y mantención Check list de Ensayos

Información de la empresa y el contacto de ésta: Corresponde a los datos de la empresa y la persona que se identificará como contacto de ésta. El formato es compatible para presentación ante la SEC y el OR. Sin embargo, los campos “Número de resolución” y “Fecha de Resolución” no deben ser completados para la presentación de los antecedentes ante la SEC. Identificación del producto(s): Corresponde a las características mínimas para la inclusión de un producto en el registro en la primera instancia de revisión ante la SEC. El formato es compatible tanto en la presentación ante la SEC como el OR, salvo que ante la SEC el importador no debe completar los campos con los números de serie. En la identificación del producto se ha agregado el campo “procedencia” como una forma de facilitar el análisis de las acreditaciones y/o certificaciones de los equipos. Por ejemplo, un colector Israelí (país de origen), puede provenir de un país de Europa y por lo tanto, haber pasado por otras certificaciones distintas a las de su país de origen. Información Técnica: Corresponde a la información técnica de los equipos que serán incluidos en el registro de CS y DA. Además de esta información, se deben adjuntar todos aquellos documentos que permitan la inclusión de dichos equipos en DEUMAN

182

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

el registro, los cuales serán determinados por la SEC a través de las recomendaciones de este estudio (test reports, certificaciones, certificado Solar Keymark, otros). Se han incluido algunos campos en la información técnica del producto, los cuales tienden a clarificar ciertos aspectos que se detallan a continuación: Dimensiones (CS): Sólo para que en la verificación y/o inspección se identifiquen claramente las dimensiones de los colectores con los declarados en marca y modelo de éstos (fácilmente identificables en algunas páginas web de los proveedores) Superficies total, abertura y absorción (CS): En algunas ocasiones dichas áreas (nomenclatura) tienden a producir confusión incluso para quien realiza la digitación en los cálculos, por lo que se recomienda que el importador identifique claramente cada una de las áreas. Tratamiento superficial interno y externo (DA): Sólo para verificar los tratamientos superficiales a los cuales fueron sometidos los DA, lo que puede influir su desgaste, coeficiente de pérdida u otros. Propuesta de registro de colectores solares y depósitos acumuladores Objetivo El presente informe, en el marco del estudio “COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES”, tiene por objeto establecer los requerimientos de información necesarios para el registro de colectores solares y estanques acumuladores que se importan o bien se fabrican en el país. El registro permitirá cumplir lo establecido dentro del proyecto de Ley que se está tramitando en el Congreso Nacional, denominada “Establece una franquicia tributaria respecto de sistemas solares térmicos” (en adelante “la Ley” o “proyecto de Ley”), la cual incorpora una franquicia tributaria a los sistemas solares térmicos. En el desarrollo del estudio, esta propuesta se irá modificando y perfeccionando de acuerdo a la retroalimentación de información proporcionada, a través fichas técnicas (preparadas por Deuman), por todos los involucrados en dicho estudio (fabricantes, importadores, etc.). Además, será complementada con la propuesta de inspección y algunas observaciones respecto de los laboratorios presentes en el país. Propuesta de documento final de registro de sistemas termosolares A continuación se especifican los documentos que deben ser enviados a la SEC y los documentos que el solicitante debe enviar a los Organismos de Registro.

DEUMAN

183

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Documentación a enviar a la SEC a) Información del Solicitante

Información de la Empresa Número de Resolución 41 Fecha Resolución41 Tipo

dd/MM/yyyy

Importador

Fabricante Nombre o Razón Social Rol Único Tributario Domicilio postal

Tipo de calle

Nombre de la calle

Número

Región

Provincia

Comuna

Block

Departamento

Teléfono

Información del Contacto Nombre Rol Único Tributario Domicilio postal

Tipo de calle Región

Nombre de la calle Provincia

Número Comuna

Block

Departamento

Teléfono E-Mail de contacto

41

No debe ser completada por el solicitante en la información enviada a la SEC

DEUMAN

184

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

b) Identificación del(os) producto(s) Tipo de Producto Marca Modelo Norma País de Origen Procedencia Nombre OC Superficie Colector [m2]

del

Eficiencia Colector Coeficiente global de pédida de calor Volumen Acumulador 12 13

Además, adjuntar los siguientes requerimientos 42 para cada producto diferenciado por marca y modelo: Informe de los resultados de los Ensayos realizados (Test report) Certificado de tipo, Marca de Conformidad y Sello − Documentos que acrediten que los organismos o laboratorios respectivamente − Información asociada a la Solar Keymark

42

están

registrados

en

IAF

o

ILAC

La SEC se reserva el derecho a solicitar nuevos documentos que estime conveniente, según corresponda.

DEUMAN

185

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

d) Información Técnica 43 Colectores Solares Térmicos Marca del Colector

Modelo de Colector

Tipo de Colector (Plano, Tubos al Vacío, integrado, otro) Dimensiones Superficie Superficie Superficie Absorción Abertura Total

y

presión

mm x mm x mm [m2] [W/m2k]

Factor pérdidas Uloss Temperatura que soporta

Tipo Certificación

máximas

[°C] [Bar]

Eficiencia óptica Eta 0 Rango de temperaturas y presiones de trabajo

Depósitos Acumuladores Marca del Acumulador Material acumulador

Modelo del acumulador

Tratamiento sup. interno

Tratamiento sup. interno

Volumen (capacidad) Tipo de Certificación Diámetro Temperatura y presión máximas que soporta

[L] [m]

Sistema de prevención contra la legionelosis

43

[Bar] Min [Bar] Max

Peso en Vacío Altura Total

[Kg] [m]

Conductividad térmica aislante

[W/(m*K)]

[°C] [Bar]

Tipo de Aislante Espesor aislante

[°C] Min [°C] Max

[mm]

Completar para cada modelo y marca a registrar

DEUMAN

186

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

f) Check list de ensayos 44

44

Colector Solar Térmico

Ensayos Presión Interna Resistencia a la alta temperatura Exposición Choque térmico externo Choque térmico interno Penetración de lluvia Resistencia a heladas Carga mecánica Resistencia al impacto Inspección Final Rendimiento térmico en estado estacionario y cuasi dinámica

Sistemas Solares Térmicos Prefabricados

Producto a ensayar

Protección contra heladas Protección contra sobretemperaturas Resistencia a la presión Contaminación del agua Protección contra rayos Equipos de Seguridad Etiquetado Rendimiento térmico Protección contra flujo invertido Documentación para el usuario

Certificación

Norma/ Procedimiento

Laboratorio

Obs.

Sólo como control interno para la SEC

DEUMAN

187

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Ensayos

DEUMAN

Deteminación de los parámetros del acumulador mediante identificación de parámetros

Depósitos Acumuladores

Determinación de la capacidad térmica, coeficiente global de pérdidas de calor del acumulador entero y el coeficiente de pérdidas de transferencia de calor de intercambiadores de calor sumergidos mediante balances analíticos de energía y potencia

Producto

Certificación

Ensayo A

Determinación de la capacidad térmica y el coeficiente global de pérdidas de calor en operación del acumulador entero sin conexiones de tuberías

Ensayo AP

Determinación del coeficiente global de pérdidas de calor en reposo del acumulador entero con tuberías

Ensayo H

Determinación del coeficiente de transferencia de calor de intercambiadores de calor sumergidos

Ensayo C

Determinación del volumen del acumulador, el coeficiente de transferencia de calor del intercambiador de calor inferior y la estratificación térmica durante la descarga

Ensayo S

Determinación de la estratificación térmica durante la descarga con "alto"caudal

Ensayo L

Determinación del coeficiente global de pérdidas de calor del acumulador entero en reposo

Ensayo NiA

Determinación de la potencia de transferencia de calor de intercambiador(es) de calentamiento

Ensayo EiA

Determinación de la posición y longitud del elemento(s) eléctrico(s) de calentamiento

Ensayo Nia y ensayo NiB grupo 1 y 3; Ensayo NiA y NiB grupo 2 y 4; Ensayo EiA y EiB

Determinación de la degradación de la estratifcación térmica en reposo

Norma/ Procedimiento

Laboratorio

Obs.

188

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Documentación a enviar al OR a) Información del Solicitante

Información de la Empresa Número de Resolución Fecha Resolución Tipo

dd/MM/yyyy

Importador

Fabricante Nombre o Razón Social Rol Único Tributario Domicilio postal

Tipo de calle

Nombre de la calle

Número

Región

Provincia

Comuna

Block

Departamento

Teléfono

Información del Contacto Nombre Rol Único Tributario Domicilio postal

Tipo de calle Región

Nombre de la calle Provincia

Número Comuna

Block

Departamento

Teléfono E-Mail de contacto Adjuntar los siguientes requerimientos: −

Resolución SEC sobre marca y modelo del o los equipo(s) a registrar

DEUMAN

189

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

b) Identificación del(os) producto(s) Tipo de Producto Marca Modelo Norma País de Origen Procedencia Nombre OC Superficie Colector [m2]

del

Eficiencia Colector Coeficiente global de pérdida de calor Volumen Acumulador c) Nómina de equipos 45 Números de Serie

Números de Serie

Números de Serie

Números de Serie

Números de Serie

1 2 3

Además, adjuntar los siguientes requerimientos 46 para cada producto diferenciado por marca y modelo: Informe de los resultados de los Ensayos realizados (Test report) Certificado de tipo, Marca de Conformidad y Sello − Documentos que acrediten que los organismos o laboratorios respectivamente − Información asociada a la Solar Keymark 45 46

están

registrados

en

IAF

o

ILAC

Completar tantas filas como sea necesario. La SEC se reserva el derecho a solicitar nuevos documentos que estime conveniente, según corresponda.

DEUMAN

190

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

d) Información Técnica Colectores Solares Térmicos Marca del Colector

Modelo de Colector

Tipo de Colector (Plano, Tubos al Vacío, integrado, otro)

Tipo Certificación

Dimensiones

mm x mm x mm

Superficie Absorción

Superficie Abertura

Superficie Total [W/m2k]

Factor pérdidas Uloss Temperatura que soporta

y

presión

[m2]

máximas

[°C] [Bar]

Depósitos Acumuladores Marca del Acumulador Material acumulador

presión

[L]

máximas

Tipo de Aislante Espesor aislante Sistema de prevención contra la legionelosis

DEUMAN

[°C] Min [°C] Max [Bar] Min [Bar] Max

Tratamiento sup. interno

Volumen (capacidad) Tipo de Certificación Diámetro y

Rango de temperaturas y presiones de trabajo Modelo del acumulador

Tratamiento sup. interno

Temperatura que soporta

Eficiencia óptica Eta 0

[m] [°C]

Peso en Vacío Altura Total

[Kg] [m]

Conductividad térmica aislante

[W/(m*K)]

[Bar] [mm]

191

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

9.4 Procedimiento que deberá aplicar la SEC para el reconocimiento de los certificados emitidos en el extranjero de los colectores solares y depósitos acumuladores

Para la definición del procedimiento para el reconocimiento de los certificados emitidos en el extranjero de los colectores y depósitos acumuladores, se ha usando como documento de referencia el D.S. Nº 298. Al respecto, se sugiere tratar la certificación de los productos (CS y DA) de acuerdo a lo establecido para los sistemas del tipo 6, Especiales, Código 061. Para ello, los interesados en comercializar productos que cuenten con certificados emitidos en el extranjero podrán optar al registro presentando ante la Superintendencia sin excepción, y de acuerdo al documento de registro, los siguientes antecedentes:

47

•

Identificación del solicitante: Nombre o razón social, Rut y domicilio. En el caso de ser persona jurídica, certificado de vigencia de la sociedad y nombre y Rut del representante legal y documento que acredita su personería.

•

Nómina de los productos cuya certificación se pretende reconocer.

•

Individualización del organismo de certificación que emite el certificado extranjero.

•

Documento que acredite que el organismo de certificación que emite los certificados, cuenta con las competencias requeridas para certificar los productos.

•

El organismo de acreditación debe ser signatario del acuerdo multilateral de reconocimiento del Foro Internacional de Acreditación (IAF: International Accreditation Forum).

•

Copia del informe de ensayo 47 que señale claramente que el CS cumple con los siguientes ensayos contemplados tanto en la Norma Europea EN 12975-2 o la ISO 9806-1 o la Norma NCh 3096/2.

Eventualmente puede ser más de un informe de ensayo, realizado en el exterior o al interior del país, pero la suma de los mismos deberá equivaler a los ensayos requeridos.

DEUMAN

192

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Orden 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Ensayo Presión interna Resistencia al sobrecalentamiento Exposición Choque térmico externo Choque térmico interno Penetración de lluvia Resistencia a heladas Presión interna (reensayo) Carga mecánica Rendimiento térmico Resistencia al impacto Inspección final

Nota: El laboratorio de ensayo reconocido en su país de origen debe cumplir con la norma UNE-EN ISO/IEC 17025. Esta misma norma deberá ser cumplida por los laboratorios nacionales. Copia del informe de ensayo 48 que señale claramente que el DA cumple con los siguientes ensayos contemplados tanto en la Norma Europea UNE-ENV 129773 o la Norma NCh 3088/3. Orden 1 2 3 4 5 6 7 8 9

48

Ensayo Determinación de la capacidad térmica y el coeficiente global de pérdidas de calor en operación del acumulador entero sin conexiones de tubería. Determinación del coeficiente global de pérdidas de calor en reposo del acumulador entero con tuberías Determinación del coeficiente de transferencia de calor de intercambiadores de calor sumergidos Determinación del volumen del acumulador, el coeficiente de transferencia de calor del intercambiador de calor inferior y la estratificación térmica durante la descarga Determinación de la estratificación térmica durante descarga con “alto” caudal Determinación del coeficiente global de pérdidas de calor del acumulador entero en reposo Determinación de la potencia de transferencia de calor de intercambiador(es) de calor auxliar(es) Determinación de la posición y longitud del elemento(s) eléctrico(s) de calentamiento Determinación de la degradación de la estratificación térmica en reposo

Eventualmente puede ser más de un informe de ensayo, realizado en el exterior o al interior del país, pero la suma de los mismos deberá equivaler a los ensayos requeridos.

DEUMAN

193

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Evaluados los antecedentes y determinado que las normas o especificaciones técnicas presentadas se ajustan a las establecidas en los protocolos nacionales, la Superintendencia emitirá una resolución en la cual se especifique la identificación del organismo emisor de los certificados extranjeros, el listado de productos autorizados a certificar y las normas o especificaciones técnicas aplicables a cada producto. Dicha Resolución será requisito esencial para la posterior emisión del certificado que establece la conformidad del lote, por parte del organismo de certificación. Para emitir el certificado de aprobación, el organismo de certificación nacional deberá validar que el importador le entregue a lo menos los siguientes antecedentes: • •

Copia de la resolución emitida por la Superintendencia Manual de uso, mantenimiento e instalación del producto, según corresponda, en idioma español.

Presentada la solicitud por el fabricante (importador) en los términos señalados anteriormente, el organismo de certificación verificará que el certificado se encuentre vigente y que esté amparado dentro del alcance de la Resolución emitida por la Superintendencia, debiendo constatar además, que el organismo emisor del certificado mantiene la acreditación. Una vez verificado el cumplimiento de dichas condiciones, se realizará los ensayos a los productos de acuerdo al protocolo reducido que les sea aplicable. Respecto de los productos importados, el procedimiento debiera ser el siguiente: • • •

Verificación del certificado de origen Reconocimiento del certificado de conformidad de acuerdo a un listado que mantendrá la SEC de acuerdo a Organismos de acreditación internacionalmente reconocidos. Realizar un protocolo de ensayo reducido que permita verificar e inspeccionar daños en el lote o partida de importación, así como verificar que todos los productos corresponden a la documentación presentada por el importador.

El protocolo de ensayo reducido debería contemplar los siguientes ensayos: Orden 1 2 3 4 5

DEUMAN

Ensayo Presión interna Resistencia al sobrecalentamiento Rendimiento térmico Resistencia al impacto Inspección final

194

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

En la Figura 71 se muestra gráficamente el esquema propuesto. Resolución; manuales Importador

Entidad de Certificación

Resolución

Documentos de registro

Aprobación

Supervisión

SEC Figura 71. Esquema resumido del proceso de reconocimiento de certificación extranjera.

Relación de laboratorios por países, norma y entidad certificadora En la Tabla 61 se muestra una relación de laboratorios ordenados por países, así como la entidad certificadora del laboratorio, según norma ISO EN 12075. Como podrá observarse en todos los casos, todas las entidades de certificación pertenecen al IAF y al ILAC. Al respecto, no existen otras organizaciones similares que agrupen a las entidades de certificación. Existen sellos, como Solarkeymark que es colocado a los equipos que son ensayados y certificados bajo la norma Europea y la SRCC que corresponde a las normas ISO y FSEC. En la Tabla 62 se muestra la relación de entidades certificadoras que típicamente certifican los resultados de los ensayos realizados por los laboratorios.

DEUMAN

195

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Tabla 61. Lista de laboratorios internacionales, entidades certificadoras de laboratorio y vinculo con el ILAC y IAF Entidad

Laboratorio

National Centre for Scientific Research - Demokritos

Laboratory of Testing and Development of Solar and other Energy Systems KIWA

Grecia

ISO 9806 / 1 y 2 ISO 9459-2 EN 12975-2 EN 12976-2

Holanda

EN 12975 EN 12976

Swedish Testing Research (SP)

Suecia

EN 12975-2 EN 12976-2

Arsenal Research

Austria

EN 12975-2

Ente per le Nuove tecnologie, l’Energia e l’Ambiente (ENEA) Eurofins Modulo Uno S.P.A.

Centro Ricerche della Casaccia

Italia

Eurofins

Italia

ISO 9806/1-2-3 ISO 9459/2 EN12975 – 2 EN12976 - 2 EN 12975-2 EN 12976-2

Parco Scientifico e Tecnologico del

Parco Scientifico e Tecnologico del

Italia

KIWA

Swedish Testing Research (SP)

National and Institute

Austrian Centers

Research

DEUMAN

National and Institute

País

Norma

EN 12975:2

Entidad certificadora de laboratorio

Miembro ILAC

IAF

Hellenic Accredtation System S.A.

Si

Si

Holanda: Dutch Accreditation Council (RvA) Italia: Sincert Alemania: TGA, DAP Inglaterra: UKAS Bélgica: BELAC Swedish Borrad Accreditation and Conformity Assessment (SWEDAC) Bundesministerium für Wirtschaft, Familie und Jugend Sistema Nazionale per L`Accreditamento di Laboratori (SINAL)

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Sistema Nazionale per L`Accreditamento di Laboratori (SINAL) Sistema Nazionale per L`Accreditamento di

Si

Si

Si

Si

196

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Lazio Meridionale

Lazio Meridionale (Pa.L.Mer)

Universität Stuttgart

Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik

Solartechnick Prüfung Forschung (SPF)

Solartechnick Prüfung Forschung (SPF)

TÜV Rheinland

TÜV Rheinland

Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems

Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems

Institut für Solarenergieforschu ng GmbH (ISFH)

Institut für Solarenergieforschu ng GmbH (ISFH)

Institut für ZukunftsEnergieSys teme (IZES)

Institut für ZukunftsEnergieSys teme (IZES)

Fundación CIEMAT

CENER-

Instituto Tecnológico Canarias (ITC) INETI

DEUMAN

de

Laboratorio de Captadores Solares Térmicos Instituto Tecnológico de Canarias (ITC) Laboratorio de Ensayo de Colectores Solares

Alemania

ISO 9459 / 2,4 y 5 EN 1295-2 EN 12976-2 EN 12977-3

Laboratori (SINAL) Servizio di Taratura in Ititalia Deutsches Akkreditierungsystem Prüfwesen GmbH (DAP) Swiss Testing

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Si

Alemania

EN 12975 EN 12976

Alemania

EN 12975-2 EN12976-2 EN 12977-3

Alemania

EN 12975-2 EN12976-2 EN 12977-3

Alemania

EN 12975-2 12976-2 EN 12977-3 ISO 9806/1-2-3

Alemania

EN 12975-2 EN 12976-2 EN 12977-3

España

EN 12975-2

DAP Deutsches Akkreditierungsystem Prüfwesen GmbH (DAP) DAP Deutsches Akkreditierungsystem Prüfwesen GmbH (DAP) DAP Deutsches Akkreditierungsystem Prüfwesen GmbH (DAP) DAP Deutsches Akkreditierungsystem Prüfwesen GmbH (DAP) Entidad Nacional de Acreditación (ENAC)

España

EN 12975-2

Entidad Nacional de Acreditación (ENAC)

Si

Si

Instituto Portugués de Acreditação (IPAC)

Si

Si

Portugal

EN 12975-2 EN12976-2

197

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Institute for Fuels and Renewable Energy - IPIEO

Laboratory for Solar Collectors Testing

Florida Solar Energy Centre

Florida Solar Energy Centre

Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais

DEUMAN

Green

Polonia

EN 12975-2

Polish Centre for Accreditation (PCA)

Si

Si

American Association for Laboratory Accreditation (A2LA)

Si

Si

EEUU

FSEC standards ISO 9806/1,2 ISO 9459/1, 2 y 5

INMETRO

Si

Si

Brasil

NBR10184 EN 12975:2006 ANSI / ASHRAE 2003 ANSI / ASHRAE 1980 RA1989 FSEC-GP-5-80 1985

9396Jan

198

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Tabla 62. Entidades Certificadoras de ensayos realizados por laboratorios. País

Entidad certificadora

Portugal

Associação para a Certificação de Produtos (CERTIF)

Alemania

DINCERTICO

Grecia

ELOT S.A.

Italia

ICIM (IT)

Suecia

SP Certification

Laboratorios típicamente certificados por las correspondientes entidades certificadoras Arsenal Research (Australia) CENER (España) Fraunhofer ISE (Alemania) INETI (Portugal) ITW/TZS (Alemania) Fraunhofer ISE (Alemania) Institut fûr Solartechnik SPF (Alemania) ISFH (Alemania) IZES (Alemania) TÜV Universität Stuttgart Demokritos ENEA Pa.L.Mer Eurofins Modulo Uno SP

9.5 Procedimiento que deberá aplicar el organismo de certificación y/o laboratorio de ensayos para verificar que los colectores solares y depósitos acumuladores cumplan con los requisitos técnicos establecidos para acceder al subsidio En la Tabla 63 se muestra el listado de normas analizadas y sus ensayos equivalentes. A continuación se describen brevemente el objetivo de cada uno de los ensayos y la importancia de los mismos. Resistencia a la presión interna El ensayo tiene como objetivo el determinar hasta que punto puede soportar las presiones previstas en la instalación. En este sentido, este ensayo es importante para garantizar la integridad de los sistemas hidráulicos del SST. Resistencia al sobrecalentamiento En ocasiones se puede producir que el colector quede expuesto a la radiación solar sin ningún líquido en su interior, por lo cual es necesario realizar este ensayo para verificar su resistencia.

DEUMAN

199

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

De exposición En este caso, el colector es sometido a condiciones de funcionamiento que típicamente se podrían producir (días calurosos con lluvia, entre otros), por lo cual este ensayo es importante. Choque térmico externo En Chile muchas ciudades se caracterizan por tener días calurosos y que al mismo tiempo estén acompañados de lluvia, por lo cual se hace necesario verificar que los colectores solares soporten esta condición. Choque térmico interno Otro caso que se puede producir, es la entrada de agua fría al colector en días calurosos y soleados, para lo cual también el colector deberá funcionar sin mayor dificultad. Penetración de lluvia Tiene como fin determinar hasta qué punto los colectores son sustancialmente resistentes a la penetración de la lluvia, cualquier tipo de penetración perjudicará de forma importante el rendimiento del colector. Resistencia a heladas Tiene como fin determinar la capacidad de soportar las heladas y ciclos de congelación/deshielo de los colectores, de igual forma este hecho puede producirse en varias regiones de Chile. Presión interna (reensayo) Tiene como fin verificar que después de los ensayos realizados, el colector soporte la presión prevista en la instalación. Carga Mecánica Son una serie de ensayos para determinar hasta que punto la cubierta del colector es capaz de resistir carga de presión positiva debido al efecto de nieve y viento, para presiones externas o internas. Resistencia al impacto El objetivo del ensayo es determinar hasta que punto el colector puede soportar los efectos de impactos pesados causados por granizos.

DEUMAN

200

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Rendimiento térmico Tiene como objetivo definir el rendimiento del colector, parámetro importante de calificación del mismo. Inspección final Se verifica básicamente el estado final del colector solar después de haber sido sometido a todas las pruebas.

DEUMAN

201

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Tabla 63. Normas analizadas y sus equivalencias para colectores solares.

CEN Europa ISO

-

ANSI ASHRAE

/

INN - Chile FSEC-EEUU NORMEXMéxico INDECOPIPerú INMETROBRASIL

IBNORCABolivia IRAMArgentina

DEUMAN

Colectores solares

UNE-EN 12975-2

X

X

X

X

X

X

X

X

Colectores solares

ISO 9806-2

X

X

X

X

X

X

X

X

Colectores solares

ANSI/ASHRAE 93

0

0

0

0

0

0

0

0

Colectores solares Colectores solares

NCh03096/2 102-05 NOM-008-SCFI1993

X X

X 0

X X

X X

X X

X 0

X 0

X

0

X

X

X

0

NTP 399.400. 2001

0

0

0

0

0

Portaria Nº 395

En proceso de modificación

APNB 676 – Parte 1

En proceso de modificación

Colectores solares y depósito acumulador

APNB 676 – Parte 2

En proceso de modificación

Colectores solares

210009

0

0

0

0

Colectores solares

210002

0

0

0

0

Colectores solares Colectores solares Colectores solares, sistemas integrados y depósitos acumuladores Colectores solares y depósito acumulador

X

Inspección final

Rendimiento térmico

Resistencia al impacto

Carga Mecánica

Presión interna (reensayo)

Resistencia a heladas

Penetración de lluvia

Choque térmico interno

Choque térmico externo

Norma

De exposición

Componente y/o SST al que se refiere la norma

Resistencia al sobrecalentamiento

Entidad Normativa

Resistencia a la presión interna

Ensayos

X

X

X

X

X

X

0

0

X

0

0 0

X 0

X 0

X X

0 0

0

X

0

0

X

X

0

0

0

0

0

X

0

0

0

0

0

X

0

0

0

0

0

0

0

0

X

0

202

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

9.6 Normas y equivalencias para ensayos de depósitos acumuladores En la Tabla 64 se muestran el listado de normas analizadas y sus ensayos equivalentes. A continuación se describen brevemente el objetivo de cada uno de los ensayos y la importancia de los mismos. Determinación de la capacidad térmica, coeficiente global de pérdidas de calor del depósito acumulador entero y el coeficiente de pérdidas de transferencia de calor de intercambiadores de calor sumergidos mediante balances analíticos de energía y potencia Del título del ensayo se desprenden los parámetros a evaluarse en el depósito acumulador ya sea mediante evaluaciones de laboratorio o mediante expresiones teóricas. Estos Parámetros con importantes para la caracterización del depósito acumulador. Determinación de los parámetros del depósito acumulador mediante identificación de parámetros Se llevan a cabo una serie de ensayos en un orden predefinido para determinar, entre otros:    

El volumen del depósito Coeficiente de transferencia de calor del intercambiador de calor Estratificación térmica durante la descarga Determinación del coeficiente global de pérdidas de calor del acumulador entero.

Parámetros que también son importantes y proporcionan información importante para calificar a los depósitos acumuladores.

DEUMAN

203

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Tabla 64. Normas analizadas y sus equivalencias para depósitos acumuladores. Ensayos Entidad Normativa

CEN Europa INN - Chile INMETROBRASIL

IBNORCABolivia

IRAMArgentina

DEUMAN

-

Componente y/o SST al que se refiere la norma

Depósitos acumuladores Depósitos acumuladores Colectores solares, sistemas integrados y depósitos acumuladores

Determinación de la capacidad térmica, coeficiente global de pérdidas de calor del acumulador entero y el coeficiente de pérdidas de transferencia de calor de intercambiadores de calor sumergidos mediante balances analíticos de energía y potencia

Determinación de los parámetros del acumulador mediante identificación de parámetros

UNE-EN 12977-3

X

X

NCh 3088/3

X

X

Norma

Portaria Nº 395

En proceso de modificación

Colectores solares y depósito acumulador

APNB 676 – Parte 1

En proceso de modificación

Colectores solares y depósito acumulador

APNB 676 – Parte 2

En proceso de modificación

Acumuladores térmicos

210003

0

0

204

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

9.7 Normas y equivalencias para ensayos de sistemas solares térmicos En la Tabla 65 se muestran el listado de normas analizadas y sus ensayos equivalentes. A continuación se describen brevemente el objetivo de cada uno de los ensayos y la importancia de los mismos. Protección al sobrecalentamiento Como en el caso del colector, también es importante cuando se evalúan lo sistemas compactos, el verificar que el SST opera sin dificultad cuando se presenta un sobrecalentamiento. Resistencia a la presión interna Este ensayo también es similar al del colector solar y tiene como fin determinar que el SST es capaz de soportar la presión interna a la que será sometido durante su funcionamiento. Equipos de seguridad Las pruebas que se realizan se refieren a verificar el funcionamiento de las válvulas de seguridad, líneas de expansión, de purga, entre otros, a fin de verificar que las protecciones indispensables funcionan correctamente. Rendimiento Térmico Como en el caso del colector y depósito acumulador, en los ensayos se prevén ensayos del SST en su conjunto para caracterizar su rendimiento térmico, parámetro relevante en la caracterización del SST. Capacidad del sistema solar más auxiliar para cubrir la carga Con este ensayo se procura determinar si el SST consigue cubrir la demanda de agua caliente exigido. Protección contra flujo invertido Se verifica que el sistema de protección funcione adecuadamente a fin de evitar pérdidas de energía. Seguridad eléctrica Se verifica que los dispositivos eléctricos en el SST se encuentren adecuadamente instalados y con las protecciones correspondientes para su uso en SST.

DEUMAN

205

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Tabla 65. Normas analizadas y sus equivalencias para SST.

INMETROBRASIL

DEUMAN

Rendimiento Térmico

Capacidad del sistema solar más auxiliar para cubrir la carga

Protección contra flujo invertido

Seguridad eléctrica

INN - Chile

Equipos de seguridad

ISO

Resistencia a la presión interna

CEN - Europa

Protección al sobrecalentamiento

Entidad Normativa

Norma

Ensayos

UNE-EN 12976-2 ISO 9459-1 ISO 9459-2 NCh3120/2.Of2008

X 0 0 X

X 0 0 X

X 0 0 X

X 0 0 X

X X 0 X

X 0 0 X

X 0 0 X

Componente y/o SST al que se refiere la norma

SST SST SST SST Colectores solares, sistemas integrados y depósitos acumuladores

Portaria Nº 395

En proceso de modificación

206

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

10. ANTECEDENTES PARA LA INSPECCIÓN DE LAS INSTALACIONES DE SISTEMAS SOLARES TÉRMICOS Cualquiera sea el tipo de inspección que se realice, el inspector debe tener pleno conocimiento de las generalidades y particularidades de un sistema solar térmico, debido a que se trata de un sistema que involucra, aparte de conocimientos en el área termosolar, aspectos de sistemas de tuberías, resistencia de las techumbres, electricidad en ambientes exteriores, etc. Anteriormente se mostraron las principales partes que componen un sistema termosolar; en este capítulo se mostrará el funcionamiento general de los sistemas termosolares, sin entrar en el detalle de la ingeniería que se desarrolla para cada caso en específico. 10.1 Descripción técnica de los sistemas solares térmicos A continuación se presenta la descripción técnica de los sistemas solares térmicos, así como la descripción del principio de funcionamiento de cada uno de los sistemas. 10.1.1 Principales componentes y principio de funcionamiento Se puede distinguir una amplia variedad de sistemas solares térmicos, los cuales dependen de la ingeniería que aplica cada empresa en la instalación de los sistemas antes mencionados. Sin embargo, éstos corresponden a variaciones de las configuraciones básicas de sistemas principales. Este tipo de instalaciones, en general, requieren el acoplamiento de varios sistemas: Colector Solar, Sistema de Almacenamiento, Sistema de distribución y Sistema de Medida y Control. Las funciones de estos sistemas se listan en la Tabla 66. Componentes de un SST y su finalidad.

Sistema Colector Sistema de Almacenamiento

Finalidad Captación de la energía solar Almacenar el agua caliente que viene de los colectores para su uso posterior Sistema de Distribución Transportar el agua caliente desde el colector al acumulador y de allí a los puntos de consumo Sistema de Medida y Control Poner en funcionamiento los distintos circuitos y los instrumentos de medición

DEUMAN

207

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Antes de continuar, se deben mencionar dos conceptos relacionados con la configuración de la instalación (ver Figura 72): Circuito primario y Circuito Secundario. Circuito primario: Circuito del que forman parte los colectores y las tuberías que los unen, en el cual el fluido recoge la energía solar y la transmite. Es el circuito en el cual se genera calor. Circuito Secundario: Circuito en el que se recoge la energía transferida del circuito primario para ser distribuida en los puntos de consumo.

Figura 72. Circuito primario y Secundario.

El principio de funcionamiento de los sistemas solares térmicos depende principalmente de la configuración de la instalación. Si bien el fenómeno termodinámico de captación de energía solar en el colector es el mismo para cada configuración, la distribución de sus componentes produce cambios en cómo esta energía es transferida al fluido final. Para describir el principio de funcionamiento de estos sistemas, se utilizará la clasificación de estas instalaciones, las que se describen a continuación.

DEUMAN

208

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

10.1.1.1

Clasificación por tipo de circulación

Esta clasificación se relaciona con el modo en que el fluido transporta a través del sistema primario y en particular dentro del colector. Se distinguen los sistemas de Circulación Natural (o también conocido como termosifón) y los Sistemas de Circulación Forzada. 10.1.1.1.1 Sistemas de Circulación Natural Se denominan sistemas de circulación natural a aquellos sistemas donde el fluido caloportador se mueve en el circuito primario por diferencia de densidades, debido a la diferencia de temperatura entre el fluido calentado (en el colector) y el agua de retorno éste. También se conoce como sistemas termosifón, haciendo referencia al fenómeno termodinámico de movimiento convectivo que se produce en los fluidos por diferencias de densidades, atribuible a un cambio en su temperatura. La Figura 73 muestra la configuración típica de este sistema.

Figura 73. Sistema de Circulación Natural.

El principio de funcionamiento de este sistema se basa, como se mencionó anteriormente, en la convección natural que se produce en el fluido por la diferencia de densidades entre el fluido caliente y el fluido frío. En el estado inicial, el fluido frío dentro del circuito primario, es calentado por la energía térmica que absorbe el colector solar. A medida que el fluido se calienta, éste comienza a ascender por el circuito debido a que las partículas de mayor temperatura poseen menor densidad. Este espacio es llenado por el

DEUMAN

209

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

agua fría en el ingreso del colector, produciéndose un movimiento continuo de agua caliente hacia el estanque y de agua fría hacia el colector. En circuito abierto (se explica más adelante), el agua caliente ingresa al depósito acumulador por la parte superior, produciéndose así una estratificación de la temperatura. Este movimiento del fluido se mantiene hasta que todo el volumen que pasa por el circuito primario es calentado. Algunas características importantes de este sistema, y como muestra la Figura 73, es que no necesita de una bomba para impulsar el fluido desde el estanque al colector. Sin embargo, el estanque debe estar separado a una cierta altura del colector (entre 30 a 70 cm.) para vencer las pérdidas de carga que se producen dentro del colector y el circuito de tuberías. Algunas ventajas de este sistema es que la instalación es simple, es un sistema fiable y de bajo costo; algunas desventajas son que necesita un control de situaciones extremas (temperaturas bajas o bien sobrecalentamiento en el circuito primario o estanque de acumulación según corresponda), escasa flexibilidad y difícil estratificación del depósito. Este sistema es indicado para pequeñas instalaciones de usuario único, principalmente en edificios existentes, ya que implica una escasa intervención de albañilería y obra civil. Las principales desventajas se basan en la ausencia de control del sistema; al no existir circulador ni otros actuadores, las temperaturas extremas y los periodos de escasa demanda y alta radiación suelen ser problemáticos en este tipo de instalaciones. Además el rendimiento obtenido por el sistema es menor al no regularse el flujo del fluido. Algunas variantes de este sistema se muestran en el ANEXO 8 Dependiendo de las condiciones de la instalación, estos sistemas se deben utilizar para instalaciones menores a 10 m2 de colector 49. 10.1.1.1.2 Sistemas de Circulación Forzada El principio de funcionamiento de este sistema es similar a los sistemas de circulación natural en cuanto a la forma de calentamiento del fluido caloportador. La diferencia radica en que la circulación del fluido se produce por el trabajo mecánico de la bomba de impulsión (de ahí el nombre “circulación forzada”), cuyo funcionamiento es regulado por el control de temperatura que censa éstas tanto en el colector como en el depósito acumulador. El funcionamiento de este sistema es gobernado principalmente por la demanda de ACS y es en general utilizado para edificios multifamiliares, 49

CTE-2006

DEUMAN

210

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

usuarios únicos de consumo medio y alto (hoteles, colegios, residencias…) y también para pequeños usuarios que tienen una demanda continua. La Figura 74 se muestra en sistema de circulación forzada. La configuración que se presenta muestra esquemáticamente la posición de los equipos en este sistema; en general, los colectores se encuentran ubicados por encima del estanque de acumulación, aunque esto no es imprescindible, ya que en sistemas con circulación forzada la posición relativa entre captadores y acumulador es irrelevante, ya que el trabajo de la bomba es el que realiza el movimiento del fluido a través del colector venciendo así las pérdidas de carga de la instalación..

Figura 74. Sistema de circulación forzada.

10.1.1.2

Clasificación por sistema expansión

Según el tipo de sistema de expansión se distinguen: Instalaciones de Circuito Abierto e Instalaciones de Circuito Cerrado. Esta clasificación describe la comunicación que tiene el sistema primario con la atmósfera. 10.1.1.2.1 Instalaciones de Circuito Cerrado Las instalaciones de circuito cerrado, son aquellas que resultan estancas a la atmosfera, quedando presurizadas y requiriendo de un vaso de expansión de tipo cerrado para compensar las dilataciones del fluido por los incrementos de temperatura. Este sistema permite trabajar a presiones bastante superiores a la atmosférica.

DEUMAN

211

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

10.1.1.2.2 Instalaciones de Circuito Abierto Las instalaciones de circuito abierto, son aquellas que tienen comunicación con la atmosfera a través del vaso de expansión que en este caso se considera abierto y que debe encontrarse ubicado por encima del conjunto de la instalación de modo que la presión de trabajo nominal del circuito viene dada por la diferencia de altura entre el vaso de expansión y el circuito. Este último sistema presenta numerosas desventajas frente a los circuitos cerrados, ya que al quedar comunicado con la atmosfera, la contaminación del fluido es más fácil y la capacidad de oxidación del mismo también se incrementa al poder disolver nuevo oxigeno en el mismo. Por otro lado la presión de trabajo será, por lo general inferior a la de un sistema cerrado, puesto que para poder elevar la presión del sistema 1 bar, es necesario ubicar el vaso de expansión 10 metros por encima de la instalación. Esta menor presión revierte en menores temperaturas de ebullición para el fluido, lo que implica mayor riesgo de sobretemperatura y de mal funcionamiento de la instalación. 10.1.1.3

Clasificación según sistema de intercambio

Clasificación basada en cómo se transfiere el calor del fluido al agua de consumo. 10.1.1.3.1 Directo Instalaciones en las que el agua de consumo circula por el panel solar y es a la vez el fluido de trabajo. Este sistema dificulta el aseguramiento de la calidad del agua de las instalaciones de consumo humano. Además resulta en un mayor nivel de corrosión en los circuitos primarios, ya que el agua que circula por estos circuitos se renueva continuamente y con ella el oxígeno disuelto en la misma con capacidad para corroer los equipos y tuberías. Además no permite la protección contra heladas mediante anticongelante. Sistemas de estas características destinados a ACS no están permitidos por ciertas reglamentaciones, por ejemplo, CTE-2006. 10.1.1.3.2 Indirecto Instalaciones en las cuales el fluido de trabajo está en un circuito cerrado y nunca entra en contacto con el agua destinada para consumo. Este fluido transmite el calor al circuito secundario mediante intercambiadores. 10.1.1.3.3 Indirecto con circuito intermedio

DEUMAN

212

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Este sistema es una variante del indirecto en el que se incluye un circuito de acumulación intermedio entre el circuito primario y el de consumo. Con este sistema se reducen los riesgos derivados de la proliferación de la bacteria legionela, ya que la acumulación solar, que en muchos casos se produce a temperaturas óptimas para la proliferación de dicha bacteria, no se realiza con agua de consumo, sino con un depósito de inercia. La principal desventaja de este sistema es que al existir un intercambio más de fluido el rendimiento del sistema y el tiempo de respuesta del mismo se reduce (Ver figura Figura 75).

Figura 75. Circuito indirecto con circuito intermedio.

10.1.1.4 Clasificación según la solución de integración con el sistema de energía auxiliar En esta clasificación sólo se nombrarán las soluciones más comunes. Para una descripción más detallada se recomienda consultar la bibliografía especializada sobre el tema. En primer lugar se realiza la clasificación en función del tipo de usuario este puede ser usuario único (viviendas unifamiliares, hoteles, hospitales, residencias,…) o usuario múltiple (viviendas en altura, oficinas distribuidas,…). En el caso de usuario único se puede realizar la siguiente clasificación: Solar y Auxiliar en línea. Esta configuración implica un calentamiento instantáneo en el sistema auxiliar, este se podrá realizar mediante caldera instantánea (generalmente modulante) o calentador instantáneo (ya sea eléctrico o a gas siendo este último el más recomendable). Ver figura.

DEUMAN

213

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Figura 76. Circuito solar y auxiliar en línea.

Solar y auxiliar en paralelo. Esta configuración requiere de dos acumuladores uno calentado mediante energía solar y otro mediante energía auxiliar o de un acumulador con doble sistema de calentamiento y alto grado de estratificación (esta estratificación se logra mediante una relación alturadiámetro grande h/d > 2). En este caso es necesario el uso de un acumulador con doble serpentín, uno en la parte baja del acumulador conectado al sistema solar y otro en la parte alta conectado al sistema auxiliar (Ver Figura 77).

Figura 77. Circuito solar y auxiliar en paralelo.

Solar y auxiliar en paralelo- tres circuitos. Esta configuración responde a la descrita en el apartado Indirecto con circuito intermedio En el caso de usuario múltiple se puede realizar la siguiente clasificación: Acumulación solar y auxiliar centralizada Acumulación solar centralizada que alimenta a una caldera a gas natural individual de tipo mixto modulante Acumulación solar centralizada que alimenta a termos eléctricos Acumulación solar distribuida que alimenta a una caldera a gas individual natural de tipo mixto modulante.

DEUMAN

214

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

10.1.1.5

Clasificación según distribución de los componentes

Esta clasificación se refiere a la distancia física que tienen los componentes principales entre sí. Se distinguen entonces los sistemas compactos y sistemas partidos (ver Figura 78).

a)

b) Figura 78. Sistemas de acuerdo a distribución de componentes. a) Sistema Compacto; b) Sistema partido.

10.1.1.5.1 Sistemas Compactos Corresponde a los sistemas en los cuales el colector, intercambiador (de ser sistema cerrado) y acumulador están montados en una misma unidad. 10.1.1.5.2 Sistemas Partidos Sistemas en los cuales existe separación física considerable de los elementos principales, generalmente en sistemas medio-grande. Con esto, además, se consigue una mejor integración arquitectónica Algunas de las variantes de los sistemas antes mencionados se pueden ver en el ANEXO 8.

DEUMAN

215

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

10.1.2 Generalidades del funcionamiento de los sistemas para ACS Los principales componentes de un sistema solar térmico se listan en la Tabla 67. Tabla 67. Principales componentes.

Componente Colector solar plano Colector solar tubos al vacío Depósito acumulador (presurizado) Intercambiador de calor en el circuito del colector (integrado en el depósito acumulador) Sistemas de tuberías Estación solar con bomba, manómetro, válvula de seguridad y vaso de expansión Controlador (termostato diferencial entre el colector y el depósito acumulador, límite de máxima temperatura de almacenamiento del depósito)

Figura 79. Esquema de una instalación de captación solar térmica para agua caliente sanitaria.

DEUMAN

216

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

La Figura 79 muestra una instalación típica de sistemas de agua caliente sanitaria, donde: AV T E EV FV M P LV RV

Purgador Sensor de Temperatura Vaso de expansión Válvula de sobrepresión Válvulas de llenado/vaciado Manómetro Bomba Válvula de cierre Válvula antirretorno

Una vez que el fluido en el colector sobrepasa la temperatura de acumulación (que es seteada según los requerimientos de temperatura de consumo), y por supuesto la temperatura del estanque es menor a la requerida, la bomba de impulsión es accionada por el control de temperatura, haciendo circular el fluido caliente hacia el depósito acumulador e ingresando agua a menor temperatura en el colector produciendo se la circulación forzada en el sistema. Cuando la temperatura del estanque llega al nivel de temperatura requerida, la bomba deja de funcionar. El sistema además posee los siguientes sistemas de seguridad y equipos auxiliares: •

Purgador de aire (AV), que tiene como función eliminar el aire del sistema primario durante el proceso de llenado y puesta en marcha hasta que la instalación queda libre de burbujas y bolsas en la instalación. En casos puntuales liberará el vapor, producido por el calentamiento del fluido caloportador a altas temperaturas, aunque esto no es muy recomendable ya que al enfriarse la instalación puede quedar despresurizada.

•

Válvula de sobrepresión (EV), que tiene como función aliviar el sistema una vez que, por altas temperaturas, éste ha alcanzado la presión máxima de trabajo para la cual fue diseñado.

•

Vaso de expansión (E), que tiene como función absorber las variaciones de volumen y las variaciones de presión asociados, que se producen en el sistema al aumentar la temperatura y así proteger los elementos principales como, por ejemplo, el colector. Además, permite que la instalación se mantenga dentro de los valores de presión establecidos tras altas temperaturas al evitar que la válvula de sobrepresión actúe constantemente.

DEUMAN

217

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

•

Válvula de llenado/vaciado, que tienen por objetivo el llenado o vaciado del fluido caloportador del sistema primario. Si esta se automatiza y se asocia a un grupo de presión se puede realizar un llenado vaciado automático.

•

Válvula antirretorno (RV), que tiene como función permitir el paso de agua desde la bomba al colector, pero impedir el retorno de agua caliente hacia la bomba, para evitar sobrecalentamientos excesivos en ésta. Cabe señalar que, a diferencia de los sistemas de circulación forzada, el estanque y el colector pueden estar a diferentes alturas, debido a que la bomba es la que origina el movimiento de fluido en el circuito. Por lo general los colectores se encuentran ubicados a un nivel más alto que el estanque, por lo que la válvula antirretorno impide el retorno del agua desde el colector hacia la bomba, por el efecto de la diferencia de altura.

10.1.2.1

Conexión entre colectores

La conexión entre colectores se puede realizar de 2 formas: en serie o en paralelo. • Conexión en serie La conexión en serie se aprecia en la Figura 80. En este caso, el fluido que es calentado en el primer colector pasa al segundo y así sucesivamente. Dada las características de la curva de rendimiento de los colectores solares, mientras menor es la diferencia de temperatura entre la entrada y el ambiente, menor es el rendimiento del colector, por lo que este sistema está diseñado para alcanzar altas temperaturas sacrificando el rendimiento del sistema.

Figura 80. Conexión en serie.

DEUMAN

218

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Si al realizar la conexión en serie de 2 colectores se ocupa el caudal recomendado para 1 colector, la temperatura de descarga será mayor que en el caso en que se conectan en paralelo. • Conexión en paralelo En la Figura 96 se muestra la configuración en paralelo.

Figura 81. Conexión en paralelo.

En este caso, el fluido que ingresa al primer colector lo hace a la misma temperatura que el fluido que ingresa al segundo colector. La unión en paralelo es simple, pero está limitada en el número de colectores que se pueden unir en paralelo. 10.1.2.2 Recomendaciones para los distintos tipos de conexiones entre colectores Existen algunas recomendaciones preliminares de acuerdo a las distintas conexiones entre colectores: No es recomendable conectar más de 6-10m2 en serie (el máximo dependerá de la insolación del emplazamiento de la instalación), salvo para usos a temperaturas superiores a 80ºC. En cualquier caso siempre que se pueda trabajar con colectores en paralelo es preferible a conectarlos en serie para mejorar el rendimiento del conjunto. El número máximo de colectores que se pueden conectar en paralelo, viene dado siempre por las especificaciones del fabricante Cuando se requiere la conexión de varios colectores, existen recomendaciones de las empresas instaladoras, relacionadas principalmente con fenómenos

DEUMAN

219

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

térmicos y físicos que ocurren no solo en este tipo de instalaciones, si no que en todas aquellas donde se trabaja con termofluidos. Estas recomendaciones están dirigidas básicamente a dos fenómenos físicos: pérdidas de carga hidráulica y dilataciones térmicas. Ambas situaciones no debieran generar ningún tipo de problemas cuando dichos fenómenos se consideran al momento de diseñar la instalación. Pérdidas de carga hidráulica: Se produce cuando un fluido pasa a través de ciertos “obstáculos” que hacen que éste pierda energía. En general, un fluido pierde energía a través de su paso por la tubería (depende de la rugosidad de ésta) y por cambios de direcciones y otro tipo de pérdidas singulares (codos, válvulas, equipos, entre otros). De este modo, el fluido también perderá energía (presión) al pasar por cualquier colector, y dependerá de las características constructivas de éste. La pérdida de carga en el colector se encuentra especificada en sus respectivos manuales y depende principalmente de la velocidad del fluido dentro del colector. En una conexión en serie, la pérdida de presión aumenta a medida que el fluido caloportador pasa sucesivamente por cada uno de los colectores. Esta pérdida debe ser compensada por la bomba de impulsión para asegurar el caudal mínimo de la instalación para una mejor transferencia de calor y adecuarse a las condiciones de diseño. Por otra parte, si se tiene varios colectores en serie, siempre en el último colector el fluido tendrá menos energía, lo que se traduce en menos velocidad y por consiguiente un alto riesgo de formar vapor. Por estas razones, los instaladores y fabricantes recomiendan cierta cantidad de colectores conectados en serie, que depende de la pérdida de carga, lo que debe ser considerado en el diseño de la instalación. Finalmente, uno de los riesgos evidentes de cualquier conexión en serie, es la pérdida de uno de los equipos, lo que produce la interrupción inmediata de todo el sistema. En una conexión en paralelo, pueden ser compensadas de mejor forma. Sin embargo, hay que asegurarse que en cada una de las líneas que corren en paralelo, se produzca la misma pérdida, es decir, en cada línea el fluido caloportador realice el mismo recorrido según el principio de Tichelmann 50. Si la instalación no se realiza de acuerdo a dicho principio, la temperatura del fluido a la salida de cada línea será distinta, obligando a instalar en el sistema caudalímetros/válvulas reguladoras del ramal (línea) para la regulación individual de cada colector. Dilataciones térmicas: Se refiere al aumento de longitud de una tubería por un aumento de su temperatura (en este caso por el aumento de temperatura

50

Principio por el cual la configuración de la instalación hace que el fluido realice siempre el mismo recorrido de vuelta al circular por cada uno de los paneles.

DEUMAN

220

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

interno por el fluido caloportador o bien por exposición directa al sol). Esto se muestra en la Figura 82.

Figura 82. Esquema de la dilatación térmica lineal en una tubería.

En ambos casos, tanto en configuraciones en paralelo o en serie, este fenómeno debe ser considerado. Sin embargo, existen recomendaciones de los fabricantes e instaladores respecto del número de colectores instalar, cuyo límite son las dilataciones térmicas que no son absorbidas por la instalación propiamente tal. Las dilataciones térmicas que no sean absorbidas producirán un esfuerzo mecánico adicional en los elementos empotrados, por lo que se puede producir ruptura de elementos (tuberías, colectores, juntas, etc.). Esto obliga a instalar dispositivos que absorban dicha dilatación como arcos, liras o juntas de dilatación, las que se muestran, en un ejemplo de sistema de aire comprimido, en la Figura 83.

Figura 83. Elementos de dilatación.

Esta situación es más crítica en circuitos en serie, debido a que el fluido, a medida que pasa por cada uno de los colectores, aumenta su temperatura

DEUMAN

221

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

sucesivamente (la temperatura de salida del primer colector corresponde a la entrada de temperatura del colector siguiente y así sucesivamente). 10.1.2.3

Orientación e inclinación de los colectores

La orientación de los colectores determina la cantidad de radiación solar aprovechable. Esta cantidad es maximizada orientando los colectores hacia el norte geográfico, en el hemisferio sur. El norte geográfico está ubicado 4° a la derecha del norte magnético. Debido a las variaciones durante el año, la inclinación óptima del colector también varía, como se observa en la Figura 84.

Figura 84. Variación anual de inclinación de los colectores.

Como los colectores están fijos y no se puede variar su inclinación, éstos deben ser instalados en un ángulo equivalente a la latitud del lugar donde son instalados cuando la instalación va a ser utilizada durante todo el año, con 10º menos cuando se usará principalmente en época estival y con 10º más cuando su uso principal sea en invierno. 10.1.2.4

Equilibrio hidráulico

La conexión entre los colectores debe asegurar el equilibrio hidráulico en el circuito de colectores, de tal manera que todos trabajen con el mismo caudal y a la misma temperatura. Para asegurar el equilibrio hidráulico, se ocupa la alimentación invertida. El esquema de la alimentación invertida se aprecia en la Figura 85. La alimentación invertida tiene como objetivo lograr un equilibrio hidráulico en que el conjunto de colectores reciban el mismo caudal, así, la temperatura de salida es relativamente uniforme; demás, se genera un equilibrio en las

DEUMAN

222

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

presiones de cada colector. Esto se logra cuando la primera alimentación es en el último colector y la primera recolección es en el mismo colector (o batería de ellos). Necesariamente debe ser la cañería de alimentación la que alimenta de forma invertida, ya que de esta manera se minimizan las pérdidas por conducción y convección en la recolección del circuito.

Figura 85. Esquema alimentación invertida.

10.1.2.5

Intercambiador de calor

En caso de ocupar un sistema indirecto, los sistemas se deben unir a través de un intercambiador de calor. La mayor desventaja de usar un intercambiador de calor es que hay asociado una pérdida en el rendimiento global del sistema, pero permite separar los fluidos de tal manera de ocupar anticongelante en el circuito primario para evitar el congelamiento de los colectores. Según el Pliego de Condiciones Técnicas de Instalaciones de Baja Temperatura preparado por la IDAE (actualizado al año 2009), se recomienda lo siguiente: “La potencia mínima de diseño del intercambiador independiente, P, en vatios, en función del área de captadores A, en metros cuadrados, cumplirá la condición:” P ≥ 500 A P A

potencia mínima del intercambiador [W]; área de colectores [m²].

DEUMAN

223

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Esto equivale a considerar un intercambio de 500 W/m2 de colector. La potencia suministrada por un intercambiador depende de las temperaturas de entrada y salida en el mismo, tanto en el circuito primario como secundario, además de los caudales. De acuerdo a esto, se deben tener en cuenta los siguientes puntos: •

Para el caso de intercambiador independiente, la potencia mínima del intercambiador P, se determinará para las condiciones de trabajo en las horas centrales del día suponiendo una radiación solar de 1000 W/m2 y un rendimiento de la conversión de energía solar a calor del 50 %, cumpliéndose la condición: P ≥ 500 ⋅ A

•

Para el caso de intercambiador incorporado al acumulador, la relación entre la superficie útil de intercambio y la superficie total de captación no será inferior a 0,15.

•

En cada una de las tuberías de entrada y salida de agua del intercambiador de calor se instalará una válvula de cierre próxima al manguito correspondiente.

•

Se puede utilizar el circuito de consumo con un segundo intercambiador (circuito terciario).

Las condiciones del intercambiador no deben limitarse a la potencia dada por el fabricante. Este dato, el fabricante lo suministra en base a unas temperaturas y unos caudales determinados, lo que debe verificarse de acuerdo a los puntos mencionados en el párrafo precedente. Para las aplicaciones de energía solar, se suelen ocupar 4 tipos de intercambiador de calor, de los cuales 2 van integrados al estanque de acumulación y 2 son externos. La Tabla 68 muestra la comparación de algunos aspectos de los intercambiadores de calor mencionados. Sin embargo, la elección del intercambiador tiene relación con el diseño de la instalación y con las prestaciones que el intercambiador ofrece, relacionado principalmente con el flujo de calor a transferir, el área de transferencia y las temperaturas involucradas, por lo tanto esta tabla contiene solo generalidades y debe usarse de manera referencial.

DEUMAN

224

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Tabla 68. Tabla comparativa entre los distintos intercambiadores de calor.

10.1.2.5.1 Intercambiador de calor integrado al estanque Intercambiador de calor de camisa El intercambiador se encuentra dentro del depósito, es una camisa por la cual circula el fluido proveniente de los colectores solares, tiene gran rendimiento debido a la gran área de contacto pero está limitado a bajos volúmenes de acumulación, de hasta 300 [lt]. En la Figura 86 se puede ver un esquema de un intercambiador de camisa.

DEUMAN

225

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Figura 86. Esquema intercambiador de camisa.

Intercambiador de calor de serpentín En este caso el intercambiador de calor también está integrado al depósito, es un serpentín que está dentro del depósito, por el serpentín circula el fluido proveniente de los colectores y transfiere energía al fluido que se encuentra dentro del estanque. También está limitado a bajos volúmenes de acumulación En la Figura 87 se puede ver un esquema de intercambiador de calor con serpentín.

Figura 87. Esquema de intercambiador de calor con serpentín.

DEUMAN

226

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

10.1.2.5.2 Intercambiadores de calor externos Hay 2 tipos de intercambiadores de calor externos, los de placa y los de tubo y carcasa. Intercambiador de calor de placas El intercambiador de calor de placas presenta grandes eficacias, ocupa poco espacio pero necesita de aislación térmica. El precio es relativamente alto comparado con los mencionados anteriormente y presenta una elevada pérdida de carga, pero su uso no está limitado por el volumen de acumulación. Una ventaja de este tipo de intercambiador es la opción de agregarle placas, de tal forma que se puede aumentar el área de intercambio térmico. En la Figura 88 se aprecia el intercambiador de calor de placas y la forma en que circulan los fluidos en su interior.

Figura 88. Esquema de intercambiador de calor de placas.

Intercambiador de calor de tubo y carcasa El de tubo y carcasa es de características similares al de placas, salvo que no es una pérdida de carga tan elevada para el sistema. La principal desventaja es una menor eficacia y un mantenimiento mucho más complejo. En la Figura 89 se aprecia una imagen del intercambiador.

Figura 89. Intercambiador de calor de tubo y carcasa.

DEUMAN

227

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Una vez que se tiene el tipo de intercambiador de calor que se ocupará, se debe dimensionar. El aspecto más importante a la hora de dimensionar un intercambiador de calor es el área total de intercambio, lo cual indirectamente entrega la potencia del intercambiador de calor.

10.1.2.6

Lógica de control

Dado que la energía solar es un fenómeno transiente durante el día, se necesita implementar lógicas de control que permitan aprovechar la energía solar al máximo. El principal control se debe realizar sobre el circuito primario, ya que la bomba de circulación debe partir en el momento en que haya energía disponible y debe parar cuando no haya energía. De la misma forma, como el sistema tiene un circuito de acumulación, este debe estar acoplado al circuito primario, es decir, cuando se activa el circuito primario, necesariamente se activa el secundario, de tal forma de poder acumular la energía transformada. Un típico ejemplo de control se puede apreciar en la Figura 90.

Figura 90. Puntos de control en instalación de energía solar térmica.

En la Figura 90, T1 es la temperatura de salida del fluido de los colectores y T2 es la temperatura de la parte inferior del estanque de acumulación, que es la parte más fría de la acumulación si se ha privilegiado la estratificación en la acumulación.

DEUMAN

228

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Luego la lógica de control es como sigue • •

Sistema parte si T1-T2≥ 5 [°C] Sistema para si T1-T2≤ 2 [°C]

El sistema de control también sirve para evitar el congelamiento de las cañerías del sistema, luego cuando T1=2 [°C], el sistema parte para hacer circular el fluido. Para distribuir la energía almacenada, se debe estudiar en profundidad según corresponda el caso, para implementar la lógica de control que optimice el uso de la energía. En general, las aplicaciones son distintas entre sí, por lo que no es posible dar una forma general de optimizar el uso de la energía. 10.1.2.7

Sistema de acumulación

El sistema de acumulación debe almacenar la energía transformada por el sistema primario, luego es de vital importancia que funcione de manera eficiente y así aprovechar al máximo la energía. Lo ideal es que en verano, el sistema solar logre tener cierto nivel de autonomía incluso en la noche, luego la acumulación juega un rol bastante importante en la totalidad del sistema. Los acumuladores de fluido deben ser diseñados para evitar las pérdidas térmicas durante el día y la noche y deben tener una geometría tal que favorezca la estratificación del agua. En los acumuladores se busca estratificar el agua, ya que 2 estanques con la misma energía en su interior pueden tener distintos valores de temperatura. En la Figura 91 se muestra gráficamente este fenómeno.

Figura 91. Estanques con misma energía.

Para evitar las pérdidas térmicas se ocupan aislantes como espuma de poliuretano de alta densidad. Una buena aislación se refiere a aquella que permite cumplir de manera correcta la función del sistema de acumulación, es decir, lograr mantener la temperatura de diseño del fluido caliente dentro de DEUMAN

229

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

éste, durante el tiempo en que el sistema primario deje de producir calor y de acuerdo a la demanda diaria que se regula a través del consumo. La función diferencial que determina el cambio en la temperatura interior del estanque (considerando flujo unidireccional) en función del tiempo es la siguiente:

U ⋅ A ⋅ (Ti − To ) dT = − dt ρ ⋅V ⋅ C p donde,

dT dt U

variación de la temperatura con respecto al tiempo

A

Área de transferencia de calor

Ti

To ρ ,V , C p

Coeficiente de transferencia de calor

Temperatura interior en el depósito Temperatura ambiente densidad, volumen y capacidad calorífica del agua en el depósito

Como se observa en la ecuación anterior, la variación en la velocidad de enfriamiento del agua del acumulador es proporcional al coeficiente de transferencia de calor, U, al área de intercambio de calor y a la diferencia de temperatura entre el ambiente y la temperatura del agua. El coeficiente de transferencia de calor corresponde al inverso de las resistencias térmicas en la dirección del flujo de calor (ver Figura 93), es decir,

U=

1 Ragua

+

1 Rmanto

+

1 Raislación

+

1 Raire

Como se observa, a mayor aislación térmica, menor será el valor del coeficiente de transferencia U, por lo que el flujo de calor hacia el exterior (pérdidas) serán menores también.

DEUMAN

230

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Este coeficiente de transferencia depende de la resistencia térmica de la aislación, pero también de la resistencia térmica del aire. Ésta, a su vez, depende, entre otras cosas, de la velocidad del aire circundante, por lo que se recomienda que los depósitos acumuladores estén “aislados” del viento, debido a que se producen pérdidas de calor por este fenómeno. Con respecto a la aislación, la resistencia térmica de ésta, para un depósito cilíndrico y flujo unidireccional (ver Figura 92), es:

r   e ln  2  ln 1 +   r1   r1  = Raislación = 2 ⋅π ⋅ L ⋅ K 2 ⋅π ⋅ L ⋅ K

Figura 92. Esquema de aislación,

corte transversal. donde,

r1 , r2 e

L K

radios interior y exterior del cilindro espesor largo del cilindro Conductividad térmica del material

De la ecuación anterior, podemos decir que los parámetros fundamentales de la aislación, por metro lineal, son el espesor y la conductividad térmica del material. A mayor espesor, la resistencia aumenta de acuerdo a la función logarítmica. De la misma forma, si la conductividad térmica disminuye, es decir, un material menos conductor de calor, la resistencia térmica aumenta. Ambos factores influyen en la elección de la aislación, que debe compensar además el costo que esto significa para la instalación debido a que un aumento de espesor o bien un material con mejor menor conductividad térmica (por lo

DEUMAN

231

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

general materiales con mejores densidades) implican siempre un aumento en los costos.

Figura 93. Esquema de la aislación en un acumulador.

Además, se privilegia una geometría que minimice la relación Volumen/Superficie, de tal manera de minimizar el área expuesta para evitar las pérdidas térmicas a través de las paredes del depósito acumulador. Para favorecer la estratificación del agua se privilegia una ubicación vertical del depósito, de esta manera se minimiza el área en la dirección horizontal al estanque, luego un buen estanque acumulador debe cumplir lo siguiente: • • •

Buena aislación Ubicación vertical Baja relación Superficie/Volumen

Otro elemento importante en el sistema de acumulación es el tipo de difusor que se ocupa para introducir el agua caliente al depósito. En un principio se privilegian las bajas velocidades de ingreso del agua al estanque, pero esto viene dado por las dimensiones del sistema solar. En caso de no tener bajas velocidades de ingreso del agua, se ocupan difusores especiales que buscan minimizar la agitación del agua dentro del estanque. Entre los difusores se tienen deflectores, redistribuidores, tipo flauta, etc. En la Figura 94 se pueden apreciar alguno de ellos.

DEUMAN

232

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Figura 94. Difusores utilizados para promover la estratificación.

10.1.3

Tipos de Sistemas solares térmicos en el mercado

En la Figura 95 del presente documento, se muestra el porcentaje de Sistemas de tipo Termosifón versus Sistemas de tipo Forzado. Para ello, se resumió la información recopilada mediante las fichas técnicas respondidas por las empresas y la información obtenida de los sistemas ofrecidos mediante página web. Dentro de la categoría de termosifón se incluyen: Sistemas Compacto con colector plano, y Sistemas Compactos con tubos al vacío (modalidad flujo directo y heat pipe). Cabe señalar que esto no implica que los productos ofrecidos por las empresas, es decir, colectores solares y depósitos acumuladores, puedan o no ser configurados para que funcione en modalidad de termosifón; Sin embargo, esto no es una situación común, debido a que gran parte de los sistemas termosifón están destinados a instalaciones menores, principalmente casas particulares. De acuerdo al gráfico, el 34% de los equipos ofrecidos por las empresas corresponden a sistemas termosifón, mientras que el 66% restante corresponde a sistemas individuales.

DEUMAN

233

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Figura 95. Porcentaje de Sistemas Termosifón versus Sistemas Forzados

Del estudio de mercado y las entrevistas con importadores y fabricantes de equipos solares térmicos, realizadas en el marco de este estudio, se pudo establecer que los principales sistemas ofrecidos para calentamiento de ACS son los siguientes: • • •

Sistema solar compacto de circulación natural (Termosifón) Sistema solar de circulación forzada prefabricados Sistema solar de circulación forzada a medida

Dentro de la primera categoría, se pueden distinguir los equipos presurizados y no presurizados, los cuales se muestran en la Figura 96. La diferencia entre estos equipos radica principalmente en el estanque que, como lo dice el nombre del equipo, puede ser en la modalidad presurizado y no presurizado lo que implica que, en el caso de un estanque no presurizado, se necesite una bomba de recirculación para el depósito; además, la altura física del estanque al punto de consumo del agua caliente sanitaria debe ser la suficiente para simular la presión de la red, lo que significa que éste debe estar a una altura considerable (15 metros de altura aproximadamente). La Figura 96 a), muestra además uno de los sistemas convencionales en las instalaciones que se realizan en el país, el cual consiste en un calefón con respaldo de energía termosolar. El sistema está regulado por una válvula de tres vías, la cual regula el accionamiento del calefón dependiendo si el aporte del sistema termosolar es menor o mayor a un nivel de temperatura seteado previamente. De acuerdo a esto, si la temperatura del aporte solar es menor a la seteada, la válvula de tres vías deja pasar agua proveniente del calefón (la que a su vez lo enciende) hasta que la temperatura de la mezcla alcanza el nivel óptimo para el consumo. Los sistemas de control son esenciales en cualquier instalación térmica y mucho más en una instalación de energía solar térmica en la que existen dos factores singulares: desfase temporal entre la demanda de calor y la generación de este y una generación de calor totalmente descontrolada (el calor se produce cuando el sol irradia no cuando se demanda o cuando se quiere) e intermitente. En cualquier instalación solar son necesarios sistemas de control, en algunos casos como en las instalaciones con circulación natural este sistema será sencillo y en las instalaciones con circulación forzada el sistema de control será algo más complejo ya que se debe regular el funcionamiento de equipos eléctricos. Según aumente el tamaño de la instalación y el número de equipos, subsistemas y circuitos que la componen será necesario un sistema de control más complejo con el fin de lograr un aprovechamiento óptimo de la energía solar, un menor consumo eléctrico de los equipos de la instalación y un nivel de seguridad adecuado para todos los usuarios y para los operadores de mantenimiento e inspectores.

DEUMAN

234

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Todo sistema de control tiene por objeto controlar el buen funcionamiento del sistema y proteger cada una de las partes de éste frente a las condiciones extremas y fenómenos físicos que son inherentes al funcionamiento de la instalación. Principalmente, los sistemas de control esenciales en una instalación termosolar están relacionados con el aumento (disminución) de la temperatura (por ejemplo, sistemas de control que sensan la diferencia de temperatura entre el acumulador y la salida del campo de colectores y así regular el funcionamiento de la bomba; control frente a heladas; entre otros) y control de las sobrepresiones (y en algunos casos depresiones) que se producen en el sistema. En general los sistemas de control permiten una mejor estratificación en el depósito acumulador, regulación del aporte de calor de los colectores a través de las diferentes controles en las válvulas, mejor regulación del funcionamiento de las bombas. Por otra parte, existen sistemas de control que se relacionan con condiciones particulares presentes en el lugar de la instalación. En Chile existen, en algunas zonas del país, dos fenómenos que deben ser considerados: Sobrepresiones en el sistema de agua sanitaria y la dureza del agua. Las sobrepresiones en el sistema sanitario pueden producir daño en algunos elementos, por lo que se recomienda válvulas reductoras de presión o estanques de expansión sanitarios; la dureza del agua, provoca corrosión en el sistema secundario, por lo que se recomienda, a parte de un análisis del mantenimiento y correcta elección del material del depósito acumulador, ánodos de sacrificio. Dentro de los sistemas de circulación forzada, se pudo encontrar de distintos tipos y configuraciones (algunas de ellas mostradas en el ANEXO 8), las cuales dependen de las empresas instaladoras. Sin embargo, lo que se pudo detectar, fue la falta de equipos auxiliares y de control, en algunos casos esenciales para la zona donde se instalan los sistemas. Principalmente esto se refiere a ausencia de equipos de expansión en el circuito primario, válvulas de reducción de presión, entre otros.

DEUMAN

235

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

a)

b)

Figura 96. a) Sistema no presurizado; b) sistema presurizado

10.2 Recolección de Experiencia Internacional en la Instalación de los SST La instalación de los SST deberá hacer uso de las mejores prácticas que actualmente viene empleándose en diversas partes del mundo, con lo cual se incrementará la fiabilidad de los SST y de alguna manera se asegurará que los componentes funcionen de acuerdo a lo esperado individualmente y en conjunto, minimizar las pérdidas (hidráulicas, térmicas, entre otros), facilitar el acceso a las instalaciones para las actividades de inspección y mantenimiento del SST, entre otros. En este sentido, en términos generales, para la implementación de un programa de SST se deben considerar los siguientes aspectos de una forma integral: Un dimensionamiento correcto de la instalación, tomando en cuenta las condiciones de funcionamiento previstas en el edificio a instalar, el emplazamiento geográfico de la instalación y el tipo de usuario de la misma. Diseño del SST, considerando la mejor configuración del SST, optimización del sistema, seleccionando componentes de calidad 51, tomando en consideración las condiciones (ambientales, físicas, de demanda y oferta de energía, entre otros) de funcionamiento previstas el destino final de la instalación, entre otros.

51

Homologado y con marcados de sellos de calidad y control de calidad.

DEUMAN

236

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Montaje de todos los componentes del SST, empleando las mejores prácticas 52 que permitan minimizar las actividades de mantenimiento y facilidad de acceso a las instalaciones para su monitoreo e inspección. Supervisión de la instalación por parte del implementador. Inspección y certificación durante la puesta en marcha Monitoreo e inspección del comportamiento del SST durante la operación y mantenimiento del mismo. En este sentido, a continuación se muestra la experiencia internacional en la normativa respecto a la instalación de SST de países como España, México, EEEUU, Brasil, Chile, Argentina y México. 10.2.1

España

En España se han elaborado principalmente dos documentos que sirven de referencia para la instalación de los SST, los cuales son: Documento Básico HE-4 “Contribución solar mínima de agua caliente sanitaria” del Código Técnico de la Edificación (CTE). Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE). Estos documentos son reglamentarios y de uso obligado cumplimiento en todo el territorio español. Previamente a la implementación del CTE, se desarrolló desde el Instituto para la Diversificación y Ahorro Energético (IDAE) un documento que ilustraba todo lo referente a las instalaciones solares térmicas y que sirvió de guía durante años para el diseño, ejecución y mantenimiento de estas instalaciones. Este documento que fue la base sobre la que se desarrolló el CTE se denomina “Pliego de Condiciones Técnicas de Instalaciones de Baja Temperatura”. Al respecto, a continuación se describe brevemente el contenido de dichos documentos: 10.2.1.1 Pliego de Condiciones Técnica de Instalaciones de Baja Temperatura53 Se establece los criterios de montaje del SST, en el cual se establece los criterios: Generales que deberá tenerse en cuenta al instalarse el SST En este apartado se estable las condiciones generales en las que deberá realizarse la instalación (materiales, procedimientos de ejecución, si el edificio reúne las condiciones para la instalación, calidad de materiales), así como las 52

En principio, las recogidas por la norma correspondiente y posteriormente las que se vayan recogiendo, por la experiencia en bibliografía reconocida del sector. 53 IDAE,2009

DEUMAN

237

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

especificaciones de montaje dadas por el fabricante y las disposiciones que existan sobre la materia, así como la accesibilidad a las instalaciones, la necesidad que los circuitos de distribución de agua caliente sanitaria se protejan contra la corrosión por medio de ánodos de sacrificio, entre otros. De montaje de estructura del soporte y colectores Esta sección se consigna las condiciones en las que debe instalarse los puntos de anclaje, las tuberías flexibles para conexión de colectores, el colector durante el montaje, acceso a los colectores para desmontaje, entre otros. De Montaje del acumulador Se fija la necesidad de tener en cuenta las características de la edificación, entre otros. De montaje del intercambiador La única exigencia es la accesibilidad del intercambiador, para operaciones de sustitución o reparación. De montaje de la bomba Se establece como instalar las bombas, facilidad de ser desmontada, dimensiones de la tubería de conexión, necesidad de uso de elementos antivibratorios cuando la potencia sea igual o mayor a una potencia determinada, la necesidad de contar de tomas para la medición de presiones a la entrada y a la salida, uso de filtros, entre otros. De montaje de tuberías y accesorios Se indica la necesidad de inspección visual de los materiales, realizar un adecuado almacenaje, la forma de instalación de las tuberías y accesorios en relación a su ubicación con otros elementos o equipos, se establecen las consideraciones sobre los esfuerzos mecánicos y las facilidades de desmontaje, la necesidad de uso de manguitos de reducción, dilataciones, tipos de uniones a usar en función del diámetro de la tubería, consideraciones sobre los materiales a usar, entre otros. De montaje de aislamiento Se establece igualmente las condiciones de montaje en relación a elementos estructurales de la edificación u otros elementos propios de la edificación o del SST, las características que deberían ser instalados algunos accesorios, la necesidad de que los instrumentos de medida y control queden visibles y accesibles, entre otros. De montaje de medida y control Se establecen los sistemas de medida y control necesarios para comprobar y regular el correcto funcionamiento de la instalación, así como para garantizar que el rendimiento de la misma es el adecuado. Asimismo se establece que estos que sean desmontables, se establece la ubicación en relación a otros elementos de la edificación o elementos hidráulicos, así como la necesidad de usar un filtro, entre otros.

DEUMAN

238

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

De montaje de instalaciones por circulación natural Se indica los aspectos a tener en cuenta en el caso de cambios de dirección en el circuito primario y las características de las tuberías y de su aislamiento, entre otros. Pruebas de estanqueidad del circuito primario Se establece el procedimiento para realizar dicha prueba. 10.2.1.2

Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios 54

En este reglamento se ha establecido principalmente lo siguiente para la recepción de la instalación:

54

•

Tomar nota de los datos de funcionamiento de los equipos y aparatos, que forman parte de la documentación final de la instalación.

•

Realizar una prueba de estanquidad de redes de tuberías de agua. Todas las redes de circulación de fluidos portadores deben ser probadas hidrostáticamente, de acuerdo a las normas UNE 100151 o a UNE-ENV 12018, en función del tipo de fluido transportado. Para ello, además de una secuencia de limpieza establecida en el reglamento, se prevé la medición del PH del agua del circuito, temperatura y medición de la presión.

•

Realizar la prueba de libre dilatación. Consiste en llevar la temperatura de colectores solares hasta a temperatura de estancamiento, mediante exposición directa al sol y sin consumo, para luego ser enfriados, a fin de verificar que no se haya producido ninguna deformación en el mismo. Para ello se realizan mediciones básicamente de temperatura.

•

Pruebas finales. Se consideraran válidas las pruebas finales que se realicen siguiendo las instrucciones indicadas en la norma UNE-EN 12599:01 en lo que respecta a los controladores y mediciones funcionales, indicados en el mismo reglamento. Estas pruebas deben ser realizadas en un día soleado y sin consumo.

•

Asimismo, se llevará a cabo una prueba de seguridad en condiciones de estancamiento del circuito primario, a realizar con este lleno y la bomba de circulación parada, cuando el nivel de radiación sobre la apertura del captador sea superior al 80% del valor de la irradiancia fijada como máxima, durante al menos una hora.

•

Ajuste y equilibrado del sistema de distribución de agua. Para ello se establece el procedimiento correspondiente. RITE, 2007

DEUMAN

239

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

•

Control automático. Se prevé ajustar los parámetros de control automáticos a los valores de diseño especificados en el proyecto.

•

Eficiencia energética. Comprende comprobar que cada una de las partes del sistema sean eficientes.

A partir de este documento oficial, el IDAE ha elaborado el documento “Comentarios al Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios”, a fin de hacerlo más didáctico. 10.2.2 Requisitos de instalaciones de sistemas solares para calentamiento de agua que utilizan la radiación solar y gas L.P. o natural. ANCE. México Esta norma busca establecer los requisitos mínimos que deben cumplir los SST para calentamiento de agua de cualquier tipo. Para ello, se indican los requisitos mínimos vinculados a: •

Orientación e inclinación Se establece la orientación e inclinación del colector solar

•

Sistema hidráulico Se indica la necesidad de incluir un diagrama de instalación hidráulica del SST, así como los equipos de control que debe contar el SST.

•

Estructura de soporte Se hace referencia que la estructura de soporte debe coincidir con las consideradas durante la evaluación del laboratorio de pruebas.

•

Anclaje del equipo Se establece las condiciones de anclaje en el área destinada al SST, a fin de soportar vientos, y el acabo final al terminar de anclar.

•

Protección anticongelante Se indica la necesidad de contar con un sistema de congelamiento en el caso que se espere temperaturas menores a 7,2 ºC.

•

Manual de operación, instalación y mantenimiento, Garantía y Póliza de servicio Se muestra un listado amplio de alcances que debería contar dichos manuales. Asimismo, se establece las condiciones de garantías y póliza de servicio que debería contar el SST.

•

Aislamiento térmico

DEUMAN

240

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Se establece que las tuberías no deberían tener una pérdida mayor al 10% de la capacidad útil captada, en los meses de invierno. Asimismo se indica el tiempo de vida de los materiales de protección del aislamiento. •

Interconexión con el sistema de respaldo Se indica como obligación la necesidad de dejar abierta la posibilidad de interconectar en serie un calentador convencional, pudiendo este llegar a atender el 100% de la energía demandada.

•

Datos del fabricante Se exige que debe marcarse o etiquetarse en forma clara y que permanezca por lo menos durante la vigencia de la garantía los datos del fabricante que se señalan en el mismo documento. 10.2.3 FSEC Standard 104-05. Florida Standards for Design and Installation of Solar Thermal Systems. EEUU

La norma señala aspectos a tener en cuenta en el diseño y la instalación de SST, aunque es importante señalar que en la norma no se hace una distinción clara entre ambos, pudiendo generar la incertidumbre sobre cual es un criterio de diseño y uno de instalación. Por lo cual, no se ha procedido a realizar ninguna descripción de la misma. 10.2.4 Norma NBR 12269 “Instalación de sistemas de calentamiento solar de agua en circuito directo – Procedimiento”. Brasil. Esta norma fija las condiciones exigibles para la ejecución y mantenimiento de las instalaciones de SST en circuito directo. Esta norma es aplicable a los SST que usen colectores solares planos, del tipo circulación natural o circulación forzada y, en cualquier caso, que usan únicamente agua como fluido caloportador. Los capítulos que conforman la norma son: 10.2.4.1

Requisitos generales

Sección donde se analiza las especificaciones y los documentos que conforman el proyecto, se verifica los materiales y equipos sean compatibles con los anteriores documentos señalados, así como que los materiales no presentan peligro de corrosión, oxidación o incrustación. En segundo lugar, se establecen las condiciones de seguridad, contra la liberación de fluidos calientes, caída de objetos, dispositivos auxiliares DEUMAN

241

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

(eléctricos, protección contra descargas eléctricas y dispositivos a gas) y riesgo de fuego. En tercer lugar, se establecen las condiciones de instalación, el contenido del manual de operación y mantenimiento. En cuarto lugar las condiciones de operación y protección, referido a los siguientes puntos: presiones y temperatura de operación de los componentes, estancamiento o falta de energía eléctrica, puesta a tierra del SST, facilidades de acceso y calificación del responsable por la instalación del SST. 10.2.4.2

Requisitos específicos

En esta sección se señalan las características que deberían tener la instalación de: •

Los colectores solares, en relación a sus materiales y partes, orientación geográfica, ángulo de inclinación, instalación de los colectores solares, estructuras de apoyo, elementos de fijación, montaje sobre techo o en el suelo, sombreamiento, protección anticongelante, entre otros.

•

Depósito acumulador, en relación a sus materiales y partes, local de instalación, depósito térmico horizontal o vertical, alimentación de agua fría, protección contra retorno de agua caliente, sistema de calentamiento auxiliar, instalación de los depósitos acumuladores, protección contra presión negativa, alivio de aire y exceso de presión positivo, respiro, válvula de alivio de presión positiva, válvula de alivio de presión negativa, válvula de purga de aire, drenaje y depósito acumulador presurizado por bomba hidráulica.

•

Circuito primario, en relación a las características que debería tener una configuración de termosifón y de circulación forzada.

•

Instalación de tuberías, en relación a las conexiones de servicio, perforación de cubiertas, soportes de la tubería, filtro y su limpieza.

•

Controles y dispositivos de seguridad. Se indica que deben ser seleccionados e instalados para garantizar, que en el caso de una falla eventual de cualquier componente del sistema, no resulte en daños a los usuarios y al SST, entre otros.

•

Aislamiento térmico. Se indica que el aislamiento debe ser estable a la temperatura máxima, en caso de incendio no debe propagarlo, debe estar protegido contra la intemperie y la radiación ultravioleta, y evitar que con su instalación se acumule humedad y se reduzca su eficiencia.

DEUMAN

242

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

•

Instalación de componentes y accesorios. Se señala las condiciones en las que deberían instalarse, incluyendo su ubicación, los sensores de medición. En cuanto a los instrumentos se señala que deben soportar la máxima temperatura, presión y caudal, y deben ser instalados de tal forma que pueda permitirse una fácil lectura.

•

Mantenimiento del SST. Se señala que deben ser previstos los dispositivos para aislar los circuitos primarios y secundarios del SST para fines de mantenimiento o en casos de emergencia. Asimismo, se señala la necesidad de inspeccionar periódicamente cada uno de los elementos de seguridad y control.

•

Almacenamiento y transporte. Se indica que los SST deben ser almacenados y transportados conforme al manual de instalación, entre otros.

•

Entrada en operación del SST. Se especifica que se requiere realizar una inspección visual, ensayo de estanqueidad, verificación del flujo de agua, ensayos de protección al congelamiento, inicio de operación.

•

Procedimiento de verificaciones preliminares para la evaluación de viabilidad técnica para las instalaciones del SST.

•

Anexo a la norma, que indica los criterios para identificar como se montará el SST sobre la superficie destinada para este fin.

10.2.5 Norma NCh 3146.Of2008. Energía solar – Sistemas que utilizan colectores solares – Recomendaciones para su instalación Esta norma toma en consideración la norma NBR 12269:1992, descrita en el anterior numeral. Esta norma establece las condiciones que se exigen para la ejecución de las instalaciones de sistemas de energía solar que utilizan colectores solares planos para calentamiento de agua, más no se aplica a los sistemas que usan intercambiadores de calor para conectar un circuito primario a un circuito secundario, ni cuando los sistemas utilizan fluidos de trabajo diferentes del agua. A continuación se describen los aspectos más relevantes de esta norma. 10.2.5.1

DEUMAN

Condiciones generales

243

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Se establece la necesidad, en términos generales, que los SST instalados cumplan con las condiciones adecuadas de: • • • • • • • • • • • • • • •

Seguridad; Calidad de agua; Correcta orientación solar, ángulo de inclinación y el montaje de la estructura del SST; Imposibilidad de que el colector quede expuesto al sol durante periodos prolongados de tiempo; Instrucción al usuario en el método de operación y mantención del sistema; Aislamiento o tratamiento para prevenir la degradación de materiales incompatibles dentro de las condiciones de servicio; Protección de presiones mayores que 0,8 MPa y temperaturas mayores que 80ºC; Instalación de puesta a tierra Instalación de un sistema de control que permita que las temperaturas y presiones desarrolladas en SST no lo dañe o cause riesgo a los usuarios o a terceros. Puntos de descarga del SST deben estar marcados por etiquetas. Evitar que, en caso de filtraciones, se produzcan daños mayores a los usuarios, como una inundación. No obstaculizar el movimiento de personas y cargas. Cumplir con los códigos nacionales establecidos para la protección contra el fugo, bajo todas las condiciones operacionales y de estancamiento. Purgar todo el aire, al iniciarse la operación del sistema. Aplicación de pintura protectora o un tratamiento equivalente a cualquier superficie de acero que esté descubierta.

10.2.5.2

Instalaciones de los colectores solares

Se establece la necesidad que los colectores solares instalados cumplan con las condiciones adecuadas de: • • • • • •

Orientación geográfica Ángulo de inclinación Lugar de instalación – Estructura de apoyo Rendimiento térmico Ubicación para evitar sombras, contaminantes atmosféricos Selección de materiales, en el caso que se requiera usarse materiales diferentes, se deben protegerlos adecuadamente.

10.2.5.3

DEUMAN

Instalaciones del acumulador

244

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Se establece la necesidad que el acumulador instalado cumpla con las condiciones adecuadas de: • • • • • • • • • • • •

Ubicación de instalación del acumulador debe permitir que éste se pueda reemplazar sin mayor esfuerzo, así como de otros componentes Ubicación para el caso que se produzca algún nivel de filtración no provoque daños. Funcionamiento del calentador auxiliar Limites de presión y de temperatura del acumulador Rendimiento Fijación del acumulador Funcionamiento del tubo de respiro Funcionamiento de la válvula de seguridad Funcionamiento del tubo de descarga Verificación de la condición de estancamiento y aislamiento térmico Verificación del funcionamiento de SST del tipo termosifón y forzado Lugar de instalación de la bomba de circulación

10.2.5.4

Tubería

Se establece la necesidad que la tubería instalada cumpla con las condiciones adecuadas de: • • • • • • • • • • •

Tamaño de tubería de interconexión colectores/acumuladores Ubicación de conexiones Verificar si la tubería se instaló de manera que se eviten los bolsones de aire o en su defecto verificar que la tubería cuenta con un dispositivo para purgar el aire. Del diámetro de la tubería en relación a la calidad del agua. Tuberías y accesorios que no provoquen ruido o vibración excesivos. Soportes de tubería Filtro Tubería de interconexión de colectores Válvulas para mantenimiento Drenaje de colectores Limpieza de residuos

10.2.5.5

Aislamiento térmico

Se establece la necesidad que el aislamiento térmico instalado cumpla con las condiciones adecuadas de: • •

Selección del aislamiento térmico del colector y de la tubería para las condiciones de operación del SST, incluyendo la radiación ultravioleta. Proveer del método más apropiado para evitar la acumulación de agua debido a la condensación, pequeñas filtraciones o penetración de lluvia.

DEUMAN

245

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

10.2.5.6

Dilatación térmica

Se establece la necesidad que los componentes y accesorios cumpla con las condiciones adecuadas de: •

Absorber los efectos de la dilatación térmica por transferencia de calor del fluido, la expansión del acumulador y otros componentes del sistema, sin sufrir daños.

10.2.5.7

Componentes y accesorios

Se establece la necesidad que los componentes y accesorios cumpla con las condiciones adecuadas de: • • • • • • • • • • • •

Instalación de válvulas de seguridad de alivio de presión y temperatura en todas las fuentes de calentamiento del sistema. Limitación automática de la temperatura de agua caliente a un valor determinado. Operación de ajustes, ensayo y mantención, para lo cual deben incluir medios que los coloquen fuera de acción (by pass). Instalación de un sensor de temperatura en la tubería próxima a la salida de una serie de colectores y uno en la parte inferior del acumulador. Instalación de purgadores de aire en los puntos más altos del sistema. Selección de anillos de retención, uniones, selladores y mangas para las condiciones extremas de operación del SST. Instalación considerando aspectos de limpieza. Soportar efectos de los golpes de ariete Mantención, para lo cual debe preverse los medios para aislar los circuitos de energía solar. Contar con medidas de protección ante posibles acciones del viento, temblores, nieve u otros, del propio peso en funcionamiento, entre otros. Inicio de funcionamiento, para verificar el nivel de estancamiento del SST, así como la correcta ubicación y funcionamiento de cada uno de los componentes. Disponer de un manual de funcionamiento y mantención. 10.2.6 Norma IRAM 210 005. Código de práctica para la instalación y funcionamiento de sistemas de calentamiento de agua, que operan con energía solar. Diciembre 1988.

DEUMAN

246

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

La norma tiene como objetivo establecer los requisitos y las recomendaciones básicas de diseño, fabricación, instalación, operación y mantenimiento y ensayo de los sistemas solares, que utilicen colectores planos, para calentamiento de agua. Al respecto, a continuación se describirá brevemente algunos aspectos de la norma que estén vinculados específicamente a la instalación. En relación a los sistemas por termosifón, se indica lo siguiente: •

Para el caso de sistemas directos, que el colector tiene que estar ubicado a una altura conveniente por debajo del acumulador térmico para favorecer la circulación natural del fluido.

•

El tendido de las tuberías debe ser la más corta posible y un diámetro adecuado para el caudal de diseño.

•

Las tuberías horizontales deben instalarse con una ligera pendiente hacia los puntos altos, para evitar la acumulación de aire.

•

Prever un método de protección contra el congelamiento.

En relación a los sistemas forzados, básicamente se señala que se requiere prever un método de protección contra el congelamiento. 10.2.7 Requisitos de Instalación de Sistemas Solares para Calentamiento de Agua que utilizan la Radiación Solar y gas L.P. o natural. PROCASOL. México. 2008. El objetivo de esta disposición es establecer los requisitos mínimos que deben cumplir los sistemas solares para calentamiento de agua por circulación forzada, circulación natural o termosifónicos, autocontenidos, con colectores de tubos evacuados con o sin tubos de calor y superficies reflejantes o no, de colectores de tubos evacuados con concentradores tipo parabólico compuesto y otros semejantes. Se establecen los requisitos en los siguientes aspectos: • •

•

Orientación e inclinación. Sistema hidráulico. En él se fijan la necesidad de incluir un diagrama de instalación hidráulica, que el SST cuente un una válvula de purgado de aire, una válvula de retención a la entrada del sistema para evitar el retorno de agua caliente, una válvula de corte tanto a la entrada como a la salida del SST, una válvula de esfera en la parte inferior de los acumuladores. Estructura e soporte.

DEUMAN

247

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

•

•

• • • •

La estructura de soporte debe coincidir, con las consideradas durante la evaluación correspondiente del laboratorio de pruebas Anclaje del equipo Debe diseñarse para soportar ráfagas de viento de acuerdo a los reglamentos de construcción de la localidad, en caso de no existir dichos reglamentos se considerará una velocidad igual al record máximo. Protección anticongelante En el caso que el sistema tenga riesgo de daños por congelamiento del agua en los colectores solares, debe contar con alguna protección anticongelante. Manual de operación, instalación y mantenimiento, Garantía y Póliza de Servicio Aislamiento térmico Las tuberías deben ser capaces de no permitir una pérdida de calor mayor al 10% de la capacidad útil captada, en los meses de invierno. Interconexión con el sistema de respaldo Datos del fabricante

DEUMAN

248

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

10.3 Dificultades y problemas más comunes encontrados en la operación de los SST En contraposición a lo señalado, a continuación de mostrarán las dificultades y problemas más comunes encontrados en la operación de los SST, aunque muchos de estos pueden haber sido superados en diferentes países, deberá tenérselos en cuenta en la medida que podría producirse la aparición de nuevas empresas sin mayor experiencia en el rubro. Al respecto, las dificultades y problemas que se presentan durante la operación de los SST, se refieren principalmente al diseño inapropiado del SST, selección de materiales inapropiados en el sistema, falta de capacitación de los instaladores, entre otros. Es importante señalar que en esta sección se señalan los problemas y dificultades que se han presentado en otros países, los mismos que pueden presentarse en Chile, inclusive podría pensarse en que algunas de estas experiencias podrían quedarse cortas al tenerse en Chile, condiciones climáticas distintas a los países europeos y americanos, como es el superior nivel de salinidad en la costa y la baja densidad del aire en las alturas superiores a los 2000 msnm, que pudieran afectar algún dispositivo electrónico. En este sentido, de estas situaciones pueden sacarse lecciones al momento de señalar la normativa específica para el dimensionamiento, instalación, mantenimiento, capacitación de personal, etc. Esta sección ha sido desarrollada sobre la base de la experiencia del equipo consultor, que incluye la información recolectada de otras experiencias de empresas instaladoras y dedicadas a la inspección de SST, así como de la revisión bibliografía especializada. Estudios de Casos Estudio “Overview Field Monitoring Results Domestic Solar Water Heaters The Netherlands”. Ecofys. Holanda 2006 Este Estudio fue realizado sobre la base de 125 SST instalados en Holanda, que representan a 14 tipos diferentes tipos e SST, mostró los siguientes resultados: •

El promedio del consumo es de 86 lt por vivienda-día y 25 lt por persona-día (a 60ºC).

•

El rendimiento de los colectores habían disminuido en 10% a lo largo de los últimos 30 años, aún así la disponibilidad de agua caliente no disminuyo significativamente.

DEUMAN

249

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

•

La inspección a 60 SST mostró que se presentaron fallas en dos sistemas debido a un problema de funcionamiento de las bombas y en 7 SST el aislamiento de las tuberías no se encontró en perfecto estado.

An Inspection of Solar Water Heater Installations. Nueva Zelandia. 2007. Este Estudio 55 tuvo como fin inspeccionar 36 SST de diferentes tecnologías y determinar las condiciones de funcionamiento. Los problemas encontrados de estas inspecciones fueron clasificadas en: • • • •

De seguridad. Inadecuada instalación de las válvulas de alivio y en algunos casos no se instalaron válvulas de alivio. Instalación. Inadecuada selección de la orientación del colector solar Información. Muchos usuarios no fueron informados sobre el funcionamiento, operación y mantenimiento de los SST a través de un manual u otro medio. Durabilidad de la instalación. Oxidación de las estructuras metálicas, las tuberías no estaban del todo fijas, uso de inapropiados materiales, combinación de materiales, entre otros.

Solar Weatherization Asístanse Program (SWAP). EEUU. 1998 En este programa fueron inspeccionados aproximadamente 200 SST de 800 SST instalados, los resultados de la inspección después de 4 años de funcionamiento del programa mostraron que aproximadamente 50% de los SST no mostraron ningún tipo de problema, mientras que 43% aproximadamente fueron problemas menores, 20% moderados, 20% importantes y 17% no pudieron ser definidos. Inventario del Programa de Inversión (“Zukunftsinverstitionsprogramm” – ZIP). Alemania. 1994.

Futura

Este Estudio 56 fue realizado a principios de 1994, para inventariar los sistemas instalados, sobre la base de una muestra de 113 SST, entre 1978 y 1983, con el fin de calcular y comprobar el porcentaje de las instalaciones aún en funcionamiento. Como puede observarse en la Figura 97 un número importante de SST presentaron problemas de funcionamiento, los mismos que se acentuaron con el transcurrir de los años. Aún así es importante mencionar que algunas de las instalaciones tenían un carácter experimental. En este sentido, se estima que a aproximadamente al 17% de los SST instalados hace 20 años quedaron fuera de servicio debido a defectos graves. 55 56

Kane; Pollard; Zhao, 2007 Preuser; Remmers; Schnauss, 2005

DEUMAN

250

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Figura 97. Porcentaje de SST con fallas en el sistema, en funcionamiento y desconectados por motivo de reconstrucción/modificación

Los SST muestran las principales deficiencias presentadas instalaciones, las mismas que se muestran en la Figura 98.

DEUMAN

en

estas

251

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Figura 98. Frecuencia en porcentaje de fallas en una muestra de 113 SST

Tomando en cuenta57 las experiencias señaladas antes e información adicional recabada, a continuación se describen las principales dificultades y problemas que pueden encontrarse durante la operación de los SST, los mismos que han sido clasificados según la procedencia de los mismos.

57

Elaboración propia sobre la base de la revisión de la siguiente bibliografía: DOE, 2005; Frei, 2003; Peuser; Remmers; Schnauss, 2005; Ecofys, 2006; Branz, 2007; Harrison; Long, 1998.

DEUMAN

252

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

10.3.1.1

Instalación

A continuación se describen las principales dificultades y problemas que se presentan durante la operación de los SST originados durante la instalación de los mismos. 10.3.1.1.1 Inclinación y orientación La experiencia muestra que muchas veces no son tomadas las recomendaciones de los ángulos de inclinación y orientación más propicios para el funcionamiento de los SST y en otros casos la configuración arquitectónica de los edificios dificulta o imposibilita el posicionamiento más adecuado.

10.3.1.1.2 Sombreado La instalación del colector solar debe tomar en cuenta todas las estructuras que se encuentren a su alrededor, incluyendo otros colectores que formen parte o no del SST, y su potencial influencia en la operación del colector durante el año, tal como puede apreciarse en la Figura 99.

Figura 99. Sombreado de colectores solares

DEUMAN

253

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

10.3.1.1.3 Aislamiento Durante la operación del SST es importante mantener correctamente aisladas todas las tuberías que transportan el fluido caloportador, a fin de evitar la penetración de humedad o su pérdida debido a su exposición al paso de personas o animales, entre otros. Por lo tanto es importante verificar el correcto estado del material aislante y su cobertura a efectos de reducir las pérdidas de calor a lo largo del sistema, tal como se muestra en la Figura 100.

Figura 100. Aislamiento de tuberías

10.3.1.1.4 Equipos Una mala selección de equipos en relación al tiempo esperado de vida útil del SST podrían producir fallas los mismos que podrían traer consecuencias técnicas (detener el funcionamiento del SST por un tiempo determinado, disminución del rendimiento del SST, entre otros), económicas (incremento en los costos de operación y mantenimiento, así como los asociados a la paralización del SST). 10.3.1.1.5 Controles y dispositivos de medición En algunos casos, los controles y los dispositivos de medición no son colocados correctamente, contienen electrónica deficiente, o son ajustados de manera incorrecta o deficiente, entre otros.

DEUMAN

254

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

10.3.1.1.6 Disposición de las válvulas y accesorios La instalación de las válvulas y los accesorios deberían permitir que estos puedan ser retirados fácilmente para las actividades de mantenimiento y operación, y no como el caso que se muestra en la Figura 101.

Figura 101. Disposición inadecuada de válvulas y accesorios

Asimismo las válvulas no deben perjudicar otros elementos propios del SST o que forman parte de la vivienda, tal como se muestra en la figura

Figura 102. Disposición inadecuada de válvulas de expansión

DEUMAN

255

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Por últimos los elementos de sujeción deben elegidos y colocados apropiadamente en relación a la seguridad del SST y de operación y mantenimiento (Figura 103 y Figura 104).

Figura 103. Disposición inadecuada de elementos de sujeción

Figura 104. Uso de inadecuados elementos de sujeción

10.3.1.2

Materiales

10.3.1.2.1 Corrosión Los principales problemas de corrosión se producen por efecto de la falta de previsión en la fabricación en relación a las temperaturas máximas que se puede alcanzar y su duración en el tiempo, la aparición de pares galvánicos y por el oxigeno y sales disueltos en el agua. En este sentido, los cuatro tipos de corrosión que pueden presentarse son: Corrosión electroquímica La corrosión electroquímica se encuentra condicionada por dos motivos: el PH del líquido caloportador y el potencial eléctrico del metal. Para lo cual una opción es la protección catódica mediante un ánodo de sacrificio (generalmente de magnesio), el cual es sumergido en agua y conectado eléctricamente al

DEUMAN

256

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

depósito acumulador. Al respecto, será necesario verificar periódicamente el estado del mismo. Existen también otras opciones como la protección galvánica mediante el uso de corriente directa a una barra. La oxidación Durante la instalación deberá asegurarse que la caja del colector debe ubicarse en un espacio ventilado o limpieza continua, para evitar el humedicimiento de su superficie o la acumulación de sales o suciedad que pueda provocar algúna corrosión, tal como se muestra en la Figura 105.

Figura 105. Oxidación de superficie exterior del colector.

En el caso de los acumuladores, el principal problema es el oxígeno que puede ingresar con el agua o a través de la ventilación del aire del tanque. A parte de provocar la formación de herrumbre, el oxígeno tiende a catalizar otros tipos de corrosión. Una forma de prevenir la oxidación es sellando el sistema, para lo cual el sistema requiere que todos los componentes puedan soportar las presiones propias del SST, aún así persiste la existencia de oxigeno en el agua, por lo cual deberá emplearse el tratamiento más adecuado al interior del depósito. Corrosión galvánica Se produce cuando se produce la unión de componentes con distintos materiales (cobre, acero, bronce) en contacto alguno de ellos o los dos con el líquido caloportador, tal como se muestra en la Figura 106.

Figura 106. Oxidación en caso de unión de componentes con distintos materiales.

DEUMAN

257

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Así como, en componentes galvanizados, en especial abrazaderas, los puntales de la estructura de soporte, tornillos, etc. Para ello, se deberá aislar eléctricamente de cada uno de los materiales o empaquetaduras para aislar componentes, según sea el caso. Microperforaciones La selección inapropiada de los materiales metálicos o falta de uso de inhibidores o deficiente tratamiento de protección de superficies o tratamiento de agua para evitar incrustaciones pueden redundar eventualmente en corrosión. Por ejemplo, en el caso de los intercambiadores de calor, tal como se aprecia en la Figura 107.

Figura 107. Corrosión en el SST.

Para ello, una solución podría ser el uso de protección catódica, la cual en este caso es más eficaz que la alcalinización o protección anódica. 10.3.1.2.2 Decoloración El uso de un apropiado tratamiento superficial, y compartible con el material del absorbedor, sobre la superficie del absorbedor es importante para no perder sus propiedades (decoloración) a lo largo del tiempo, Figura 108.

DEUMAN

258

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Figura 108. Decoloración de la superficie del absorbedor.

10.3.1.2.3 Sobrecalentamiento Elevadas temperaturas en el SST pueden causar un aumento de la presión en el circuito primario, lo cual puede provocar fallas en los equipos, si el diseño y los materiales usados en los componentes no es el más adecuado, tal como se muestra en la Figura 109.

Figura 109. Deterioro de junta entre la caja del colector y las tuberías

10.3.1.2.4 Empaques La selección inadecuada de empaques, puede producir perdidas de vacío en los colectores de tubos evacuados, como los que se muestran en la Figura 110.

Empaquetadur

Figura 110. Deficiencia en la selección de los empaques

DEUMAN

259

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

10.3.1.2.5 Soldadura Selección inapropiada de los materiales de soldadura, a fin de que soporten altas temperaturas que pueden verse enfrentados los SST. Se deben realizar las soldaduras de cobre con el sistema denominado soldadura fuerte con varilla con alto contenido en plata. 10.3.1.2.6 Aislamiento Es importante una selección adecuada de los aislantes o cubierta del aislante, a fin de que soporten las temperaturas de estancamiento propias del colector solar o de la radiación UV, para evitar la corrosión o deterioro del mismo, tal como se puede apreciar en las Figura 111 y Figura 112.

Figura 111. Corrosión exterior (izquierda), interior (derecha superior) y en las uniones y/o bifurcaciones (derecha inferior) de la cubierta del aislante.

Figura 112. Aislante deteriorado por efecto de la radiación UV.

DEUMAN

260

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

10.3.1.2.7 Fugas Concluida la instalación es posible que se presenten algunas fugas en el SST, lo cual además de poder significar pérdidas térmicas, también produce caídas de presión dentro del circuito. Este problema es importante, y se presenta muchas veces debido a inapropiados elementos de conexión a dispositivos como mangueras, válvulas, bombas o vainas de inmersión para el sensor de temperatura de control. Siendo una de las razones, la capacidad que posee el glicol para penetrar en ranuras finas o capilares, debido a la menor tensión superficial de una mezcla de glicol en comparación con el agua. Un sistema que pasa la prueba de estanquidad con agua no es necesariamente estanco a la mezcla de glicol-agua. 10.3.1.2.8 Cubiertas de vidrio Actualmente las fallas son poco frecuentes, en los casos que se produce algún tipo de problema, este se debe a la mala calidad de la cubierta o la poca resistencia a los esfuerzos térmicos. 10.3.1.3

Diseño

Pueden presentarse una serie de dificultades y problemas, como equivocación en la estimación en el consumo, no mostrar criterios de ahorro de energía en la instalación, consideración insuficiente del nivel de temperatura a la salida del tanque de almacenamiento, entre otros. Al respecto, estimando que todos estos aspectos son tomados en cuenta, se muestran algunos casos a continuación: 10.3.1.3.1 Anticongelantes Falta de previsión del uso de algún dispositivo de protección anticongelante en el SST que esté destinado en desplazamientos en los que la temperatura sea menor a 5ºC. 10.3.1.3.2 Ruido Los equipos electromecánicos pueden generar ruidos molestos a los usuarios de los SST, por lo cual en el diseño o en la selección de los equipos deberá tomarse las previsiones del caso para evitar este inconveniente.

DEUMAN

261

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

10.3.1.3.3 Corrosión En el caso que se produzca una absorción de aire y no se purga, es probable que se produzca acumulación de aire en las partes superiores del circuito. Este hecho puede afectar, mediante la aparición de corrosión 58 especialmente en los absorbedores de acero o aluminio y en casos excepcionales en los de cobre, las partes superiores del absorbedor y, a veces, a las conexiones superiores entre los captadores, así como la reducción del caudal del fluido de trabajo. En este sentido, es importante un adecuado diseño y selección de los sistemas de purga o los purgadores de aire y/o un separador de aire eficaz. 10.3.1.3.4 Condensación Eventualente es posible que en algunos SST se forme condensación debido a la falta de ventilación natural (Figura 113). Por lo general este fenómeno es de poca importancia, en la medida que no cause corrosión en la superficie del absorbedor y el líquido infiltrado pueda salir del colector en forma de vapor cuando la temperatura aumenta.

Figura 113. Condensación al interior del colector solar

10.3.1.3.5 Fugas El sobredimensionamiento de las superficies en los colectores solares puede probocar la vaporización del fluido caloportador en el absorbedor y escapes de líquido por la válvula de seguridad, en el caso que los vasos de expansión no estuvieran dimensionados adecuadamente. Asimismo, se han observado casos en los que después de enfriarse el SST se producia entrada de aire en el circuito primario por depresión.

58

Perforación y fugas

DEUMAN

262

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

10.3.1.4

Mantenimiento

El problema más frecuente es la falta de limpieza del SST, en especial de la cubierta de los colectores o tubos evacuados, especialmente en aquellas zonas donde no llueve con frecuencia y donde existe una alta contaminación ambiental. Asimismo, es posible encontrar que los colectores durante su operación, en menor o mayor medida, presente sedimentos en su interior. Entre las posibles razones se encuentran: la condensación, emisión de gases desprendidos del aislamiento y/o recubrimientos del absorbedor. En general la falta de mantenimiento es causa de infinidad de problemas, ya que son instalaciones y equipos que requieren de vigilancia y mantenimiento tanto preventivo como correctivo. 10.3.1.5

Aislamiento

Pérdidas de rendimiento por excesivas pérdidas de calor, generadas por aislamientos defectuosos o por flujo inverso durante la noche.

10.4 Análisis Normativo para la inspección de los SST En esta sección se realizará un análisis de la normativa existente sobre la inspección de los SST, la que normalmente es realizada por empresas de control autorizado o por personal de la administración. Mientras que las revisiones son las operaciones que efectúan las empresas de mantenimiento autorizadas, aspecto que no se contempla en el presente Estudio. El objetivo de las inspecciones es comprobar que las instalaciones se han ejecutado correctamente conforme al diseño previo de la instalación (que se supone ya revisado y validado por organismo competente y personal cualificado), que se realizan las operaciones de mantenimiento y que las instalaciones se actualizan adecuadamente. Para ello, en las mismas instalaciones se evalúa el rendimiento de las instalaciones. En términos generales, las normas y procedimientos de inspección vienen siendo elaboradas sobre la base de la experiencia que se van adquiriendo con la implementación de programas de calentamiento solar, por lo cual aún no se ha llegado a estandarizar normas o procedimientos para realizar las inspecciones, tal como para la certificación de los componentes. Al respecto, solo se ha podido identificar la normativa española y una norma ASTM, estudios y formatos sugeridos por organizaciones especializadas, los mimos que se muestran en la Tabla 69. DEUMAN

263

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Tabla 69. Normas, procedimientos, formatos identificados para la inspección de los SST Ítem 1

Norma o procedimiento Real Decreto 1027/2007

2

ASTM E 1160-87 (Reapproved 2007)

3

Solar Industries Association

4 5

TorontoBuilding MED-ENEC

Descripción Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE) Standard Guide for On-Site Inspección and Verification of Operation of Solar Domestic Hot Water Systems Certificate of Inspection of Solar Water Heating System Installation SDHW System Commissioning Report Inspection Checklist Solar Water Heaters

10.4.1 Normas y procedimientos de inspección instalaciones de sistemas solares térmicos 10.4.1.1

de

España

España cuenta con la siguiente normativa que incluye aspectos de la instalación de SST: • •

Código Técnico de Edificación (CTE HE4). Contribución solar mínima de agua caliente sanitaria. Reglamento de Instalaciones Térmicas de los Edificios (RITE)

Una breve descripción de los mismos se muestra a continuación: 10.4.1.1.1 Real Decreto 1027/2007. Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE) En la descripción del presente reglamento, ha sido complementada con documentos 59 vinculados al presente reglamento. Alcance Este reglamento tiene como objeto establecer las exigencias de eficiencia energética y seguridad que deben cumplir las instalaciones térmicas en los edificios, durante su diseño y dimensionado, ejecución, mantenimiento y uso, así como determinar condiciones que deben cumplir las instalaciones térmicas de los edificios.

59

(IDAE, 2007)

DEUMAN

264

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Descripción general Para la presentación de las características (Memoria, Planos, Pliego de Condiciones, Estado de Mediciones y Presupuesto) que deben cumplir los proyectos de instalaciones se recomienda adoptar la norma UNE 157001. Estableciéndose en caso de discrepancias entre los diferentes documentos del proyecto, el orden de prioridad es el siguiente: Planos, Pliego de Condiciones, Presupuesto y Memoria. Asimismo, se establece que para cada equipo y aparato deberá realizarse una ficha técnica en la que sean incluidos todos los parámetros de funcionamiento del equipo o aparato y, en si corresponde, sus accesorios. Se deberán indicar las magnitudes previstas en proyecto y al lado, las magnitudes medidas en obra. Las diferencias entre las dos servirán para efectuar el ajuste y equilibrado de la instalación, particularmente de los circuitos hidráulicos. Estos datos son importantes para la empresa o persona que se haga cargo del mantenimiento de la instalación. Para la inspección, se definen de dos tipos: inicial y periódica. En el primer caso, se refiere a comprobar el cumplimiento de la instalación según lo establecido en el RITE, como resultado de la inspección, se emitirá un certificado de inspección en que se indicará si el proyecto o memoria técnica y la instalación ejecutada cumple con el RITE, la posible relación de defectos, con su clasificación, y la calificación de la instalación. En el segundo caso, se refiere a inspecciones periódicas a lo largo de la vida útil, a fin de verificar el cumplimiento de la exigencia de eficiencia energética del RITE. En el reglamento se prevé la calificación de la instalación como aceptable (sin defectos importantes), condicionada (con algún defecto grave 60 o un defecto leve 61 ya detectado que no se haya corregido) y negativa (con algún defecto muy grave 62) En relación a la inspección propiamente dicha, se establece la necesidad de verificar el registro oficial de las operaciones de mantenimiento establecidos en el reglamento, así como el cumplimiento y adecuación del “Manual de Uso y Mantenimiento” a la instalación existente. 60

61

62

No supone un peligro inmediato para la seguridad de las personas o de los bienes o del medioambiente, pero puede reducir de modo sustancial la capacidad de utilización de la instalación o su eficiencia energética. No perturba el funcionamiento de la instalación y por el que la desviación respecto al reglamento no tiene valor significativo para el uso efectivo o el funcionamiento de la instalación. Es aquel que supone un peligro inmediato para la seguridad de las personas, los bienes o el medioambiente

DEUMAN

265

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Asimismo, la inspección comprende la evaluación de la contribución solar mínima en la producción de agua caliente sanitaria, la misma que comprende realizar mediciones para determinar la energía solar aportada exigida y la demanda energética anual, obtenidos a partir de los valores mensuales, según las condiciones establecidas por tipo de edificio y zona climática. Se establece el periodo de inspecciones para los sistemas, siendo de 5 años para los que usen renovables y tengan una potencia entre 20 y 70 kW y cada 4 años para los que tengan una potencia superior a 70 kW. 10.4.1.2 ASTM E 1160-87 (Reapproved 2007). Standard Guide for On-Site Inspección and Verification of Operation of Solar Domestic Hot Water Systems Esta guía (Ver parte de esta norma traducida en Anexo 9) cubre procedimientos y métodos de ensayo que permitan llevar a cabo inspección en el lugar de la instalación y su aceptación. Esta guía comprende procedimiento de inspección y ensayos del sistema en general, eficiencia del colector, protección anticongelante, del sistema de control y operación de la bomba. En la guía se señala distintas opciones de instrumental, sus características y sus precios referenciales, según los parámetros a medir, tales como: • • •

Radiación solar Temperatura Sensores e indicadores del caudal

En cualquiera de los casos, se ha procurado que los ensayos se caractericen por usar instrumentos comunes, que no requieran de mayor especialización, que no sean invasivos, que requieran modificar el sistema o interrupción del mismo. Los ensayos recomendados para cada componente o subsistema han sido clasificados en categorías de acuerdo al nivel de complejidad y costo, de la siguiente forma: • • •

Categoría A. Categoría B. Categoría C.

Únicamente inspección visual. Ensayos que requieren una instrumentación mínima Ensayos que requieren una instrumentación más sofisticada o de un mayor costo o un mayor tiempo para su realización.

Al respecto, a continuación se describen sucintamente los procedimientos que se señalan en cada una de estas categorías, para evaluar

DEUMAN

266

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Categoría A. Consiste una inspección visual: • • •

Del comportamiento de la temperatura en las líneas del colector desde su entrada en funcionamiento. De la ubicación de las válvulas o sensores u algún otro mecanismo de protección que disponga el SST De la ubicación de los sensores alrededor o al interior del colector, sus características de aislamiento del medioambiente y facilidad de lectura de los mismos.

Categoría B. • •

•

Consiste en la estimación del caudal, a través de las mediciones de la presión de succión y la curva de la bomba. Verificación del sistema anticongelante mediante hidrómetros (sistemas cerrados) para medir el nivel de mezcla que contiene el líquido anticongelante o mediante termómetros (sistemas abiertos) simulando una temperatura de congelamiento. Verificación mediante un ohmnimetro el correcto funcionamiento de los controladores

Categoría C. • •

Se realiza mediciones de radiación y temperaturas, a la entrada y salida del colector, para medir la eficiencia del colector. Se verifica el encendido y apagado de la bomba en relación a la temperatura del colector y del depósito acumulador.

10.4.1.3 Solar Industries Association. Certificate of Inspection of Solar Water Heating System Installation. 2009. Este documento es un formato que debe ser llenado por el inspector de SST, el cual contempla el levantamiento de la información sobre los siguientes aspectos: • • • • • • • • • •

Inspección visual. Funcionamiento de los componentes y del SST. Si la instalación se ha realizado según las normas técnicas correspondientes Medición. Cantidad de agua caliente. Orientación e inclinación del colector Protecciones Anticongelamiento, sobrecalentamiento, entre otros Satisfacción y capacitación del usuario. Existencia de garantía sobre el SST.

DEUMAN

267

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

10.4.1.4 TorontoBuilding. SDHW System Commissioning Report. 2009. Igual que en el anterior caso, este también es un formato, el cual contempla básicamente una inspección visual sobre el SST. 10.4.1.5

MED-ENEC. Inspection Checklist Solar Water Heaters.2007

Este documento también corresponde a un formato el cual tiene un mayor alcance que los dos anteriores, en el que se describe lo siguiente: • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •

Datos generales del SST Inspección visual Soporte Depósito Acumulador Aislamiento del depósito acumulador Conexión de los tubos Aislamiento de las tuberías Posiciones de los tanques de expansión, de ventilación y válvula de seguridad Sensores del colector Bomba de circulación Cables sensores Sistema de calentamiento de respaldo Cubierta de vidrio del colector Absorbedor Sistemas de tubos evacuados Ensayos y mediciones Temperatura a la salida del agua caliente Diferencia de temperaturas a la entrada y salida de los sistemas (caso termosifón) Circulación forzada Control diferencial de temperatura Opinión del usuario Temperatura del agua caliente Cantidad de agua caliente Temperatura constante durante el baño Comentarios generales

10.4.1.6 Dificultades y problemas en la aplicación de las normas o procedimientos de inspección No se ha encontrado mayores referencias bibliográficas en relación a problemas o dificultades en la aplicación de las normas o procedimientos de DEUMAN

268

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

inspección. En entrevistas realizadas actividades, se destaca aspectos como: • • • • • • • • •

•

a

personal

que

desarrolla

estas

Accesibilidad a las instalaciones, ya sea para acceder a los espacios donde están instalados los SST o a las mismas instalaciones por la disposición de los componentes solares. Dificultades para realizar la lectura de las mediciones por mala ubicación de los instrumentos, Descalibración de los instrumentos de medida, Falla de los instrumentos de medida Insuficiente radiación solar para realización de pruebas de rendimiento. Mala climatología que dificulte el acceso a la cubierta para inspección del campo de captadores. Los problemas más relevantes se presentan en cubiertas inclinadas y con lluvia o principalmente en caso de heladas. Falta de sistema de operación manual de los equipos eléctricos (bomba, válvulas de tres vías motorizadas, disipadores de calor,…) Tubería discurriendo por espacios inaccesibles (patinillos tabicados, interior de muros, locales no habitados y sin acceso. Situación de estancamiento en las instalaciones. (cuando al tratar de realizar la inspección el sistema se encuentra en parada de seguridad por alta temperatura en captadores, de modo que es sistema no debe arrancar hasta que esta temperatura se reduzca, ya que puede haber vapor en la parte alta de los captadores y temperaturas excesivas pueden dañar el sistema). Falta de marcado en equipos y ausencia de documentación de los mismos, de modo que se desconoce fabricante y características técnicas de los equipos.

10.5 Análisis Capacidad de Inspección Dado el poco desarrollo del país en materias de instalaciones de energía solar térmica, básicamente la experiencia en este tipo de sistemas se basa en “ensayo y error”, donde los instaladores han desarrollado métodos propios para realizar de la mejor manera posible sus instalaciones. Por otra parte, la experiencia en inspección de estos sistemas es bastante baja, debido a que no existe mayor respaldo técnico de las instalaciones, sobre todo las domiciliarias.

DEUMAN

269

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

10.5.1 Equipos de medición requerido para inspección de las instalaciones de los SST A fin de no interrumpir o intervenir físicamente los SST, se deberá optar por incluir en el SST un número de equipos de medición 63 que permitan realizar una evaluación del funcionamiento del SST durante el proceso de monitoreo (manual o automático) o de inspección del SST. En este sentido, a continuación se listan los equipos de medición que deberán ser instalados según el tamaño 64 de sistema (Tabla 70), considerándose SST menores aquellos que son igual o menor a 30 m2 y SST mayores aquellos que tienen una potencia superior a 30 m2. Más adelante también se describen en forma genérica los equipos e instrumentos de la Tabla 70. Es importante señalar que algunos de los equipos que se muestran en este numeral sirven también para el control del SST, especialmente los dos últimos que no debería considerarse necesariamente como obligatorios. En el caso del piranómetro, este será usado por los inspectores, no es necesario que sea incluido en el SST.

63

Este numeral ha sido desarrollado sobre la base de los siguientes documentos: Schnauss, 2008; Calefi-Solar, 2008; Gas Natural; 2007. 64 Se ha tomado como referencia los valores recomendados por el RITE, 2007.

DEUMAN

270

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Tabla 70. Instrumentación que deberá contar el SST según el tamaño del mismo. Instrumentos Manómetro presión Caudalímetro

de

Maquina de equilibrado Sensor de temperatura en la zona central del depósito Regulador de diferencial de temperatura Contador de energía o de calorías) Válvula de balanceo con medidor de flujo Piranómetro Cinta métrica metálica Termómetro de contacto o laser calibrado Vernier Multímetro Cronómetro

Igual o menores a 30 m2

Mayor a 30 m2

X

X

X

X

X

X

X

X

X X X X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

X

Observación Debe estar previsto la instalación Debe estar previsto la instalación De propiedad inspector Debe estar previsto la instalación

en en del en

No necesariamente debe estar previsto en la instalación Debe estar previsto en la instalación 65 Debe estar previsto en la instalación 66 De propiedad del inspector De propiedad del inspector De propiedad del inspector De propiedad inspector De propiedad inspector De propiedad inspector

del del del

Nota: todos los instrumentos de medición deberán estar debidamente calibrados Manómetros de presión (obligatorio) Instalado típicamente entre la línea de salida del depósito acumulador/intercambiador de calor y la línea de entrada del colector.

65 66

En el caso que se instale este dispositivo, no se requerirá del caudalímetro, toda vez que estos equipos típicamente cuentan con uno Ídem

DEUMAN

271

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Caudalímetro (obligatorio) Deberán instalarse en el circuito primario, en el sistema de distribución solar y en el sistema de distribución de ACS. En cada uno de los casos en la línea más fría. Preferiblemente deberán ser del tipo mecánico de chorro múltiple. Deberán ubicarse en tramos largos de tuberías en los que haya elementos que puedan causar flujos turbulentos. Sensores de temperatura en el depósito acumulador A la entrada y salida del depósito (recomendado) Instalado típicamente en la línea de entrada y en la línea a la salida del ACS en el depósito acumulador (entre el 70 y 90% de la altura del depósito) del depósito acumulador. Típicamente son montados a contracorriente del sentido del flujo. El montaje podrá ser a través de vaina o por inserción directa. En zona intermedia del depósito (Obligatorio) Asimismo, se requiere instalar sistemas de medición de temperatura en la parte, central de la zona de intercambio del acumulador (generalmente entre el 40 y el 60% de la altura del depósito). En algunos casos, especialmente en los SST grandes, estos equipos son instalados en un gabinete denominado “Estación Solar”, como el que se aprecia en la Figura 114.

Figura 114 Estación solar para SST.

En el colector (recomendado) Deberá medirse la temperatura del colector mediante una sonda de temperatura en la salida de la batería de los colectores donde se esperen mayores temperaturas. Si existe más de un colector, deberá instalare en uno de los grupos de colectores, el que más alejado del depósito acumulador y esté en la parte más alta del arreglo.

DEUMAN

272

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Regulador de diferencial de temperatura del SST (recomendado) Como el nombre lo señala, es aquel dispositivo encargado de regular el diferencial de temperatura del SST. En la Figura 115 se muestra una imagen de este dispositivo.

Figura 115 Regulador de diferencial de temperatura del SST.

Contador de calorías (Obligatorio para SST grandes) El medidor de calor, Figura 116, permite contabilizar la energía entregada al depósito acumulador. Típicamente está conformado por dos sondas de temperatura, un caudalímetro que podrá ser mecánico o electrónico y un integrador.

Figura 116. Medidor de calor

DEUMAN

273

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Válvula de balanceo con medidor de flujo Dispositivo que incorpora un medidor de flujo para su control, Figura 117.

Figura 117 Válvula de balanceo con medidor de flujo

Piranómetro (Obligatorio) Dispositivo para la medición de radiación solar, Figura 118.

Figura 118. Piranómetro

Instrumento de equilibrado (Obligatorio) Dispositivo que permite recoger la información de las válvulas de equilibrado apropiadas, presión diferencial y temperatura, Figura 119.

Figura 119. Instrumento de equilibrado

DEUMAN

274

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

10.5.2 Características mínimas y costos involucrados en la instrumentación para la inspección de SST. En la guía ASTM se establecen las características de los sensores para realizar la inspección de SST, a fin de ser lo más inclusivo posible, se indica en la Tabla 71 la relación de sensores con la menor precisión establecida y el menor costo establecido en la guía. Tabla 71. Relación de equipos de medición, precio y precisión Tipo de sensor

Capacidad

Costo aproximado (US$)

Sensor de radiación solar

2000 W/m2

250 - 500

100 ºC

80 – 150

10 – 20 A

50 - 100

80 mm --5m

100 10 5

---

4.000

Sensores térmicos Multímetro Vernier Cronómetro Cinta métrica Máquina de equilibrado

DEUMAN

Precisión ± 5% del valor instantáneo 1 ºC 1% de valor instantáneo 0,02 mm 1 seg 0,1 mm 1% de valor instantáneo

275

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

11. PROCEDIMIENTO PARA LA INSPECCIÓN DE LOS SISTEMAS SOLARES TÉRMICOS YA INSTALADOS, CONSIDERANDO LA FORMA EN QUE SE SOLICITARÁ LA REVISIÓN DE SISTEMAS SOLARES TÉRMICOS Para la elaboración del procedimiento de inspección de los SST instalados, se han revisado los documentos que se muestran en la Tabla 72, que han sido descritos en el segundo informe. Tabla 72. Normas, procedimientos, formatos identificados para la inspección de los SST. Ítem 1

Norma o procedimiento Real Decreto 1027/2007

2

ASTM E 1160-87 (Reapproved 2007)

3

Solar Industries Association

4 5

TorontoBuilding MED-ENEC

Descripción Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE) Standard Guide for On-Site Inspetion and Verification of Operation of Solar Domestic Hot Water Systems Certificate of Inspection of Solar Water Heating System Installation SDHW System Commissioning Report Inspection Checklist Solar Water Heaters

Sobre la base de la revisión de los documentos descritos y los plazos contemplados en el programa de calentadores solares, no se recomienda adoptar la normativa española (RITE), toda vez que el ensayo de la contribución solar requiere una estadística superior a un año en el lugar de emplazamiento de la instalación, información que se encuentra escasamente disponible en el país. Por otra parte, esta metodología es poco específica respecto de la aplicación de la inspección; como consecuencia de esto, en España existen hoy por hoy varios sistemas de verificación. En el caso de la norma ASTM, se recomienda adoptar los ensayos que se encuentran descritos en la guía, por ser de los pocos procedimientos bien descritos y por no ser invasivo en los ensayos a realizar. Asimismo, se recomienda realizar una inspección visual. Para ello, de la revisión de los formatos descritos, se recomienda adoptar el correspondiente a MED-ENEC 67. Ambos procedimientos, ASTM y MED-ENEC, se han tomado de forma parcial y se han adaptado para cumplir con los requerimientos del presente estudio. En este sentido, la propuesta de procedimiento de inspección de SST es el que se muestra a continuación.

67

Project Energy Efficiency in the Construction Sector in the Mediterranean. European Union.

DEUMAN

276

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

11.1 Propuesta de Procedimiento de Inspección de SST Introducción La SEC encarga el presente documento como parte de la convocatoria por relacionada con el “ESTUDIO DE COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES”, que debe recoger, entre otros trabajos, un procedimiento para la inspección de los SST ya instalados y que han accedido al programa de subvenciones del Gobierno Chileno. El procedimiento de inspección que se describe a continuación debe basarse en las exigencias impuestas a instaladores, proyectistas y clientes finales para el cálculo, instalación y mantenimiento de los SST, ya que las comprobaciones a realizar deben ser, únicamente una garantía de la correcta aplicación de las citadas exigencias. Previamente a estos trabajos, ha sido encargado por parte de la CNE, un documento en el que se recogen las exigencias mencionadas en el anterior párrafo y las labores de inspección se centran en garantizar el cumplimiento de lo recogido en dicho documento, en la medida de que esto sea técnicamente posible. 11.2 Objeto El objeto del presente documento es presentar y señalar todos los procedimientos indispensables para las labores de inspección en los SST ya instalados, de modo que quede definido todo el proceso de inspección. La inspección a su vez, tiene por objeto determinar el funcionamiento in situ de la instalación, detectar fallas tempranas e identificar aquellos aspectos que incidirán en el funcionamiento futuro de la instalación, para lo cual se proyecta una revisión que en total debiera durar una jornada de trabajo. Sin embargo, esta inspección tiene por objetivo verificar que el sistema está funcionando, no entregando detalles o datos que permitan proyectar su comportamiento futuro. 11.3 Alcance El alcance de este procedimiento incluye la determinación de equipos, recursos e instrumental necesarios para el proceso de revisión, calificación del personal, condiciones exteriores que deben darse para poder ejecutar correctamente el procedimiento y los pasos a seguir para realizarlo.

DEUMAN

277

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

11.4 Definiciones Campo de captación: Conjunto de colectores solares térmicos en una instalación solar. Manómetro: Instrumento que se emplea para la medición de la presión en los fluidos y que en general determina la diferencia que hay entre la presión del fluido y la presión local Piranómetro: Instrumento meteorológico utilizado para medir de manera muy precisa la radiación solar incidente sobre la superficie de la tierra. Se trata de un sensor diseñado para medir la densidad del flujo de radiación solar (W/m2) en un campo de 180 grados. Polímetro: (multímetro, tester). Instrumento de medida que ofrece la posibilidad de medir distintos parámetros eléctricos y magnitudes en el mismo aparato. Las más comunes son voltaje, corriente y resistencia eléctrica. Termómetro: Instrumento que se emplea para la medición de la temperatura de cuerpos y fluidos. Pueden ser de diversos tipos: contacto, laser, inmersión, entre otros Vernier o calibre: elemento destinado a medir con precisión unidades espaciales pequeñas, generalmente y en relación a este procedimiento diámetros y espesores. 11.5 Instrumentos y equipos de medición Los diferentes instrumentos, equipos y materiales necesarios para la correcta inspección de SST deben encontrarse en buenas condiciones de uso, disponer de los certificados de homologación y calidad requeridos y en caso de equipos de precisión contar con un certificado de calibración vigente. La relación de equipos necesarios para realizar la inspección de los SST se muestra en la Tabla 71.

Tabla 73. Relación de equipos de medición, precio y precisión Tipo de sensor

Sensor de radiación solar

Sensores térmicos

DEUMAN

Descripción Para determinar la irradiación solar instantánea existente en el campo de captadores. Adicionalmente se requerirá un anillo de radiación difusa De contacto o laser. Para la toma de

Capacidad

Costo aproximad o (US$)

Precisión

2000 W/m2

250 - 500

± 1% del valor instantáneo

150 a 180 ºC

80 – 150

1% de valor instantáneo

278

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Manómetro de precisión

Multímetro

Vernier o calibre

Cronómetro Cinta métrica

Máquina de equilibrado

Calculadora científica

temperaturas instantáneas en diferentes puntos de la instalación Con diferentes elementos de conexión aptos para acoplarse a vasos de expansión cerrados Para medición de potencia en bornes de bombas Para la determinación de diámetros de tuberías y conexiones y espesores de aislamiento y estructuras Para la medición de distancias de los elementos que conforman el SST Comprobación de caudales y pérdidas de carga en válvulas de equilibrado en las instalaciones que lo determinen Para el cálculo de variables

1,5 veces la presión máxima del sistema

80 – 150

1% de valor instantáneo

10 – 20 A

50 - 100

1% de valor instantáneo

150 mm

100

0,02 mm

---

10

1 seg

5m

5

0,1 mm

---

4.000

1% de valor instantáneo

100

Además será necesario disponer, por parte de la propiedad de la instalación, la siguiente documentación: Memoria o proyecto técnico con los cálculos realizados para el dimensionado de los diferentes equipos y la elección de los materiales utilizados en la ejecución del SST. Copia de la información técnica de los equipos que componen la instalación, que se exijan en el reglamento de la CNE. Documentación con los discos solares que apliquen en la instalación a inspeccionar.

DEUMAN

279

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

11.6 Recursos humanos necesarios El personal que realice el proceso de inspección debe tener una calificación tal que le permita el manejo de variables y los cálculos que se describen a lo largo de todo el procedimiento, así como la capacidad para diferenciar y reconocer los materiales utilizados en una instalación de este tipo. Además debe estar cualificado para la revisión de los proyectos y/o memorias técnicas de SST, por lo que debe tener capacidad también para desarrollar estos documentos de forma correcta y detallada. Por otro lado la toma de datos debe realizarse de forma precisa y la interpretación de los mismos debe ser correcta, por lo que el personal que realice la inspección debe estar capacitado para el uso de los equipos de medida y la interpretación de los datos obtenidos con los mismos. 11.7 Calificación exigida al personal encargado de la realización de la inspección Los sistemas termosolares están conformados por varios subsistemas entre los que se encuentran: Captación, Hidráulico, de Intercambio, de Acumulación y de Control. El personal encargado de la inspección de estos sistemas, debe comprender cada uno de estos subsistemas y relacionar sus funciones como parte de un sistema completo. Además, debe poseer conocimientos que le permitan detectar problemas de instalación en las techumbres y conocimientos de la parte eléctrica, cuando corresponda. El curso debe abarcar tres aspectos: diseño y ejecución de instalaciones, mantenimiento de las mismas e inspección y corrección de instalaciones. El alcance en cada una de las áreas debe ser determinado en base a las exigencias que la normativa vigente establezca para cada uno de los aspectos mencionados. En el ámbito de la instalación y el mantenimiento serán determinados por la normativa resultante del informe encargado por la CNE, y lo referente a la inspección lo recogido en todo este informe. Para este fin, se recomienda las definiciones otorgadas por el reglamento RITE, las que se presentan en el Anexo 10. 11.8 Condiciones necesarias para la correcta realización de la inspección El presente procedimiento ha sido elaborado para la evaluación en el lugar para verificar la operación del SST mediante evaluaciones de corto periodo de tiempo. DEUMAN

280

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Para una correcta inspección es necesaria la existencia de radiación suficiente como para activar el funcionamiento del SST, por lo que la inspección requiere de un día soleado. En los casos en los que no exista la radiación solar indicada en la propuesta de inspección, se recomienda que se prevea una segunda visita del inspector en la que se procure realizar los ensayos correspondientes, en el caso que las condiciones climáticas persistan se recomienda dar por aprobada la instalación ante la falta de condiciones climáticas requeridas. En cualquier caso, en el primer día de inspección se debe realizar la inspección visual de la instalación. El acceso al campo de colectores es necesario y este suele encontrarse ubicado en la cubierta del edificio; en todo caso deben darse las condiciones de seguridad necesarias para garantizar la integridad del inspector de la instalación y la posibilidad de acceder a todos los puntos de la misma. Las condiciones específicas de seguridad deben establecerse según el reglamento vigente de seguridad en el trabajo o según reglamento elaborado para tal efecto. 11.9 Procedimiento de Inspección La inspección de instalaciones abarca diferentes aspectos, comprobación de equipos y elementos, revisión de materiales, toma de medidas y datos y revisión de documentación. En este sentido, la inspección se dividirá en tres partes: − − −

Revisión de la información técnica de la instalación; Inspección visual y Ensayos no invasivos a realizar en el SST. 11.9.1

Verificación técnica de la instalación

El primer paso en los procesos de inspección es la recopilación de la información y documentación de la instalación y revisar que ésta cumple con lo establecido en el reglamento de la Ley. Además, se recopilará y comprobará la documentación de los diferentes equipos y materiales a fin de garantizar la correspondencia entre dicha documentación, los componentes realmente instalados y los documentos citados en el párrafo anterior. Los primeros aspectos a verificar en la inspección son los siguientes: −

Verificar que todos los elementos declarados en el proyecto, se encuentran disponibles en la instalación.

DEUMAN

281

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

− − − − − − − − − −

Método de protección a los rayos UV (verificar si existe de acuerdo a lo que entrega la memoria de cálculo) Método de Protección a la corrosión (verificar si existe de acuerdo a lo que entrega la memoria de cálculo) Protección frente a las inclemencias del clima (verificar si existe de acuerdo a lo que entrega la memoria de cálculo) Método de protección contra heladas (verificar si existe de acuerdo a lo que entrega la memoria de cálculo) Método de protección contra sobrecalentamiento (verificar si existe de acuerdo a lo que entrega la memoria de cálculo) Tratamiento antilegionela (verificar si existe de acuerdo a lo que entrega la memoria de cálculo) Protección de los elementos de fijación (Los elementos de fijación y piezas auxiliares de la estructura de soporte deberán ser resistentes a la corrosión. Verificar por inspección visual). Cálculo de pérdidas por sombra (Dimensionar los obstáculos y si es que éstos no se condicen con la memoria de cálculo, realizar el cálculo de acuerdo a la metodología de la CNE e informar) Presión y succión del viento (Verificar que las condiciones de cálculo se cumplen) Plan de mantenimiento preventivo y correctivo (Verificar si el usuario está en posesión de dicho documento y que está cumplimentado y actualizado a la fecha de inspección)

11.10Inspección visual Se realizarán las comprobaciones necesarias para garantizar el cumplimiento de las exigencias mínimas en lo referente a los equipos y componentes. El objetivo de esta inspección es determinar aquellos aspectos particulares que puedan ser motivo de fallas futuras en la instalación y por otra parte verificar que el funcionamiento conjunto del sistema es y será correcto durante su funcionamiento, asegurando de este modo el cumplimiento del reglamento. De modo particular, el inspector debe verificar que los componentes de la instalación son los referidos en la documentación presentada por la empresa constructora, es decir, verificar marca, modelo y números de serie de los componentes del sistema (Colectores solares y Depósitos Acumuladores). A continuación se presentan detallados los aspectos que el inspector deberá informar.

DEUMAN

282

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

DATOS GENERALES Número de Registro de la inspección Inspección Tipo de inspección Fecha Nombre del inspector Usuario de SST Nombre Dirección Código postal Teléfono SST Marca y modelo Número de serie de los SST Tipo de Sistema Disponibilidad de manual Campo de colectores Marca y modelo Número de serie de los colectores Área total (m2) Número de colectores Largo y ancho del colector (m) Largo y ancho de la superficie de apertura (m) Tipo de colectores Azimut de colectores (°) Inclinación (º) Sistema auxiliar Fuente de energía Potencia en kW Depósito acumulador Tipo Marca y modelo Números de serie Sistema de Intercambio

(instalación/mantenimiento)

Verificar de acuerdo a proyecto Verificar de acuerdo a proyecto Termosifón/circulación forzada Verificar existencia Verificar de acuerdo a proyecto Verificar de acuerdo a proyecto Calcular (área x número de colectores) Contabilizar y verificar de acuerdo a proyecto Medir y verificar de acuerdo a proyecto Medir y verificar de acuerdo a proyecto (Planos, tubos al vacío, integrado, otros). Verificar de acuerdo a proyecto Medible con Transportador. Verificar de acuerdo a proyecto Medible con Transportador. Verificar de acuerdo a proyecto. Electricidad/gas/petróleo Ver placa del sistema Integrado/tanque separado/otro Verificar de acuerdo a proyecto Verificar de acuerdo a proyecto

Tipo de sistema de intercambio

Verificar de acuerdo a proyecto

Marca

Verificar de acuerdo a proyecto

Modelo

Verificar de acuerdo a proyecto

INSPECCIÓN VISUAL Colector

DEUMAN

283

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Marco del colector Ubicación Absorbedor

Estado de los materiales en general Cobertura de vidrio del colector

Válvulas de corte o seguridad para cada batería de colectores de acuerdo a norma Conexionado entre captadores Purgadores en la salida de cada batería de captadores de acuerdo a norma Estructura de soporte del colector

Rigidez Sin perdidas por sombras Sin corrosión Sin pérdidas Pintado/revestimiento en buenas condiciones Bueno - Malo Limpio Sin roturas o fisuras Impermeable Sin condensación Comprobar existencia No más de 6 m2 en serie a. b. c.

Depósito acumulador Estado de los materiales Aislamiento

Estructura y fijaciones protegidas contra corrosión Suficientes puntos de fijación de los colectores a la estructura Estructura anclada a elemento portante suficientemente firme.

Bueno - Malo Ajustado, sin espacios Sin humedades que denoten fugas

Posibilidad de independizar los depósitos acumuladores cuando la cantidad es superior a uno (1) permitiendo que la instalación continúe operando. Llaves de corte en las tomas Válvula de seguridad Manguitos antielectrolíticos en las tomas en contacto con otros materiales Manómetro y termómetro en el depósito Existencia de ánodos de protección catódica de acuerdo exigencias normativas o declaración del proyectista Tuberías y accesorios Diámetros de tubería de circulación de agua Conexión de tubos desde el depósito acumulador al colector y a los puntos

Posición de tubos de circulación entre el colector y el depósito Aislamiento de tubos de circulación

DEUMAN

Verificar de acuerdo a proyecto Verificar de acuerdo a proyecto Verificar de acuerdo a proyecto Verificar de acuerdo a proyecto Verificar de acuerdo a proyecto Conforme a proyecto Posición correcta Aislamiento Válvula de aireación Apropiados elementos de fijación Ausencia de fugas Inclinación adecuada, ningún ángulo agudo, válvula de alivio Longitud completa

284

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Purgadores en todos los sifones de acuerdo a exigencias de la normativa Fijación suficiente de los tubos a elementos portantes Válvulas Posición del tanque de expansión, tubo de ventilación y/o válvula de seguridad Válvula antirretorno Unidad de control Unidad de control Sensores del colector

Cables sensores Sistema de equilibrado Bomba Marca y Modelo Capacidad (kW) Bomba de circulación Cantidad de bombas Disyuntor (Interruptor automático) Sistema de llenado Tipo Sistema de vaciado Tipo Sistema anticongelante Para sistemas indirectos

Sistemas de drainback o draindown

DEUMAN

Materiales resistentes al clima Condición de aislamiento Espesor del aislamiento Ausencia de humedades que denoten fugas. Verificar de acuerdo a proyecto Posición, ajustes Adecuada o inadecuada Posición correcta Posición, ajustes Buen estado de los mismos. Verificar que estén correctamente fijados a los tubos de circulación de agua fría y caliente o insertados en salida de agua caliente de colector Buen estado de los mismos Conexiones apropiadas, tamaño adecuado y cables aislados Retorno invertido o válvulas de equilibrado Verificar de acuerdo a proyecto Verificar de acuerdo a proyecto Posición, potencia, ruido (mal funcionamiento, cavitación, aire en el sistema o algún otro problema) Dos si superficie del campo de colectores es mayor a 50 m2. Verificar de acuerdo a proyecto Verificar de acuerdo a proyecto Verificar de acuerdo a proyecto Asegurar que no pueden producirse el fenómeno de termosifón a través del intercambiador de calor cuando la temperatura exterior es inferior a 0ºC (por ejemplo, mediante la presencia de una válvula check o válvula antirretorno) Verificar su ubicación o la de los sensores o de las válvulas. Asegurarse que la tubería externa del colector tiene una pendiente

285

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Colectores con tubos evacuados Calentamiento auxiliar Dispositivo

Disyuntor (Interruptor automático) Sistemas con tubos evacuados Vacío

Tubo Conexiones en general

Sistema de Drenaje para SST de más de 10 m2

apropiada para drenaje Verificar las instrucciones del fabricante sobre los dispositivos de anticongelamiento. -Ubicación del dispositivo de encendido/apagado -Selección de termóstato … ºC, rango … ºC -Apropiado cableado eléctrico Verificar de acuerdo a proyecto Pérdida de vacío (verificar coloración blanca en los extremos del tubo, que indica pérdida de vacío) Fugas en los sellos, sin condensaciones Revisar que no existan evidencias de fugas Potenciales corrosiones debido a inapropiado uso de materiales, unión de materiales diferentes, fluidos inapropiados. Comprobación de su existencia y correcto funcionamiento mediante actuación del mismo

De encontrar aspectos significativos que puedan afectar la instalación, el inspector debe agregar o ampliar la información sobre dicha falla o defecto encontrado. 11.11Ensayos no invasivos Para realizar los ensayos es necesario: • • •

Que éstos se realicen cuando el SST opere de una forma normal y satisfactoria por varios días, mínimo 7, antes de iniciar cualquier evaluación. Que el SST se encuentre en la condición de estado estable (estacionario) a lo menos 2 horas antes del inicio de los ensayos. Los ensayos deben realizarse en días despejados o semi-despejados 68 (sin nubosidad visible en el cielo o fracción difusa de la irradiancia global sea menor a 0,2) y soleados (Irradiancia global incidente sobre el colector mayor a 400 W/m2).

68

La existencia de una “ligera” nubosidad puede incluso favorecer la variación en los datos de la instalación, permitiendo así comprobar el funcionamiento del sistema de control.

DEUMAN

286

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

11.11.1 Comprobación funcionamiento sistema de control solar y auxiliar. Es necesario calibrar las medidas del sistema de control contrastando los datos suministrados por éste con la medida de la temperatura mediante termómetro, posicionándolo de tal modo que muestre la temperatura del punto a chequear, salida de colector característico y punto del acumulador solar. Tras comprobar que los datos de temperatura de los sensores son correctos, se analizan los arranques y paradas de las bombas y otros elementos accionados por el sistema de control en base a los datos de temperatura del sistema. Para ello es necesario modificar en el propio sistema de control, las temperaturas de seteo y los diferenciales de temperatura que hacen que los diferentes equipos arranquen, o lograr que las temperaturas reales del sistema varíen. Generalmente, se requiere de una reducción en las temperaturas percibidas por los sensores. Para lograr un descenso en la temperatura del campo de captación basta con cubrir la batería de colectores donde se encuentra ubicada la sonda de temperatura o de parte del conjunto de captadores si la sonda no se ha ubicado en ninguna batería en concreto. Este tapado de captadores será causa a su vez de un descenso en la temperatura de todo el circuito primario (principalmente si la bomba del circuito primario continua activa). Para reducir la temperatura en el acumulador, basta con la apertura de grifos o puntos de consumo de ACS de modo que el agua caliente salga del mismo y sea reemplazada por agua fría. Esto a su vez, reducirá la temperatura en todo el conjunto del circuito secundario. Si la climatología o el momento de la inspección fuesen propicios (aparición de intervalos de nubes, primeras o últimas horas del día), estas variaciones en las temperaturas del circuito primario podrían producirse de forma natural sin intervenir sobre la instalación. Por último se debe comprobar las actuaciones de mantenimiento e inspección que garanticen el cumplimiento de la norma. Las cuales habrán sido registradas en hojas de mantenimiento cumplimentadas, selladas y firmadas por empresas mantenedoras autorizadas. 11.11.2 Comprobación del funcionamiento correcto de la bomba Al iniciarse la operación del SST, observar la bomba cuando el colector se exponga al sol. Al encenderse la bomba, la temperatura a la salida del colector

DEUMAN

287

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

deberá estar ligeramente caliente (aproximadamente 5ºC) en relación a la temperatura en la parte media del acumulador. La bomba no producirá ruidos de burbujeo ni vibraciones intensas más allá de las derivadas de su arranque y parada. Tampoco se producirán ruidos de burbujeos ni sonidos que indiquen la presencia o el paso de aire por la misma (cavitación). Con el dato de caudal o con la diferencia de presión a la entrada y salida de la instalación, se puede evaluar el punto de trabajo en la curva de la bomba suministrada por el fabricante (ver ejemplo en la Figura 120), y si se encuentra dentro del rango recomendado por el mismo.

Figura 120. Curva del sistema y de la bomba.

Por último mediante amperímetro se comprobará la intensidad eléctrica que circula por la bomba y la potencia eléctrica consumida por la misma, debiéndose contrastar este dato con el suministrado por el fabricante para el punto de trabajo comprobado según lo indicado en el párrafo anterior. Este valor no debiera tener una diferencia más allá de un 15% respecto de lo entregado por el fabricante o proyectista de la instalación.

DEUMAN

288

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

11.11.3

Comprobación del caudal en el SST

En sistemas indirectos, medir la altura total (presión de succión-presión de descarga), y establecer el caudal usando intersecciones en la curva de la bomba proporcionado por el fabricante, usando las correcciones correspondientes por uso de anticongelante. En sistemas directos o abiertos medir la presión de descarga con una válvula de drenado y cerrar el paso a la válvula antirretorno. A continuación, ajustar la válvula hasta abrirla, encender la bomba y ajustar la válvula de drenaje hasta que la presión sea la misma encontrada en la viñeta anterior. Instrumentación requerida: Manómetro, cronómetro y un contendor. El margen de error con los procedimientos descritos es muy elevado por lo que se recomienda que la instalación cuente con un sistema de medida de caudal en el circuito primario y en el circuito secundario si el intercambiador es externo al acumulador. Éste sistema puede ser un caudalímetro, un contador de calorías (que además suministra el dato de la potencia instantánea) o una válvula de equilibrado (para obtener el caudal con esta última es necesario el uso de una máquina de equilibrado). En cualquier caso, verificar que el caudal se encuentra en el rango de funcionamiento del SST. 11.11.4

Eficiencia del colector

Medir la radiación con un piranómetro. Para determinar el estado en equilibrio del sistema, medir cada 5 minutos hasta que en dos ocasiones los valores de las temperaturas en la entrada y salida de los colectores hasta que sean similares con una diferencia del 5%. Registrar las medidas, una vez que el SST se encuentre en estado de equilibrio, cada 15 minutos por 2 horas (puede que sea necesario cerrar el paso a la válvula antirretorno de agua y el calentador auxiliar durante el ensayo) Instrumentación: sensor de radiación solar, sensor de temperatura. Los probadores o sensores deberán estar lo más cerca posible a la entrada y a la salida del colector. Usar caudalímetros o la información de caudal obtenida en el numeral 11.11.3.

DEUMAN

289

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

La eficiencia del colector solar deberá calcularse mediante la siguiente expresión:

Donde: η: Eficiencia del colector Q: Caudal de fluido del colector [cm3/s] ρ: Densidad del fluido del colector [g/cm3] (Agua=1 g/cm3) Calor específico del fluido caloportador [J/g.ºC] (Agua=4,2 J/g°C) Sh : G: Radiación solar total [W/m2] A: Área del colector [m2] Tsal: Temperatura promedio del fluido a la salida del colector [ºC] Tin: Temperatura promedio del fluido a la entrada del colector [ºC] La eficiencia deberá ser superior a 30%. Si el caudal o la temperatura observada son muy bajos, la eficiencia debiera bajar- observar defectos en el sistema. La eficiencia estimada corresponde a un promedio de rendimientos instantáneos calculados en base a las mediciones realizadas durante el tiempo de ensayo. El valor del 30% corresponde a un valor mínimo (estipulado por el procedimiento) para decir si el sistema está funcionando o no. 11.11.5

Controlador

Verificar la adecuada combinación entre el controlador y el sensor, que puede ser de 3K, 10K o 30K. Realizar una verificación de la resistencia de los sensores. Una lectura de cero ohmios indica un cortocircuito y una lectura de infinito ohmios significa un sensor abierto. Típicamente las resistencias de los sensores termistores son: Temperatura 0ºC 25ºC 93ºC

Sensor de 3 K (Ω) 10.000 3.000 250

Sensor de 10 K (Ω) 32.6000 10.000 830

Sensor de 30 K (Ω) 97.890 30.000 2.480

Aunque para una correcta evaluación del sensor se debe contar con los datos y especificaciones dados por el fabricante. Debido a la amplia variedad de sensores en el mercado, lo más recomendable para la comprobación del correcto tarado de los sensores, es la comparación con las temperaturas medidas, en los puntos donde éstos se encuentran, mediante un termómetro calibrado.

DEUMAN

290

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Instrumentación: ohmiómetro Verificar que las resistencias cumplen con lo establecido en la tabla anterior o con la información proporcionada por el fabricante. Con un control diferencial en automático o posición equivalente verificar que la bomba enciende si la temperatura del colector es 5ºC a 22ºC más caliente que el depósito acumulador. También confirmar que la bomba se apaga cuando la temperatura a la salida del colector es 0,5ºC a 3ºC mayor a la temperatura del depósito acumulador. Si la bomba falla en el encendido verificar la continuidad de la bomba a la línea de alimentación de energía. Si el resultado es positivo, verificar la entrada AC del controlador con el controlador encendido. Si la entrada ac del controlador está funcionando correctamente, pero la línea AC a la salida del controlador no, reemplace el controlador. Si la línea AC a la entrada y a la salida funcionan correctamente y la bomba no funciona, entonces la bomba o el cableado tienen algún problema. Instrumentación: Voltímetro y sensor de temperatura.

11.11.6

Eficiencia del intercambiador de calor

De acuerdo a las exigencias de instrumentación previstas en el reglamento de la CNE, es posible determinar las temperaturas de entrada y salida del intercambiador de calor (externo). Mediante el desarrollo de las ecuaciones de la transferencia de calor, es posible obtener la eficiencia del intercambiador de calor. Ésta, no debiera ser inferior al 60%. El método de cálculo se describe en el Anexo 11. 11.11.7 Comprobación de la energía producida por la instalación (no determinante salvo garantía total de los datos de operación)

La estimación de la cobertura solar aportada por el sistema solar a lo largo del año depende de la determinación exacta de una gran cantidad de variables, algunas son fácilmente controlables (inclinación del captadores, orientación, otros), mientras que otras son de muy complejo estudio ya que requieren de un almacenamiento de históricos continuo durante el período en el que se quiere evaluar la cobertura solar. Éstas se pueden agrupar en: Condiciones meteorológicas (temperatura ambiente, radiación, otros), datos de consumo y suministro de la instalación (temperatura del agua de consumo y suministro de la red, datos de demanda, modelo de demanda a lo largo del día y del año, otros) y datos de los equipos de la instalación (eficiencia del colector, tuberías,

DEUMAN

291

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

otros). Para conocer la energía aportada por el SST durante un año, se haría necesario un sistema de medición de dichas variables de alto costo con respecto al total de la instalación, lo que haría inviable, técnica y económicamente, la implementación de instalaciones en el país y la aplicación del beneficio tributario. Por lo tanto, para medir el real aporte de la instalación, el inspector debe asegurar que las variables involucradas, a lo largo del año anterior a la fecha de inspección, corresponden exactamente a las condiciones de cálculo descritas en la memoria técnica de la instalación. De esta forma, la energía producida durante el año (medida con un contador de calorías) debe ser mayor o igual a la energía establecida en el cálculo del SST para el mismo período de medición. De esta forma, la comprobación del método aporte de energía del SST se resume en: •

Asegurar que las condiciones de cálculo de la memoria técnica son idénticas a las del mismo período anterior a la fecha de inspección. La modelización de la demanda requiere de una compleja toma de datos, entre los que figuran los momentos en los que se produce la demanda y las condiciones ambientales, de suministro, etc. que existen en el momento de la demanda

•

Comparación de la energía producida por el SST durante el mismo período (medida con el contador de calorías) con la energía calculada en la memoria de cálculo para el periodo previo a la inspección (mínimo 1 año), manteniendo constantes las variables para realizar el cálculo, es decir, condiciones de consumo, suministro, ambientales y de los equipos.

De esta forma, sumado a la inspección visual y de la memoria de cálculo de la instalación, será posible estimar que la instalación funcionará adecuadamente. Sin embargo, esto no asegura que el funcionamiento futuro de la instalación será el que se previó en el cálculo, debido a que pueden existir condiciones ajenas al diseño inicial: un nuevo obstáculo que produzca mayor sombreamiento del campo de colectores, cambios en el consumo, entre otros. 11.11.1 Comprobación de la cobertura real suministrada por la instalación Un método efectivo para comprobar la cobertura real suministrada por la instalación se basa en la comparación de de la energía suministrada por el sistema solar con la energía total consumida por la vivienda para el calentamiento de ACS. Para ello es necesaria la instalación de dos o más contadores de calorías.

DEUMAN

292

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

En caso de existir un único sistema de energía auxiliar se requieren dos contadores, en caso de existir más de un sistema de energía auxiliar (edificio multivivienda con el sistema de energía auxiliar independiente en cada vivienda), serán necesarios tantos contadores como sistemas de energía auxiliar existan. El primer contador de calorías se integrará, como indica el reglamento desarrollado por la CNE, en el circuito de suministro desde el acumulador de energía solar, midiendo el caudal de agua fría que entra en el acumulador y la diferencia de temperaturas a la entrada y salida del citado acumulador. Con esto se comprueba la energía aportada por el sistema solar. El segundo (y siguientes) contador(es) de calorías debe(n) instalarse de modo que se registre la energía aportada por el(los) sistema(s) auxiliar(es). El caudalímetro de cada contador será ubicado en la tubería de alimentación a cada sistema auxiliar ya sea(n) este(os) acumulador, termo eléctrico, calefón, etc., y las sondas de temperatura se ubicarán en las tuberías de entrada y salida de este(os) sistema(s). La suma de las energías medidas con los contadores de calorías ubicados en el o los sistemas auxiliares, darán la medida del aporte energético realizado por estos sistemas. La suma de la energía suministrada por el sistema solar y la aportada por el sistema auxiliar indican el total de energía útil consumida (denominaremos como Energía Total Útil) para calentamiento de ACS en la vivienda. La relación existente entre la energía aportada por el sistema solar y la energía total útil, dan una buena aproximación de la cobertura solar real de la instalación. Este dato no es determinante, ya que no considera todas las variables que afectan a la energía producida ni demandada (variables citadas en el anterior numeral), pero sí que proporciona un buen dato comparativo para evaluar el funcionamiento de la instalación a lo largo de los años.

DEUMAN

293

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

11.12 Participación de organismos en la inspección de SST Una vez determinado el procedimiento de inspección, se contactó a las empresas que realizan inspecciones para que confirmar su interés en participar del proceso. De esta forma, se les envió el procedimiento de inspección para su revisión. Adicionalmente, se contactó a los organismos de certificación y laboratorios, los cuales, y como se mencionó en el transcurso de este estudio, tienen el interés de participar debido a que, como laboratorios, deben realizar inversiones en instrumentación y esto a su vez les permitiría hacer labores de inspección. Conocidos los alcances de la inspección, se recibió respuesta de cinco empresas: Cesmec: Organismo de certificación y laboratorio de ensayos (actualmente se encuentran en la fase de implementación de un laboratorio de ensayos basados en la norma Europea), manifestó su interés en participar de este proceso. Icomcer: Laboratorio de ensayos. Se mostraron con deseos de participar en el proceso y plantearon algunas inquietudes respecto a normativas. Ingcer: Organismo de certificación y Laboratorio de ensayos. Manifestaron su deseo de participar en el proceso de inspección. Manifestaron algunas inquietudes referentes a normativa, las cuales coinciden con la propuesta de este informe. Puntoclima: Empresa dedicada a la instalación de SST desde hace varios años en el país, realizó algunos aportes (que fueron incorporados). Manifestaron sus deseos de participar en el proceso. Sical: Organismo de certificación y Laboratorio de ensayos (independiente), manifestó su interés en participar del proceso. Además, realizaron aportes al procedimiento de inspección (las cuales fueron incorporadas). Una de las principales sugerencias fue que los instrumentos utilizados en los ensayos puedan ser utilizados en la inspección. Finalmente, se puede afirmar que existe gran interés de las empresas en invertir en instrumental y participar del proceso de inspección. No se recibieron comentarios de otros organismos contactados (debido a los acotados tiempos del estudio), pero se espera seguir recibiendo comentarios relativos a su interés, en los procesos sucesivos de este estudio.

DEUMAN

294

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

BIBLIOGRAFÍA ANSI/ASHRAE. Methods of Testing to Determine the Thermal Performance of Solar Collectors. ANSI/ASHRAE Standard 93-2003. 2003. Arsenal Research. Prices for Testing. Austria. 2009. Asociación Nacional de Normalización y Certificación del Sector Eléctrico (ANCE). Requisitos de instalaciones de sistemas solares para calentamiento de agua que utilizan la radiación solar y gas L.P. o natural. México. 2008. Bestenlehner, D.; Drück, H.; Fischer, S.; Müller-Steinhagen, H. Complete Test Facility for Solar Thermal Collectors and Systems. Rio 9 – World Climate & Energy Event. Brasil. 2009. BOE. Nº 207. Real Decreto 1027/2007, por el que se aprueba el Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios. España. 2007 Cabrera, Daniel; Gil, Javier. Sistemas Solares. PROPER – GTZ. Bolivia. 1996 . Calefi-Solar. Components for Solar Thermal Systems. Italia. 2008. Canacintra; GTZ; I-OPE. Manual Fototérmicos. México. 2002.

del

Curso-Módulo:

Instalación

de

Sistemas

Canals, Xavier. Comparativa Calentadores Solares. Jornadas INSTALMAT. España. Casanovas, Xavier. La Energía Solar en Barcelona. La Ordenanza Solar Térmica. Agencia de la Energía de Barcelona. 2007. Comisión Nacional para el Ahorro de Energía (CONAE); Asociación Nacional de Energía Solar (ANES). Calentadores Solares para Uso de Viviendas de Interés Social. México. 2008. Comité Europeo de Normalización (CEN). Norma EN 12975-2: 2001. Sistemas solares térmicos y componentes. Captadores solares. Parte 2: Métodos de Ensayo. 2001. Comité Europeo de Normalización (CEN). Norma EN 12976-2:2000. Sistemas solares térmicos y componentes. Sistemas prefabricados. Parte 2: Métodos de Ensayo. 2000. Comité Europeo de Normalización (CEN). Norma EN 12977-3:2002. Sistemas solares térmicos y componentes. Instalaciones a Medida. Parte 3: Caracterización del Funcionamiento de Acumuladores par las Instalaciones de Calefacción Solares. 2002. Comité Europeo de Normalización (CEN). Norma UNE-EN 1717. Protección contra la Contaminación del Agua Potable en las Instalaciones de Aguas y Requisitos Generales de los Dispositivos para evitar la Contaminación por Reflujo. 2001. Comité Europeo de Normalización (CEN). Norma UNE-EN ISO/IEC 17025. Requisitos Generales para la Competencia de los Laboratorios de Ensayo y Calibración. 2005.

DEUMAN

295

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

D.S. 298. Reglamento para la Certificación de Productos Eléctricos y Combustibles. 2005. Department of the Environment, Water, Heritage and the Arts (DEWHA). Solar Hot Water Rebate. Australia, 2009. DOE (U.S. Department of Energy). Building America Practices Series: Volume 3. EEUU. 2005. EC Baltic Renewable Energy Centre (EC BREC). Overview of Major Certification / Attestation Centres for Solar Thermal Collector in Europe. Polonia. 2002. Ecofys. Overview Field Monitoring Results Domestic Solar Water Heaters The Netherlands. Holanda. 2006. European Solar Thermal Industry Federation (ESTIF). Solar Thermal Action Plan for Europe. 2007. Europa. European Solar Thermal Industry Federation (ESTIF). Best practice Regulations for solar thermal. Europa, 2007. Florida Solar Energy Center (FSEC). Test Methods and Minimum Standards for Certifiying Solar Thermal Collectors. FSEC Standard 102-05. EEUU. 2005 Frei, Ulrich. Solar Thermal Collectors, State of the Art and Further Development. ISES 2003. Suecia. 2003. Gas Natural. Guía Técnica. Instalaciones Solares Térmicas. España. 2007. Harrison, John; Long, Steven. Solar Weatherization Assistance Program. Program Final Report. FSEC. EEUU. 1998. INFOVIT. Manual Explicativo. Hipoteca Verde y Subsidios. México. 2009. Instituto para la Diversificación y Ahorro de Energía (IDAE). Comentarios al Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE 2007). España. 2007. Instituto para la Diversificación y Ahorro de Energía (IDAE). Pliego de Condiciones Técnica de Instalaciones de Baja Temperatura. Instalaciones de Energía Solar Térmica. España. 2009 Instituto Nacional de Defensa de la Competencia y de la Protección Intelectual (INDECOPI). NTP 399.400. Colectores Solares. Método de Ensayo para Determinar la Eficiencia de los Colectores Solares. Perú. 2001. Instituto Nacional de Normalización (INN). NCh3120/1.Of2008. Energía solar – Sistemas solares térmicos y sus componentes – Sistemas prefabricados – Parte 1: Requisitos generales. 2008. Instituto Nacional de Normalización (INN). NCh3120/2.Of2008. Energía solar – Sistemas solares térmicos y sus componentes – Sistemas prefabricados – Parte 2: Métodos de Ensayo. 2008.

DEUMAN

296

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE). Pliego de Condiciones Técnicas de Instalaciones de Baja Temperatura. España. 2008. International Organization for Standarization (ISO). Norma ISO 9459-1. Solar Heating – Domestic Water Heating Systems. Part 1: Performance Rating Procedure using Indoor Test Methods. 1993. International Organization for Standarization (ISO). Norma ISO 9459-2. Solar Heating – Domestic Water Heating Systems. Part 2: Outdoor Test Methods for System Performance Characterization and Yearly Performance Prediction of Solar-only Systems. 1995. International Organization for Standarization (ISO). Norma ISO 9806-1. Test methods for solar collectors – Part 1: Thermal performance of glazed liquid heating collector including pressure drop. 1994. International Organization for Standarization (ISO). Norma ISO 9806-2. Test methods for solar collectors – Part 2: Qualification Test Procedures. 1995. Hilarity. Manual de Instalación. 2006 Junta de Andalucía. Consejería de Innovación, Ciencia y Empresa. Agencia Andaluza de la Energía. Energía Solar Térmica de Baja Temperatura. España. 2008. Kane, C.D.; Pollard, A. R. y Zhao, J. Estudy Report Nº 184. An Inspection of Solar Water Heater Installations. Branz. Nueva Zelanda. 2007. Kratzenberg, Manfred; Beyer, Hans, Colle, Sergio; Gonçalves, Armando. Test Facility for quasi dynamic collector tests for the characterization of thermal solar collectors in accordance with the international norms. Congreso Brasilero de Metrologia. Brasil. 2003. Kratzenberg, Manfred; Beber, Hans, Colle, Sergio. Setup of a test facility for the characterization of thermal collectors according to the Euronorm at the “Universidade Federal de Santa Catarina”. Proceedings: “Sun at the end of the Word”. International Solar Energy Congress. Chile. 2002. Instituto Argentino de Racionalización de Materiales (IRAM). Colectores Solares. Método para Determinar la Resistencia al Granizo de las Cubiertas. IRAM 210009. Argentina. 1990. Instituto Argentino de Racionalización de Materiales (IRAM). Acumuladores Térmicos. Métodos de Determinación del Rendimiento Térmico. IRAM 210003. Argentina. 1984. Instituto Argentino de Racionalización de Materiales (IRAM). Colectores Solares. Métodos de Ensayo para Determinar el Rendimiento Térmico. IRAM 210002. Argentina. 1983. Instituto Boliviano de Normalización y Calidad (IBNORCA). Anteproyecto de Norma Boliviana. Energía Solar – Colectores con Cubierta y Termo-Tanque Acumulador – Parte 1: Ensayos de Rendimiento Térmico. Bolivia.

DEUMAN

297

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Instituto Boliviano de Normalización y Calidad (IBNORCA). Anteproyecto de Norma Boliviana. Energía Solar – Colectores con Cubierta y Termo-Tanque Acumulador – Parte 2: Métodos de Ensayo para la Durabilidad y Fiabilidad de Colectores Solares – Esquemas e Informes de los Ensayos. Bolivia. Instituto Nacional de Engenharia e Tecnologia Industrial, IP (INETI). Laboratório de Ensaio de Colectores Solares. Procedimientos para Realização de Ensayos no LECS/INETI. Portugal. 2008. Ohio Department of Development. NOFA #09-03. Solar Thermal Energy Incentive for Affordable Residencial Housing Units. Department of Development. EEUU. 2008. Office of Energy Security. Development of a Solar Rating and Certification Laboratory in Minnesota. Minnesota Department of Commerce. EEUU. 2009. Paris, Antoni; Pujol, Toni; Josep, Vela. Ordenanza Solar Térmica de Barcelona. Valorización y Balance de su Aplicación. Agencia de la Energía de Barcelona. España. 2006. Peuser, Felix A.; Remmers, Karl-Heinz; Schnauss, Martin. Sistemas Solares Térmicos. Diseño e Instalación. Solarpraxis – Censolar. España. 2005. Programa de Promoción de Instalaciones Solares Térmicas en las Islas Canarias. PROCASOL. 2003. Project Solarge. Professional Training: Collective Solar Thermal Systems. European Comunity. 2007. Real Decreto 1751/1998. Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE) y sus Instrucciones Complementarias (ITE). España. 1998. Richard H. Montgomery. Energía Solar. Selección aprovechamiento. Editorial Limusa. México. 1994.

del

equipo,

instalación

y

Román, Roberto; Petersen, Hans; Sielfeld, Rolf. Manual de diseño para calentamiento de agua. CDT-CCHC. Chile. 2007. Sarmiento, Pedro. Energía Solar: Aplicaciones e Ingeniería, 3ra edición. Ediciones Universitarias de Valparaíso. Chile. 1995. Sociedad para el Desarrollo Energético de Andalucía (SODEAN). Componentes de las Instalaciones Solares. España. 1999. Sociedad Mexicana de Normalización y Certificación S.C. (NORMEX). Energía SolarRendimiento Térmico y Funcionalidad de Colectores Solares para Calentamiento de Agua-Métodos de Prueba y Etiquetado. NMX-ES-001-NORMEX-2005. México. 2005. SOLARGE. Energía Solar Térmica para Grandes Edificios. Intelligen Energy. Europa. 2008. Solartechnik Prüfung Forschung (SPF). Price List – SPF Testing Standard Test and Services. 2009.

DEUMAN

298

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Schnauss, Martin. Course of Solar Thermal Energy Technology. Renewables Academy. Berlin. 2008. Thepa, S.; Kirtikara K.; Soontornrangson, W.; Kiatsiriroat, T. y Warokuhum, S. Indoor testing of collectors having non-selective and selective coatings with the Kmitt solar simulator. King Mongkut´s Institute of Technology Thonburi (KMITT). 4th Asean S&T Week. Tailandia 1995. Valera, Aníbal. Energía Solar. Teoría y Práctica. Primera Edición. Universidad Nacional de Ingeniería. Lima – Perú. 1993. Weiss, Werner; Bergmann, Irene; Faninger, Gerhard. Solar Heat Worldwide. Market and Contribution to the Energy Supply 2006. Edition 2008. AEE – Institute for Sustainable Technologies y IEA Solar Heating & Cooling Programme. 2008. Test Facility Equipment, Instrumentation and Data Collection Capability. Florida Solar Energy Center. EEEUU. 2009 Yokota. Sistemas Solares Térmicos. España. 2007. Zilles, Roberto. Comparação Experimental de Testes de Coletores Solares Planos com Simulador e com Radiação Solar. 1987.

DEUMAN

299

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

ANEXO 1 DIFERENCIACIÓN POR TIPO DE PRODUCTO

21 22 23 24 25 26 27 28 29

DEUMAN

Y

Importador Importador Importador

Depósitos acumuladores

Sistema Compacto, tubos evacuados heat pipe

Sistema Compacto, tubos evacuados flujo directo

Sistema Compacto, Colector plano

Colector tubos evacuados, heat pipe

Colector tubos evacuados, flujo directo

Categoría Distribuidor Sin Información Importador Importador Sin Información Sin Información Importador Fabricante Sin Información Sin Información Sin Información Importador Sin Información Fabricante Fabricante Importador Importador Importador Importador Importador

Colector Solar Plano, Absorbedor Aluminio

Nombre A&N ACQUAGAS AEL AEM ENERGÍA AGUAMARQUET ALSONTEC ANWO ARKENTE Asilav-Solar ASPROCOM LTDA. AVALK BC INTECNIC BETA BRITEC CALDER SOLAR CAMCO CASVISUN CHIERCHILE CHILESOLAR CHISOL CHRISTOF HORN CIA. LTDA. CLIMACENTER CODIFER COMERCIAL HUANACU LTDA. COVASOLAR Creapor S.A. CUASAR SOLAR CYPCO ECODISSA-ESCO

Colector Solar Plano, Absorbedor Polipropileno

Id 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Colector Solar Plano, Absorbedor Cobre

Tabla 74. Diferenciación por tipo de producto.

1

2 1

1

2 1

1

1 1

2 1

2

Sin Información Distribuidor Importador Distribuidor Importador Importador

300

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 69

ENERGY ECOINGENIERÍA Ecral Climatizaciones Ltda. EMINSOL ENERFICAZ ENERGÍA DEL SUR ENERGIAS RENOVABLES DE CHILE ENERGIS ENERGY GROUP SA EOLICASOLAR ERNC ESOL ESPARZA SOLAR ENERGY EURO SOLAR FADILEC SOLAR FARENHOUSE GASCO SOLAR GEOSOLAR (TERRASOLAR) GLASSTECH GREENENERGY GRIFERÍAS COBRA HIDROFRESH HIDROSOLAR HVACPARTNER IENERGÍA INGELEC LTDA.. INSISOLAR INSIX LTDA. INSOTERMIC ISENER JUNKERS LUMISOLAR MACOSOLAR MEKIS ARNOLDO MIROSOLAR NATCLIMA NORDIN INGENIERIA NORSOLAR PANELES SOLARES PASSIVHAUS PERCH PISCINERIA®

Importador Importador Sin Información Importador Importador

1 1

1

Sin Información Importador Importador Distribuidor Importador Importador Importador Sin Información Sin Información Importador Distribuidor Importador Importador Sin Información Distribuidor Importador Importador Importador Sin Información Importador Importador Importador Importador Importador Importador 69 Importador Importador Importador Sin Información Sin Información Distribuidor Importador Importador Sin Información Sin Información Distribuidor

2 1

1

2

1 1

1

1

2

1 1 2

1

1 1

1

1

1 2

2

1 1

1 1

1

1

2

1

1

2

2

También fabricante de depósitos acumuladores.

DEUMAN

301

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101

PUNTOCLIMA R Y C LTDA. REANTU REHAU RENOVA SOLUCIONES ENERGETICAS RIOVALLE SAVE ENERGY SECAR LTDA. SIGESTA Sindes Ltda SK ECOLOGIA S.A. SOCIEDAD COMERCIAL ALONDRA SOLAHART SOLAR ELECTRIC SOLAR INTERPACÍFICO SOLAR SYSTEM SOLAR3 SOLARCO SOLARENERGY SolTec Ltda SOLUCIONES LIMITADA SOLYCLIMA SOLYVIDA TECNOCALOR SOLAR FREE CHILE TERMIKA TIERRAS AUSTRALES TOTALSOLAR TRANSSEN VIOSOL WINTER WIRELES ENERGY CHILE

Sin Información Distribuidor Sin Información Sin Información Importador Importador Distribuidor Importador Sin Información Importador Importador

2

1

1

Sin Información Sin Información Sin Información Sin Información Importador Distribuidor Distribuidor Importador Importador Importador 70

1

1

1

2

Importador Sin Información Sin Información Importador Fabricante Fabricante Sin Información Sin Información Sin Información

1

1

2 1 2

2

1

2

1 1

1

1

1 1

Sin Información

Nota 1- las casillas marcadas que contienen un número 1 indican la información obtenida directamente de las empresas; las casillas marcadas y que tienen un número 2, indican la información de otras fuentes, principalmente de las páginas web de las empresas listadas. Nota 2- las filas marcadas con color, corresponden a las empresas que enviaron algún tipo de información para su revisión. 70

También es fabricante de depósitos acumuladores

DEUMAN

302

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

ANEXO 2 RESUMEN FICHAS TÉCNICAS La información que se muestra a continuación, corresponde a un resumen de los aspectos más relevantes de los antecedentes entregados por las empresas a través de las Fichas Técnicas. ANWO DISPOSITIVOS ACUMULADORES ¿Usted fabrica los depósitos acumuladores o los importa?

Fabrica ___ Importa _x__ De que país? España

Dimensiones típicas de los dispositivos acumuladores para viviendas o edificios

Residencial: 150 – 1.000Lts. Edificios: 1.500 hasta 12,000Lts.

Material del dispositivo acumulador

Acero Vitrificado DIN 4753

Tratamiento de la superficie del dispositivo acumulador

Revestimiento interior cerámico

Material del aislante

Poliuretano rígido inyectado y forro exterior de polipropileno acolchado Independiente

¿El dispositivo acumulador está solidariamente unido de fábrica al colector o es independiente (intercambiable)? ¿Qué garantía ofrece su empresa por el dispositivo acumulador? Por favor, ¿nos podría indicar los volúmenes de venta que ha tenido en el 2008 segmentado por precio al consumidor? (fabricante)

Sin Información

Sin Información

Por favor, ¿nos podría indicar los volúmenes de importación en unidades físicas y monetarias? (importador)

DEUMAN

303

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

CALDER DISPOSITIVOS ACUMULADORES ¿Usted fabrica los depósitos acumuladores o los importa?

Fabrica ___ Importa ___ De que país? Compramos en el mercado Nacional

Dimensiones típicas de los dispositivos acumuladores para viviendas o edificios

De 120 lts a 8000 lts

Material del dispositivo acumulador

Acero galvanizado (120 a 1000 lts) y pintura epóxica (1000 a 8000 lts) Pintura electroestática

Tratamiento de la superficie del dispositivo acumulador Material del aislante

Poliuretano, o lana mineral

¿El dispositivo acumulador está solidariamente unido de fábrica al colector o es independiente (intercambiable)?

Independiente

¿Qué garantía ofrece su empresa por el dispositivo acumulador? ¿Los dispositivos acumuladores han sido fabricados bajo alguna norma? Especificar cuál. Solicitar una copia de la norma. Apuntar código y nombre Los dispositivos acumuladores han sido certificados por alguna entidad internacional (país de origen u otro). ¿Cuál? Indicar ¿Algún laboratorio ha evaluado los dispositivos acumuladores en el país o en el exterior? ¿Cuál? Indicar Sabe si el organismo de certificación o laboratorio están acreditados internacionalmente por algún miembro de la IAF (Internacional Accreditation Forum) o de la ILAC (internacional Laboratory Accreditation Cooperation) Por favor, ¿nos podría indicar los volúmenes de venta que ha tenido en el 2008 segmentado por precio al consumidor? (fabricante) Por favor, ¿nos podría indicar los volúmenes de importación en unidades físicas y monetarias? (importador)

DEUMAN

1 año No ___ Si _X Especificar _________________ Fabricados bajo los estándares de fabricación de termos eléctricos. Certifica SICAL ingenieros (autorizados por la SEC). ______ No ___ Si _X_ Especificar ______ _ Nacional – SICAL ingenieros ___________________________________ No ___ Si ___ Especificar _________________ _ SICAL Ingenieros _______________________________ No ___ Si ___ Especificar _________________ __ Sical Ingenieros S.A. se encuentra actualmente acreditado por el Instituto Nacional de Normalización (INN) como organismo de certificación de productos combustibles (OCP 013), para los sistemas de certificación ISO/CASCO Modelo 1, 3, 5, 7 y 8, bajo la norma chilena NCh 2411.Of2003. Sin Información

304

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Foto del dispositivo acumulador (frontal)

Foto del dispositivo acumulador (lateral)

ECRAL DISPOSITIVOS ACUMULADORES ¿Usted fabrica los depósitos acumuladores o los importa?

Fabrica ___ Importa _x__ De que país? Italia , España

Dimensiones típicas de los dispositivos acumuladores para viviendas o edificios

Desde 200 a 3000 Lts

Material del dispositivo acumulador

Acero carbono

Tratamiento de la superficie del dispositivo acumulador

Esmalte orgánico

Material del aislante

poliuretano

¿El dispositivo acumulador está solidariamente unido de fábrica al colector o es independiente (intercambiable)?

independiente

¿Qué garantía ofrece su empresa por el dispositivo acumulador?

1 año

HIDROSOLAR DISPOSITIVOS ACUMULADORES ¿Usted fabrica los depósitos acumuladores o los importa? Dimensiones típicas de los dispositivos acumuladores para viviendas o edificios Material del dispositivo acumulador

DEUMAN

Fabrica ___ Importa ___ De qué país? NACIONAL, E IMPORTADO COMPRADO AL DISTRIBUIDOR DESDE 90 LITROS HASTA 500 LITROS ACERO INOX

305

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Tratamiento de la superficie del dispositivo acumulador Material del aislante

POLEURETANO

¿El dispositivo acumulador está solidariamente unido de fábrica al colector o es independiente (intercambiable)? ¿Qué garantía ofrece su empresa por el dispositivo acumulador? ¿Los dispositivos acumuladores han sido fabricados bajo alguna norma? Especificar cuál. Solicitar una copia de la norma. Apuntar código y nombre

DEPENDE EL PROYECTO PERO NO VIENEN UNIDOS.

Por favor, ¿nos podría indicar los volúmenes de venta que ha tenido en el 2008 segmentado por precio al consumidor? (fabricante)

NO HUBO VENTAS DE EQUIPOS SOLARES DE ACUMULACION DE AGUA, SOLO CALEFACCIÓN PISCINAS

ESPEC POR EL FABRICANTE No ___ Si ___ Especificar _________________ __NORMALMENTE NORMA EUROPEA_________________________

Por favor, ¿nos podría indicar los volúmenes de importación en unidades físicas y monetarias? (importador)

IENERGÍA DISPOSITIVOS ACUMULADORES ¿Usted fabrica los depósitos acumuladores o los importa?

Fabrica ___ Importa _x__ De qué país? China

Dimensiones típicas de los dispositivos acumuladores para viviendas o edificios

2000x800mm

Material del dispositivo acumulador

Acero inoxidable

Tratamiento de la superficie del dispositivo acumulador Material del aislante

poliuretano rígido inyectado

¿El dispositivo acumulador está solidariamente unido de fábrica al colector o es independiente (intercambiable)?

independiente

¿Qué garantía ofrece su dispositivo acumulador?

empresa

por el

¿Los dispositivos acumuladores han sido fabricados bajo alguna norma? Especificar cuál. Solicitar una copia de la norma. Apuntar código y nombre

DEUMAN

3 años No _x__ Si ___ Especificar

306

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Los dispositivos acumuladores han sido certificados por alguna entidad internacional (país de origen u otro). ¿Cuál? Indicar ¿Algún laboratorio ha evaluado los dispositivos acumuladores en el país o en el exterior? ¿Cuál? Indicar ¿Conoce la norma o procedimiento que fueron ensayados, tiene una copia de los mismos o puede conseguirlo? Apuntar código, nombre

No _x__ Si ___ Especificar

¿Dispone usted de los Test Report, certificados, acreditaciones de las evaluaciones realizadas o similares?. Solicitar una copia de la documentación que disponga y consultar si es posible remitir en otro momento la que no disponga.

No _x__ Si ___ Especificar __________

Sabe si el organismo de certificación o laboratorio están acreditados internacionalmente por algún miembro de la IAF (Internacional Accreditation Forum) o de la ILAC (internacional Laboratory Accreditation Cooperation)

No __x_ Si ___ Especificar _________________ _____________________________________ __ _____________________________________ __

Por favor, ¿nos podría indicar los volúmenes de importación en unidades físicas y monetarias? (importador)

8 Un. 6 millones

No _x__ Si ___ Especificar

JUNKERS DISPOSITIVOS ACUMULADORES ¿Usted fabrica los depósitos acumuladores o los importa? Dimensiones típicas de los dispositivos acumuladores para viviendas o edificios

Fabrica _x__ Importa __x_ De qué país? Portugal

Material del dispositivo acumulador

Acero vitrificado

Tratamiento de la superficie del dispositivo acumulador

Material blando de espuma y forro sintético con aplicaciones de material plástico. Espuma de poliuretano rígido

Material del aislante ¿El dispositivo acumulador está solidariamente unido de fábrica al colector o es independiente (intercambiable)? ¿Qué garantía ofrece su empresa por el dispositivo acumulador?

DEUMAN

Es independiente 2 años

307

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

¿Los dispositivos acumuladores han sido fabricados bajo alguna norma? Especificar cuál. Solicitar una copia de la norma. Apuntar código y nombre

No _x__ Si ___ Especificar _________________ ________

Los dispositivos acumuladores han sido certificados por alguna entidad internacional (país de origen u otro). ¿Cuál? Indicar ¿Algún laboratorio ha evaluado los dispositivos acumuladores en el país o en el exterior? ¿Cuál? Indicar ¿Conoce la norma o procedimiento que fueron ensayados, tiene una copia de los mismos o puede conseguirlo? Apuntar código, nombre

No _x__ Si ___ _________________

Especificar

No __x_ Si ___ _________________

Especificar

¿Dispone usted de los Test Report, certificados, acreditaciones de las evaluaciones realizadas o similares?. Solicitar una copia de la documentación que disponga y consultar si es posible remitir en otro momento la que no disponga.

No _x__ Si ___ _________________

Especificar

Sabe si el organismo de certificación o laboratorio están acreditados internacionalmente por algún miembro de la IAF (Internacional Accreditation Forum) o de la ILAC (internacional Laboratory Accreditation Cooperation)

No __x_ Si ___ _________________

Especificar

Por favor, ¿nos podría indicar los volúmenes de venta que ha tenido en el 2008 segmentado por precio al consumidor? (fabricante)

1 1 1 2 2 2

Por favor, ¿nos podría indicar los volúmenes de importación en unidades físicas y monetarias? (importador)

DEUMAN

No

serpentín 300 lts. 40 unidades serpentín 400 lts. 17 unidades serpentín 500 lts. 15 unidades serpentines 300 lts. 40 unidades serpentines 400 lts. 26 unidades serpentines 500 lts. 13 unidades

308

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

RIOVALLE DISPOSITIVOS ACUMULADORES ¿Usted fabrica los depósitos acumuladores o los importa? Dimensiones típicas de los dispositivos acumuladores para viviendas o edificios

Fabrica ___ Importa ___ De qué país? Compra en mercado chileno a Metalurgica Winter S.A. Para viviendas : termos de 150 - 250 Lts. Para edificios: 5000 Lts.

Material del dispositivo acumulador

Acero Galvanizado

Por favor, ¿nos podría indicar los volúmenes de venta que ha tenido en el 2008 segmentado por precio al consumidor? (fabricante)

Sin información

Por favor, ¿nos podría indicar los volúmenes de importación en unidades físicas y monetarias? (importador)

DEUMAN

309

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

SOLAR 3 DISPOSITIVOS ACUMULADORES ¿Usted fabrica los depósitos acumuladores o los importa?

Fabrica _X__ Importa ___ De qué país?

Dimensiones típicas de los dispositivos acumuladores para viviendas o edificios

120 y sus múltiplos. Hasta 5000 litros

Material del dispositivo acumulador

Acero laminado con tapas bombeadas y pestañadas Galvanizado en caliente

Tratamiento de la superficie del dispositivo acumulador Material del aislante

Poliuretano inyectado densidad 30-60 kg/m3

¿El dispositivo acumulador está solidariamente unido de fábrica al colector o es independiente (intercambiable)?

Independiente

¿Qué garantía ofrece su dispositivo acumulador?

empresa

por el

10 años por defectos de fabricación

¿Los dispositivos acumuladores han sido fabricados bajo alguna norma? Especificar cuál. Solicitar una copia de la norma. Apuntar código y nombre

No _X__ Si ___ Especificar _________________ ____________________________________ ___

Los dispositivos acumuladores han sido certificados por alguna entidad internacional (país de origen u otro). ¿Cuál? Indicar

No _X__ Si _________________

¿Algún laboratorio ha evaluado los dispositivos acumuladores en el país o en el exterior? ¿Cuál? Indicar

___

Especificar

No _X__ Si ___ Especificar _________________ ____________________________________ __

¿Conoce la norma o procedimiento que fueron ensayados, tiene una copia de los mismos o puede conseguirlo? Apuntar código, nombre

no

¿Dispone usted de los Test Report, certificados, acreditaciones de las evaluaciones realizadas o similares? Solicitar una copia de la documentación que disponga y consultar si es posible remitir en otro momento la que no disponga.

No _X__ Si ___ Especificar

Sabe si el organismo de certificación o laboratorio están acreditados internacionalmente por algún miembro de la IAF (Internacional Accreditation Forum) o de la ILAC (internacional Laboratory Accreditation Cooperation)

No _X__ Si ___ Especificar _________________ ____________________________________ ___ ____________________________________ ___

DEUMAN

310

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Por favor, ¿nos podría indicar los volúmenes de venta que ha tenido en el 2008 segmentado por precio al consumidor? (fabricante)

150 sistemas al año

Por favor, ¿nos podría indicar los volúmenes de importación en unidades físicas y monetarias? (importador)

TERRASOLAR DISPOSITIVOS ACUMULADORES ¿Usted fabrica los depósitos acumuladores o los importa? Dimensiones típicas de los dispositivos acumuladores para viviendas o edificios Material del dispositivo acumulador Tratamiento de la superficie del dispositivo acumulador

Fabrica ___ Importa X De qué país? Alemania

Depende de la demanda de los clientes Acero esmaltado con aislación. Se adjunta ficha Esmaltado

Material del aislante

Espuma blanda de poliuretano, libre de CFC

¿El dispositivo acumulador está solidariamente unido de fábrica al colector o es independiente (intercambiable)?

Depende de la configuración

¿Qué garantía ofrece su dispositivo acumulador?

empresa

por el

3 a 5 años

¿Los dispositivos acumuladores han sido fabricados bajo alguna norma? Especificar cuál. Solicitar una copia de la norma. Apuntar código y nombre

No ___ Si X Especificar DIN 4753____SE ADJUNTARÁ (CI)______________________________

Los dispositivos acumuladores han sido certificados por alguna entidad internacional (país de origen u otro). ¿Cuál? Indicar ¿Algún laboratorio ha evaluado los dispositivos acumuladores en el país o en el exterior? ¿Cuál? Indicar ¿Conoce la norma o procedimiento que fueron ensayados, tiene una copia de los mismos o puede conseguirlo? Apuntar código, nombre

No ___ Si X Especificar _________________ _________________________________

¿Dispone usted de los Test Report, certificados, acreditaciones de las evaluaciones realizadas o similares? Solicitar una copia de la

No ___ Si X Especificar _ SE ADJUNTARÁ (CI)________________ ____________________________________

DEUMAN

No ___ Si X Especificar ADJUNTARÁ (CI)____________

_____

311

SE

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

documentación que disponga y consultar si es posible remitir en otro momento la que no disponga.

___

Sabe si el organismo de certificación o laboratorio están acreditados internacionalmente por algún miembro de la IAF (Internacional Accreditation Forum) o de la ILAC (internacional Laboratory Accreditation Cooperation)

No ___ Si X Especificar _________________ ____________________________________ ___ ____________________________________ ___

Por favor, ¿nos podría indicar los volúmenes de venta que ha tenido en el 2008 segmentado por precio al consumidor? (fabricante)

Sin información

Por favor, ¿nos podría indicar los volúmenes de importación en unidades físicas y monetarias? (importador)

TRANSSEN DISPOSITIVOS ACUMULADORES ¿Usted fabrica los depósitos acumuladores o los importa?

Fabrica ___ Importa _X_ De qué país? Brasil

Material del dispositivo acumulador

Viviendas Edificios 100 lts. 500 lts. 200 lts. 1000 lts. 300 lts. Acero Inoxidable de 304 y 306 L

Tratamiento de la superficie del dispositivo acumulador

Capa externa en aluminio naval resistente a la corrosión

Material del aislante

Caja de Cartón Kraft

¿El dispositivo acumulador está solidariamente unido de fábrica al colector o es independiente (intercambiable)? ¿Qué garantía ofrece su empresa por el dispositivo acumulador? ¿Los dispositivos acumuladores han sido fabricados bajo alguna norma? Especificar cuál. Solicitar una copia de la norma. Apuntar código y nombre

Es independiente

Los dispositivos acumuladores han sido certificados por alguna entidad internacional (país de origen u otro). ¿Cuál? Indicar

No ___ Si _X_ Especificar: Los colectores cuentan con Certificación ISO 9001, el Sello Procel de Eficiencia Energética

Dimensiones típicas de los dispositivos acumuladores para viviendas o edificios

DEUMAN

5 años No ___ Si _X_ Especificar:

312

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

¿Algún laboratorio ha evaluado los dispositivos acumuladores en el país o en el exterior? ¿Cuál? Indicar ¿Conoce la norma o procedimiento que fueron ensayados, tiene una copia de los mismos o puede conseguirlo? Apuntar código, nombre ¿Dispone usted de los Test Report, certificados, acreditaciones de las evaluaciones realizadas o similares? Solicitar una copia de la documentación que disponga y consultar si es posible remitir en otro momento la que no disponga.

y con Clasificación A de Eficiencia Energética otorgada por INMETRO. No ___ Si _X_ Especificar. Laboratorio de Ensayos de Equipamientos Solares de la Pontificia Universidad Católica de Minas Gerais de Brasil Procedimiento fue realizado de acuerdo al Reglamento Específico para el uso del Etiquetado Nacional de Conservación de Energía ENCE, (RESP006 REV7 NOV05) No ___ Si _X_ Especificar Se adjunta copia en correo

Sabe si el organismo de certificación o laboratorio están acreditados internacionalmente por algún miembro de la IAF (Internacional Accreditation Forum) o de la ILAC (internacional Laboratory Accreditation Cooperation)

No _X_ Si ___ Especificar

Por favor, ¿nos podría indicar los volúmenes de venta que ha tenido en el 2008 segmentado por precio al consumidor? (fabricante)

70 mil litros de acumulación, durante el 2008

Por favor, ¿nos podría indicar los volúmenes de importación en unidades físicas y monetarias? (importador) Foto del dispositivo acumulador (frontal)

DEUMAN

42 mil litros de acumulación, durante el 2008

Foto del dispositivo acumulador (lateral)

313

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

VIOSOL DISPOSITIVOS ACUMULADORES ¿Usted fabrica los depósitos acumuladores o los importa? Dimensiones típicas de los dispositivos acumuladores para viviendas o edificios

Fabrica ___ Importa _X_ De qué país? Italia, China 150, 165, 195, 240, 300, 500 litros

Material del dispositivo acumulador

Termo acumulador: Interior: acero al carbono sin tratamiento. Exterior: acero al carbono pintado color negro.

Tratamiento de la superficie del dispositivo acumulador

Para modelo SPLIT Tratamiento anticorrosivo Termo acumulador: Interior: acero al carbono sin tratamiento. Exterior: acero al carbono pintado color negro. Acumulador ACS : VITRIFICADO ESMALTE PORCELANOSO: esmalte inorgánico para agua potable DIN 4753.3.

Material del aislante

Aislamiento : Poliuretano flexible.

¿El dispositivo acumulador está solidariamente unido de fábrica al colector o es independiente (intercambiable)?

Modelo compactos esta unido al colector Modelo Split es separado

¿Qué garantía ofrece su empresa por el dispositivo acumulador? Por favor, ¿nos podría indicar los volúmenes de venta que ha tenido en el 2008 segmentado por precio al consumidor? (fabricante) Por favor, ¿nos podría indicar los volúmenes de importación en unidades físicas y monetarias? (importador)

Garantía anticorrosión: Termo acumulador: garantizado por 1 año. Acumulador ACS : garantizado por 5 años Ventas Sector Industrial: Educación: 7 equipos Construcción: 2 equipos Metalmecánica: 1 equipos Ventas Sector Domiciliaro: 12 equipos a clientes particulares Importación año 2008 no hubo

Winter SA DISPOSITIVOS ACUMULADORES ¿Usted fabrica los depósitos acumuladores o los importa? Dimensiones

DEUMAN

típicas

de

los

Fabrica _X__ Importa ___ De qué país?

dispositivos

314

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

acumuladores para viviendas o edificios

120 a 1000 litros / 8000 se tercerizan (los mandan a fabricar a terceros) Acero

Material del dispositivo acumulador Tratamiento de la superficie del dispositivo acumulador

galvanizado

Material del aislante

-----

¿El dispositivo acumulador está solidariamente unido de fábrica al colector o es independiente (intercambiable)?

Independiente. Sin embargo, También ofrecen conjuntos prearmados colectordepósito

¿Qué garantía ofrece su dispositivo acumulador?

por el

Seguimiento de fecha y registro de número de serie

¿Los dispositivos acumuladores han sido fabricados bajo alguna norma? Especificar cuál. Solicitar una copia de la norma. Apuntar código y nombre

No ___ Si _X Especificar ___Ver certificado________________________ _______________ ________________________________ _______ No _X__ Si ___ Especificar _________________ ________________________________ _______

empresa

Los dispositivos acumuladores han sido certificados por alguna entidad internacional (país de origen u otro). ¿Cuál? Indicar ¿Algún laboratorio ha evaluado los dispositivos acumuladores en el país o en el exterior? ¿Cuál? Indicar ¿Conoce la norma o procedimiento que fueron ensayados, tiene una copia de los mismos o puede conseguirlo? Apuntar código, nombre Por favor, ¿nos podría indicar los volúmenes de venta que ha tenido en el 2008 segmentado por precio al consumidor? (fabricante)

No ___ Si _X__ Especificar SICAL Ver certificados y procedimientos SICAL

Sin información

Por favor, ¿nos podría indicar los volúmenes de importación en unidades físicas y monetarias? (importador)

DEUMAN

315

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

INSISOLAR DISPOSITIVOS ACUMULADORES ¿Usted fabrica los depósitos acumuladores o los importa?

Fabrica ___ Importa x__ De qué país? China

Dimensiones típicas de los dispositivos acumuladores para viviendas o edificios

500 litros

Material del dispositivo acumulador

Acero inoxidable 304

Tratamiento de la superficie del dispositivo acumulador

Cubierta exterior de acero al galvanizada y pintada de color blanco

Material del aislante

Espuma de poliuretano

¿El dispositivo acumulador está solidariamente unido de fábrica al colector o es independiente (intercambiable)?

Intercambiable

¿Qué garantía ofrece su dispositivo acumulador?

empresa

por el

carbono

5 años

¿Los dispositivos acumuladores han sido fabricados bajo alguna norma? Especificar cuál. Solicitar una copia de la norma. Apuntar código y nombre

No ___ Si _x__ Especificar _________________ ______________________________________ _

Los dispositivos acumuladores han sido certificados por alguna entidad internacional (país de origen u otro). ¿Cuál? Indicar

No ___ Si __x_ Especificar _________________ ______________________________________ _

¿Algún laboratorio ha evaluado los dispositivos acumuladores en el país o en el exterior? ¿Cuál? Indicar

No ___ Si _x__ Especificar _________________ ______________________________________

Por favor, ¿nos podría indicar los volúmenes de importación en unidades físicas y monetarias? (importador) Sin información

DEUMAN

316

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

DEUMAN

317

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

ANEXO 3 ASPECTOS ECONÓMICOS DE LA FICHA TÉCNICA Tabla 75. Aspectos económicos Ficha Técnica.

ID Empresa 1 AYN 2 ALONDRA 3 Anwo 4

5

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

Britec

calder

Casvisun codifer ecoingeniería Ecral energía del sur energy group Equipossolares farenhouse greenerergy Hidrosolar

DEUMAN

Volúmenes de venta (fabricantes)

--Instaladores: 400 unidades (Colectores Solares) Cliente final: 45 unidades (Colectores Solares) Hasta 1 millón de pesos: 87 uni. (colectores solares) Sobre 1 millón de pesos: 16 unidades

Volúmenes de importación (unidades) ** ** **

Volúmenes de importación (unidades monetarias) ** ** **

Segmentación por pecio al consumidor ** ** **

---

---

**

---

---

**

---

---

**

--inicio actividades año 2009 ** ** ** ** ** ** ** * 300 m2***

--inicio actividades año 2009 ** ** ** ** ** ** USD 77000 *

** ** ** ** ** ** ** ** ** ** **

Participación en el mercado

25%

5-10%

2%

318

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

16 Ienergía 17 insisolar 18 Insix

19 Isener 20 Junkers

21 22 23 24 25

Lumisolar Mirosolar Passivhaus Puntoclima Riovalle

DEUMAN

20 (colectores solares) 8 (acumuladores) 65 (300 litros) 45 (200 litros) 1 (3000 litros) ** 23 (termosifón 150 litros) 15 (termosifón 300 litros) 52 (panel FKB) 17 (panel FKC) 40 (1 serpentín 300 lt) 17 (1 serpentín 400 lt) 15 (1 serpentín 500lt) 40 (2 serpentín 300 lt) 26 (2 serpentín 400 lt) 13 (2 serpentín 500lt) ** ** ** ** 100 (heat pipe) 6 (heat pipe) 1 (heat pipe)

$10,000,000 $6,000,000 USD 23000 heat pipe USD 75000

** ** **

**

** ** ** **

$1,347,797

**

$2.131.019 $511,973 $593,741

** ** **

15%

38%

** ** ** ** ** ** ** ** ** USD 967 USD 740 USD 616

** ** ** ** ** ** **

319

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

3 (heat pipe) 2 (heat pipe) 4 (sistema compacto) 1 (sistema compacto) 4 (sistema compacto) 26 Solar 3

27 28 29 30 31 Total

Solucionesco Terrasolar Transsen Viosol Winter

DEUMAN

150 sistemas al año

698 unidades

USD 555 USD 770

** **

USD 1111

**

USD 1592

**

USD 437

**

---

---

1 placa + estanque de 120

---

---

2 placas + estanque de 250 litros

--**

--** $100,000,000 * ** ** $199,493,866

3 placas + estanque de 360 litros ** ** ** ** Se adjunta

* ** **

6% 10% 20% 80%****

320

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

ANEXO 4 SISTEMAS DE CONTROL Y EQUIPOS AUXILIARES Sistemas de Control A continuación se describen los distintos sistemas de control encontrados en el mercado, de acuerdo a las fichas técnicas proporcionadas por las empresas. Control solar digital programable: Regulador diferencial programable de temperatura para gestionar las cargas térmicas del sistema solar, acumuladores, piscina, energía de apoyo y calefacción. Entrega cálculo de rendimiento y ahorro energético. Procedencia: Alemania. Años de Garantía: 2.

Purgador y Válvula de Seguridad Solar: Dispositivos de seguridad utilizados para la eliminación de burbujas de aire y control de la sobre-presión en el circuito. Procedencia: Italia. Garantía: 2 años. Estanque de expansión: Controla los cambios de presión en el circuito hidráulico asociados a los cambios (alzas) de temperatura. Procedencia: Italia Garantía: 3 años

Válvula mezcladora termostática: Válvula mezcladora termostática de tres vías, con 4 niveles de temperatura. Ingreso agua caliente SST, ingreso agua sanitaria, salida agua a temperatura prefijada.

Central Roca CS 10 Procedencia: España Garantía: 1 año Controlador diferencial de temperaturas, accionador de válvulas motorizadas, bombas recirculadoras, contador de energía promedio, etc. Procedencia: China e Italia. Garantía: 2 años.

DEUMAN

321

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Termostato diferencial, con sus respectivas sondas y un tablero. Procedencia: Mercado nacional. Garantía: 1 año o lo que el distribuidor especifique Válvula 3 vías: Válvula que regula el flujo en dos direcciones según la temperatura del agua. Procedencia: Sin información. Garantía: 3 años. Controlador RESOL Controlador del sistema solarq que sensa temperaturas y activa bombas de recirculación Procedencia: Alemania. Garantía: 3 años.

Estación de trabajo RESOL: Estación controladora del sistema solar que integra bomba de recirculación, caudalímetro, termostato, válvula de seguridad, purgador. Aislación completa. Procedencia: Alemania. Garantía: 3 años. Controla volumen de agua en el estanque de 20 a 100%, energiza según demanda de agua una válvula solenoide, e indica la temperatura desagua en el interior del estanque. Procedencia: China. Garantía: 3 años. Válvula Reductora de Presión: Protege la instalación solar de sobrepresiones que se puedan registrar en las líneas de alimentación desde la red de agua potable pública. Procedencia: Italia. Garantía: 1 año. Válvula de venteo Automática o Purga: Éste dispositivo es el encargado de atrapar y liberar burbujas de aire tanto en la línea de agua, como en el estanque acumulador. Procedencia: Italia. Garantía: 1 año.

DEUMAN

322

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Válvula Check: Asegurar el sentido de flujo, no permitiendo el retorno por sobrepresión, termosifón inverso o presión negativa en acumuladores al momento de cortes de suministro de agua potable. Procedencia: Italia. Garantía: 1 año. Manómetro: Registra presión estática y dinámica. Procedencia: Sin información. Garantía: 1 año.

Termómetro: Registra las acumulación y consumo. Procedencia: Sin información. Garantía: 1 año.

temperaturas

de

Tanque de Expansión Sanitario: Protege la instalación de los golpes de ariete (bombas recirculadoras) y expansión volumétrica por calentamiento de fluidos, en acumulación (tanque expansión sanitario) circuito cerrado (colectores). Procedencia: Italia. Garantía: 1 año.

Panel de Control: Panel de control electrónico que automatiza el funcionamiento de la bomba de recirculación del fluido de los colectores al tanque de acumulación. Procedencia: Italia. Válvula Magnética: Válvula de Control de agua alimentación estanque Procedencia: China. Garantía: 1 año.

Panel de Control: El panel de control automatiza completamente el funcionamiento del sistema. Mediante sensores monitorea la temperatura y el nivel del agua en el estanque, y rellena con agua fría abriendo la válvula magnética de llenado Procedencia: China. Garantía: 1 año. Microcomputador controlador solar

DEUMAN

323

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Procedencia: China. Garantía: 5 años. Controladores digitales: Censa las temperaturas del agua en los colectores y las compara con las del termo solar, para activar/desactivar la bomba de circulación. Si existe calentador eléctrico auxiliar, se programa su funcionamiento en el controlador. Para los colectores con estanque incorporado, controla el llenado del estanque además de las funciones anteriores. Procedencia: China. Garantía: 1 años. Válvula mezcladora: Mezcla agua caliente con agua fría para lograr la temperatura del agua adecuada y evitar riesgos de quemaduras. Procedencia: Mercado Chileno. Garantía: 1 año. Sensores de temperatura y nivel: El sensor mide la temperatura del agua en el equipo solar y termo acumulador y envía la señal al controlador digital. En colectores con estanque incorporado, mide tº y nivel del agua. Procedencia: China. Garantía: 1 año.

Dispositivo de Control MAXIMO: El regulador MAXIMO está diseñado para el manejo y la regulación de instalaciones solares térmicas de grandes dimensiones, así como de instalaciones solares térmicas en combinación con una máquina refrigeradora de absorción. El regulador dispone de modos de acceso libre para el usuario y de un modo de programación protegido por contraseña para el especialista en el que es posible ajustar los parámetros de la instalación. En función del sistema de instalación seleccionado, cuenta con diferentes parámetros con los que se puede adaptar la regulación a las necesidades especiales de la instalación. Sin embargo, no está diseñado para su utilización en circuitos térmicos de regulación relevantes para la seguridad. Cualquier otra aplicación distinta a la descrita será considerada como no conforme al uso previsto. Un empleo indebido puede conllevar peligro de muerte para el usuario o terceros, así como perjudicar el aparato o la instalación y producir otros daños materiales. El fabricante o el proveedor no asumen ninguna responsabilidad por los daños resultantes. Este riesgo es responsabilidad exclusiva del usuario.

DEUMAN

324

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Observar las instrucciones de montaje y de servicio también forma parte de la utilización conforme al uso previsto. Procedencia: Alemania. Garantía: 5 años.

Equipos Auxiliares Bomba de recirculación solar: La bomba se encarga de recircular el fluido del circuito primario solar en función de la demanda energética que define el control.

Intercambiado de placas: Ensamblaje de bastidor + placas de acero inox con doble conexión de alimentación y retorno.

Válvula motorizada de 3 vías: Conectado a termostato de contacto determina el ingreso del agua proveniente del panel al calefont o un “by pass” a este dependiendo de la temperatura. Permite automatizar el proceso.

Estación de Bombeo AGS 5, 10, 20 y 50: Estación solar de bombeo de dos líneas, premontada para instalación sencilla que incluye: Bomba Eliminador de aire Dimensiones: 290 x370 x 255 mm. Válvula de esfera con termómetro integrado y anti retorno por gravedad. Conexión para llenado y vaciado del circuito primario solar Caudalímetro. Conexión para vaso de expansión. Debe conectarse a instalaciones que posean purgadores

DEUMAN

325

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Vasos de Expansión: Vaso de expansión especial para instalaciones solares. Preparado para trabajar con mezclas anticongelantes.

Contador entalpico o Caudalimetro de impulsos: Permite medir caudal y temperatura del flujo, este envía información a la centralita TDS 300 y permite estimar el ahorro de energía. KIT Solar: Kit universal capaz de aumentar el confort de aguas sanitarias en calderas y hacer cualquier otro tipo de calefón normal, compatible con un sistema solar.

Purgador Automático: Purgador automático especial para instalaciones solares, válido para toda la gama de captadores solares Junkers. Equipo con cámara de acumulación de vapor, que facilita la eliminación del aire contenido en circuito primario solar. Rango de temperatura: -30°C a + 150°C Incorpora válvula de esfera

Bomba Recirculadora: Bomba de agua que permite la circulación de agua entre el colector y el acumulador solar. Bombas Recirculadota: Es la encargada de recircular el líquido caloportador para sistemas Indirectos o agua cuando hablamos de sistema directo.

DEUMAN

326

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Centrales de Mano y Control: Es la unidad encargada de tomar los diferenciales de temperatura entre el área de captación y la acumulación, donde encuentra un diferencial positivo en área de captación accionando o deteniendo la bomba de recirculación.

Multi Timer Solar Control Solar Hot

Bomba de Recirculación: Bomba de recirculación para el circuito del sistema Split que recircula el fluido de los colectores para transferir el calor al acumulador.

Varios: Fittings, Bomba de Circulación de Fierro, Bomba de Circulación Acero inoxidable, Estanque de Expansión, Aislación para tuberías, Intercambiador de Calor Monoblock, estanques de expansión cerrados, válvulas termostáticas,

DEUMAN

327

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

ANEXO 5 BASE DE DATOS Base de datos para los gráficos de las figuras 13 y 14.

DEUMAN

328

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Tabla 76. Base de datos código de importación 84191900 (Dólares) Código 112 216

País SUDAFRICA MEXICO

219 220 224 225 226 306 317 319 330 331 333 336 342 405 406 501 504 505 507 508 509 510 511 512 514 515 517

PERU BRASIL ARGENTINA ESTADOS UNIDOS CANADA ISRAEL INDIA THAILANDIA TAIWAN JAPON COREA DEL SUR CHINA REP POPULAR DE HONG KONG RAE, R.P. CHINA NUEVA ZELANDIA AUSTRALIA PORTUGAL ITALIA FRANCIA DINAMARCA SUIZA AUSTRIA INGLATERRA SUECIA FINLANDIA BELGICA HOLANDA ESPANA

DEUMAN

2000 0 0

2001 2002 2003 0 0 1,275 0 167,900 0

0 0 1,979 23,319 38,857 314,573 39,093 100,000 0 19,146 12,227 0 0 0 0 0 0 0 952 0 0 342 13,138 0 0 17,963 0 20,593 29,646 2,710 0 3,996 16,363 1,677 0 0 0 772 2,107 0 0 0 2,565 0 1,980 0 0 70,106 106,854 0 0 41,274 11,718

321 741 5,477 35,647 8,335 14,941 0 0 0 0 0 0 0 0 49,155 1,870 5,889 0 0 0 0 0 0 0 10,435 0 4,696

2004 0 5

2005 0 1,790

2006 0 0

2007 0 0

0 0 825 0 0 2,557 9,761 3,363 42,810 141,742 23,025 62,836 138,041 31,832 13,944 12,250 14,688 35,887 60,583 633,361 2,245 0 0 0 0 0 16,577 0 0 0 333 0 0 0 0 0 2,786 0 0 0 0 0 325 1,939 1,046 0 20,253 202 0 0 0 0 0 0 0 328 1,881 14,454 71,070 327,750 0 70 660 0 0 5,678 0 0 0 0 0 17,439 0 0 0 0 0 0 0 0 183,085 8,784 776,109 45,476 36,304 0 0 1,447 6,222 0 0 0 0 990 0 792 0 13,671 0 0 0 0 1,046 0 0 0 2,064 0 0 5,683 0 0 0 842 0 0 0 0 413,117 0 70,748 121,037 173,515 205,372 326,548 0 0 0 0 237,924 8,906 43,285 594 2,109 125,111

2008 0 0

Total 1275 169695

0 1146 297,880 500833 10,676 348007 106,965 1253047 0 110580 86,755 149646 0 333 0 2786 0 3310 1349 22756 43 43 939,166 1368129 0 730 0 23641 0 116833 705,356 709936 186,519 1262525 7,424 16770 0 990 0 17342 0 1046 4,412 14724 0 2822 25,699 438816 389,126 1473741 0 237924 14,579 252272

329

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

520 522 563 904 905 907 999

DEUMAN

GRECIA 0 0 0 0 0 0 6,870 4,262 18,456 29588 TURQUIA 0 0 0 1,117 0 0 0 0 0 1117 ALEMANIA 6,633 26,792 8,607 9,081 20,672 40,654 17,495 47,433 137,481 314848 ORIG O DEST NO PRECISADAS 0 0 112 0 0 0 0 0 0 112 ZONA FRANCA IQUIQUE 0 0 1,313 41 0 0 0 0 108 1462 ZONA FRANCA PUNTA ARENAS 0 209 0 0 0 0 55 0 0 264 PAIS DESCONOCIDO 0 0 0 0 0 931 0 0 0 931 Total 625083 302501 315439 321461 342138 1203514 906782 1901108 2931994 8850020

330

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Tabla 77. Base de datos código de aduana 85419000 (Dólares). Código 112

País SUDAFRICA

206

DOMINICANA REPUBLICA

216 219 220 224 225 226 306 317 319 328 329 330 331 332 333 336 342 405 406 501 504 505 507 508 509 510 511 512

MEXICO PERU BRASIL ARGENTINA ESTADOS UNIDOS CANADA ISRAEL INDIA THAILANDIA INDONESIA MALASIA TAIWAN JAPON SINGAPUR COREA DEL SUR CHINA REP POPULAR DE HONG KONG RAE, R.P. CHINA NUEVA ZELANDIA AUSTRALIA PORTUGAL ITALIA FRANCIA DINAMARCA SUIZA AUSTRIA INGLATERRA SUECIA FINLANDIA

DEUMAN

2000

2001

2002

2003

2004

2005

2006

2007

2008 0

5,242 13,312 6,032 1,405

9,563 10,598 15 1,021 13,790 11,015 12,853 21,920 20,188 5,676 4,633 4,252 1,128

455

543

228

737 1,095

1,218

687

20,221 1,313

1,074

116

478

7,101

947

886

1,985 3,044 873

1,742

417 1,021 3,682 3,984 2,653 527 3,120 4,154 12,916 41,277 23,584 45,450 59,446 3,594 2,934 33,803 8,030 31,137 33,474

777

4,586

5,207

533 13 1,429

190

1,440

8,614

3,927

3,062 3,032

537

147

655 1,603 7,599 3,580 21,307 14,765 552

7,340 376

152 2,299

163

4,867

41,364 2,924

4,366

6,458

535

4,274 723 4,781

2,144

25

988 1,050

27168 9959 1438 32412 21226 249523 21089 107572 0 0 655 9202 47459 552 1270 1108 60894 3300 0 10824 0 32654 6799 8544 3739 537 8073 3779 1197

331

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

514 515 517 520 522 563 904 905 907 999

DEUMAN

BELGICA HOLANDA ESPANA GRECIA TURQUIA ALEMANIA ORIG O DEST NO PRECISADAS ZONA FRANCA IQUIQUE ZONA FRANCA PUNTA ARENAS PAIS DESCONOCIDO Total

510

60

1,036

6,982 493

400

68

5,115 241

4,222

2,927

22

241

9,106 105 27,187

3,370

2,397

672 2,837 103

377 6,830 7,536 22,374 79,328 4,965 1,272 1,017 45

50302 21232 17895 49977 53084 102620 85076 170389 312236

9106 5730 33564 0 7207 125477 10584 170 0 0 862811

332

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

China

FiveStar

China

Fk Solinas 3

China

DEUMAN

Colector tubos al vacío modalidad heat pipe

1297512976 Orden ITC/71/20 07 129752:2006

x

x

x

x

x

o

o

x

o

x

sin información

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

sin información

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

x

x

o

x

o

o

x

x

x

o

x

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

x

x

x

x

x

x

o

o

x

o

x

Origen de la Información

página web del fabricante

si

página fabricante

página de solarkeymark

no

página de solarkeymark

no

Proporcionada por la empresa importadora

Proporcionada por la empresa importadora

web

Proporcionada por empresa importadora

del

la

si

si

Resistencia al sobrecalentamiento

x

Test report Test report

Presión interna

Inspección final

Consol

Resistencia al impacto

Israel

Rendimiento térmico

Chromagen

Carga mecánica

España

12975 12975 (solarkeym ark) 12975 (solarkeym ark)

Resistencia a heladas

Astersa

Colector tubos al vacío modalidad heat pipe Colector solar plano tubos de cobre Colector solar plano tubos de cobre Sistema compacto tubos al vacío modalidad heat pipe

Penetración de lluvia

China

Producto

Choque térmico interno

Apricus

Procedencia

Norma de ensayo Origen de la Norma información

Choque térmico externo

Marca o modelo

Exposición

ANEXO 6 ENSAYOS REALIZADOS A DISTINTOS PRODUCTOS DEL MERCADO NACIONAL

Proporcionada por empresa importadora

la

333

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Grammer Solar

España

Greenonetec

Alemania

Heliotek

Brasil

Jiangsu sunrain

China

Jiaxin

China

KBB

Alemania

Rand Ral 4 s

Riello

Schüco

solar

Colector solar plano tubos de cobre Colector solar plano tubos de cobre Colector tubos al vacío modalidad heat pipe Sistema compacto tubos al vacío modalidad heat pipe Colector solar plano tubos de cobre Colector solar plano tubos de cobre

Italia

Ritter solar

Roca

Israel

Colector de aire

129752:2006 129752:2006 sin informació n 129751,2:2006

sin información Proporcionada por la empresa importadora

si

si no

si

Sólo parte eléctrica

EN 129752 Orden ITC/71/20 07; 12975

Alemania

Colectores tubos al vacío flujo directo

EN 129752 EN 129752, RAL UZ 73

España

Colector solar plano tubos de cobre

EN 12975, (Solarkey mark)

Alemania

Colector solar plano y termosifón

12975,129 76 (solarkeym ark, CE)

DEUMAN

Proporcionada por la empresa importadora Proporcionada por la empresa importadora

Proporcionada por empresa importadora

la

Proporcionada por empresa importadora

la

o

o

o

o

o

x

o

x

o

x

o

x

x

x

x

x

x

o

x

x

o

x

x

x

x

x

x

x

o

x

x

o

x

o

o

o

o

o

o

o

o

o

o

o

x

x

x

x

x

x

o

x

x

x

x

c

c

c

c

c

c

c

c

x

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

c

sin información Proporcionada por empresa importadora

la

no encontrado no encontrada Proporcionada por la empresa importadora Proporcionada por la empresa importadora Proporcionada por la empresa importadora página web del fabricante Proporcionada por la empresa importadora Proporcionada por la empresa importadora

no

si

Proporcionada por empresa importadora

la

si

Proporcionada por empresa importadora

la

sin información no no

no encontrado

no encontrado no

no

sólo cetificado conformidad

de

334

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Solahart

Australia

Solarpower

China

Soletrol

Brasil

Sungeogets

Francia

Transsen

Wuxi

sin información sin información Colector solar plano tubos de cobre Sistema compacto tubos al vacío modalidad heat pipe

Brasil

Colector solar y depósitos acumuladores

China

colector solar tubos al vacío modalidad heat pipe

x

ensayo realizado

o

ensayo realizado

c

cumple según certificado

sin informació n sin informació n aprobados por inmetro

1297512976 Inmetro

12975

sin información

sin informa ción

sin información

sin información

sin informa ción

sin información

página web del fabricante

no

no encontrado

Proporcionada por la empresa importadora página web del fabricante Proporcionada por la empresa importadora

Proporcionada por empresa importadora

o

o

o

o

o

o

o

o

o

o

o

x

x

o

x

o

o

x

x

x

o

x

x

x

x

x

x

x

o

x

x

x

x

la

si no no encontrado si

Proporcionada por empresa importadora

la

no

Nota: Existen algunos ensayos que no son realizados debido a que no corresponde realizarlos, ya sea por razones constructivas que especifica la norma o bien porque no aplican al producto. Por ejemplo: resistencia a las heladas, que no se realiza en colectores cuyo fabricante especifica que este colector en zonas extremas debe usar un fluido anticongelante; resistencia al impacto en colectores de tubos al vacío.

DEUMAN

335

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

ANEXO 7 MAILS DE BOLIVIA Y BRASIL Bolivia De: Miguel Fernandez [mailto:[email protected]] Enviado el: Jueves, 04 de Junio de 2009 12:06 p.m. Para: [email protected] Asunto: RE: Sistemas solares térmicos Hola

Ivo:

Teóricamente los anteproyectos están en consulta y sustituirán la actual norma vigente. Hasta donde sé, nadie ha observado los anteproyectos. Llamare al IBNORCA para saber en qué estado se encuentra el trámite. Si tengo alguna noticia diferente te comento enseguida. Saludos Miguel ENERGETICA - Energía para el Desarrollo Fax: +591 44 253825

Tel. +591 44 118844 / 255806, int. 111

Calle La Paz No. 573 - Casilla 4964, Cochabamba - Bolivia www.energetica.org.bo þ Considere el medio ambiente, antes de imprimir este e-mail. Consider the environment, before printing this e-mail

DEUMAN

336

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Brasil De: [email protected] [mailto:[email protected]] Enviado el: Martes, 02 de Junio de 2009 07:52 a.m. Para: [email protected] CC: [email protected] Asunto: RE: Enc:RE: RV: Aquecedor solar Prezado Ivo bom dia, A norma de ensaios de coletores e reservatórios térmicos atualmente são realmente as norma NBR10184 - Coletores solares planos líquidos. Determinaçao do rendimento térmico e a NBR10185 - Reservatórios térmicos para líquidos destinados a sistemas de energia solar - Determinaçao de desempenho térmico. No enetanto, em breve estas normas serão alteradas, e a revisão dessas normas foi baseada na européia EN 12975-2. A norma brasileira baseada na norma européia , já saiu de consulta publica e em em breve começará a ser adotada. Estou lhe encaminahdo em anexo o regulamento específico do Programa Brasileiro de Etiquetagem atual. Atualmente o GREEN é o único laboratório no pais autorizado pelo INMETRO para fazer os ensaios do PBE de coletores solares e reservatórios térmicos. O IPT também está autorizado a fazer os ensaios de reservatórios. Com realção a norma de instalação estou lhe enviando a versão que foi para consulta pública. A versão final está a venda no site da ABNT, no entanto as mudanças não foram muito significativas em relação a versão final. Veja se essas informações lhe atendem e qualquer duvida entre em contato. Abraços Alexandre Salomão de Andrade GREEN PUC Minas

DEUMAN

337

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

ANEXO 8 VARIANTES DE LAS CONFIGURACIONES DE SST Variantes del Sistema de Circulación Natural

Figura A1.Circuito primario separado, con serpentín.

DEUMAN

338

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Variaciones de los Sistemas de Circulación Forzada

Figura A2. Circulación forzada, circuito cerrado, con equipo auxiliar.

Figura A4. Circulación forzada, circuito cerrado y apoyo eléctrico.

DEUMAN

Figura A3. Circulación forzada, circuito abierto con estratificador y equipo auxiliar térmico de respaldo.

Figura A5. Circulación forzada, circuito cerrado y apoyo eléctrico.

339

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Figura A6. Circulación forzada, circuito abierto con estratificador y apoyo eléctrico.

Figura A7. Circulación forzada, estanques en serie y apoyo de equipo térmico en el estanque secundario.

Figura A8. Circulación forzada, estanques en serie con estratificador y equipo auxiliar térmico en el segundo estanque.

DEUMAN

Figura A9. Circulación forzada, estanques en paralelo para ACS y calefacción.

340

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Figura A10. Circuito para ACS y calefacción con circuito primario cerrado, inyección/extracción de agua directa desde el estanque y serpentín para el agua de consumo.

Figura A12. Circuito para ACS con estanque de doble chaqueta y apoyo auxiliar térmico.

DEUMAN

Figura A11. Sistema forzado, circuito primario cerrado, con apoyo auxiliar térmico, inyección/extracción de agua directa desde el estanque y serpentín para el agua de consumo.

Figura A13. Circuito para ACS y calefacción con estanque de doble chaqueta y apoyo auxiliar térmico y extracción directa.

341

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Figura A14. Circulación forzada, estanques en paralelo para ACS y calefacción con apoyo auxiliar térmico con serpentín de intercambio.

Figura A15. Circulación forzada, estanques en paralelo para ACS y calefacción, apoyo auxiliar térmico con serpentín de intercambio, intercambiador de calor para el estanque usado en calefacción.

DEUMAN

342

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Figura A16. Circulación forzada, dos estanques en serie para ACS (con apoyo térmico auxiliar y serpentín de intercambio) y estanque en paralelo para calefacción con intercambiador de calor para el estanque usado en calefacción.

Figura A17. Ídem al anterior pero el primer estanque tiene estratificador.

DEUMAN

343

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Figura A18. Circulación forzada, estanque de doble chaqueta, circuito primario cerrado con intercambio indirecto. Apoyo de equipo auxiliar térmico.

Figura A19. Circulación forzada, primario con apoyo auxiliar térmico e intercambiador de calor externo al estanque; circuito de ACS con intercambio indirecto en el segundo estanque; inyección y extracción de agua directa.

DEUMAN

344

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Figura A20. Ídem al anterior sistema pero con extracción de agua en el primer estanque para calefacción.

DEUMAN

345

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

ANEXO 9 EXTRACTO NORMA ASTM E 1160-87 (REAPPROVED 2007) 12.

TEST NIVEL A- INSPECCIÓN VISUAL

12.1 Procedimiento Encienda el sistema, observe si la bomba o el soplador funcionan cuando hay disponibilidad de luz solar. La temperatura de retorno del colector debiera ser ligeramente más caliente (alrededor de 5°C (10°F)) que la línea de suministro al colector. Esto puede ser determinado por tacto o por medidores de temperatura (ver Tabla 2) si es que están instalados. La temperatura de retorno debiera gradualmente mostrar un incremento durante las horas del día en que hay sol (será fluctuante dependiendo de la demanda de agua caliente). 12.2 Interpretación y reporte de resultados Si la temperatura observada no es razonable (muy pequeña o muy alta- ver 6.1), verificar la bomba, soplador para la operación y el nivel de fluido en el sistema. 13.

TEST NIVEL B – ESTIMACIÓN DEL CAUDAL

13.1 Procedimientos 13.1.1 En sistemas directos, registrar la caída de presión total (presión de descargapresión de succión), y establecer el caudal usando la intersección de la curva del sistema con la curva de la bomba proporcionada por el fabricante (ver Fig. 2 corregida con el porcentaje correcto de anticongelante). Ver referencia (2) para más información. 13.1.2 En sistemas directos o sistemas abiertos medir la presión de descarga con la válvula de drenaje y válvula (estanque) de expansión, ambas cerradas. Luego, abrir la válvula de expansión, encender la bomba y ajustar la válvula de drenaje hasta que la presión sea la misma que en 7.1.1 (ver figura 3 para los puntos de operación)

DEUMAN

346

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

13.2 Instrumentación Un medidor de presión (Ver figura 4 y tabla 3), cronómetro y un contenedor son necesarios para este test. 13.3 Interpretación y reporte de resultados El sistema debería proporcionar de 7 a 27 de cm3/m2s (0,01 a 0,04 gpm/ft2) por colector o como se especifique en el manual de instrucciones.

DEUMAN

347

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

14. TEST NIVEL C MEDICIÓN DE LOS CAMBIOS DE RADIACIÓN Y TEMPERATURA (VER REF (3) PARA TEST SIMILARES) 14.1 Procedimiento: 14.1.1 Medir la radiación (q) con un piranómetro. Para obtener el estado estacionario, leer cada 15 minutos hasta que 2 valores consecutivos sean iguales en un 5%. Registrar lo leído, una vez se esté en estado estacionario, cada 15 minutos por 2 horas. Medir la temperatura de entrada al colector (Tin) y la temperatura de salida (Tout) cada 15 minutos por 2 horas (quizá sea necesario cerrar el estanque de expansión de agua y apagar el calentador mientras dura el ensayo). Use los caudales del Test Nivel B o use medidores de caudal (Q). 14.2 Instrumentación 14.2.1 Usar piranómetro o celda solar (ver tabla 1) 14.2.2 Use termómetro u otro dispositivo de acuerdo a la tabla 2. Sondas o transductores deben estar lo más cerca posible de las entradas y salidas del colector. 14.2.3 Use caudalímetros o los datos del Test Nivel B (ver tabla 3 o tabla 4) 14.3 Interpretación y reporte de resultados 14.3.1 La eficiencia del colector puede se r calculada con la siguiente ecuación (nota 3):

DEUMAN

348

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Nota 3. Para depósito absorbedor medir el incremento de la temperatura del depósito por sobre 2 horas (galXdXShX(Tout-Tin)). 14.3.2 Las eficiencias debieran estar sobre el 30%. Si el caudal o la temperatura observada son muy bajas, la eficiencia debería bajar- observar defectos en el sistema. Un gráfico de eficiencia versus ((Tout-Tin)/q) puede ser comparada con las curvas de ASHRAE 93-1986 ref (4).

DEUMAN

349

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

15.

PROTECCIÓN CONTRA HELADAS

16.

TEST NIVEL A- INSPECCIÓN VISUAL

16.1 Procedimiento 16.1.1 Para sistemas indirectos o de aire, asegurarse de que en el sistema no se produzca termosifón a través del intercambiador de calor cuando la temperatura exterior está bajo los 0°C (32°F) (por ejemplo, presencia de válvula check o damper) 16.1.2 En sistemas drainback o draindown verificar la localización o sensores y válvulas pertenecientes al sistema de protección de heladas. Asegurarse de que todas las tuberías de salida del colector están inclinadas para un apropiado drenaje. Ver referencia (5) para datos de falla de las válvulas de drenaje. 16.1.3 Para colectores de tubos al vacío, consultar las instrucciones del fabricante en relación a los dispositivos de protección para heladas. 16.1.4 Para depósitos absorbedores temporadas de congelamiento.

y

sistemas

termosifón

proteger

de

las

16.2 Interpretación y reporte de resultados 16.2.1 Si los elementos de protección de heladas no están, colocarlos o hacer correcciones adecuadas. 17.

TEST NIVEL B

17.1 Procedimiento: 17.1.1 Si un anticongelante es utilizado en sistemas cerrados, verificar, con hidrómetro, que la mezcla contiene el porcentaje correcto de anticongelante. 17.1.2 Si es un sistema abierto, apagar y verificar que el sistema drena hacia delante o hacia atrás. También verificar que el sistema drenará cuando la temperatura esté por debajo de los 5°C (40°F), testear la protección contra heladas a través de la dirección de la vapor de gas frío de CO2 o o un catridge de aire comprimido o sensor. DEUMAN

350

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

17.2 Instrumentación 17.2.1 Hidrómetro y termómetro 17.3 Interpretación y reporte de resultados 17.3.1 Adherir correctamente el anticongelante si es necesario, ajustar el sensor de control para que la válvula se abra a o cerca de los 5°C (40°F) o reemplazar si no es posible reajustarla. Asegurarse de que el sensor es colocado en la posición correcta y que es seguro. 18.

CONTROLADORES

19.

TEST LEVEL A (VISUAL)

19.1 Procedimiento: 19.1.1 Localizar los puntos de fijación de todos los sensores. Los sensores del colector deberían estar apernados o atornillados directamente en el área absorbente del colector o inmediatamente fuera de su caja o en las tuberías de entrada o salida. Los sensores del depósito deberían estar adheridos a la pared o depósito o en la tubería de suministro del colector inmediatamente adyacente al depósito (el sensor de control diferencial debería estar muy cercano a la parte posterior del depósito). Los sensores deberían estar aislados de las condiciones ambientales exteriores para una correcta lectura de las temperaturas que intentan medir. Los sensores detrás que se encuentran detrás de los controladores, donde sea posible, hay que asegurarse que los cables están aislados, de buena forma, y estar conectados de manera correcta al controlador. La inspección debería ser realizada a todos los empalmes, donde cables cortos de sensores se junten con cables largos de sensores que vayan al controlador. Empalmes corroídos darán como resultado lecturas equivocadas. Al encender el controlador, verificar que hay energía en el panel del controlador y que la electrónica está funcionando apropiadamente. 19.2 Interpretación y reporte de resultados 19.2.1 Corregir cualquier deficiencia en la localización de los sensores o condición.

DEUMAN

351

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

20.

TEST NIVEL B

20.1 Procedimiento 20.1.1 El controlador debería estar provisto con un sensor apropiado, ya sea 3K, 10 K o 30K. Realizar una comprobación de resistencia de los sensores. Una lectura de cero ohms indica un corte y una lectura de infinitos ohms un sensor abierto o un interruptor abierto en serie (consultar las instrucciones del fabricante antes de usar un ohmmetro). Las resistencias típicas de un sensor termistor son:

20.2 Instrumentación 20.2.1 Ohmmetro 20.3 Interpretación y reporte de resultados: 20.3.1 Corregir el cableado por razones de localización, circuitos abiertos o cerrados. Asegurarse que las resistencias cumplen con la tabla en 20.1.1 o con los datos del fabricante (Nota 4). Ver ref (5) para datos de respuesta de sensores de temperatura. Nota 4 Nominal 1000Ω o 2000Ω detectores de temperatura de resistencia (RTD) u otros sensores tienen puntos de calibración similares.

DEUMAN

352

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

21.

TEST NIVEL C

21.1 Procedimiento: (Ver Ref (6)) 21.1.1 Con el controlador diferencial en Auto o en una posición equivalente, verificar que la bomba enciende si la temperatura en el colector está 5 a 22°C (10 a 40°F) más caliente que el depósito (Nota 5). También confirmar que las bombas se apagan cuando la temperatura de salida del colector para sistemas líquidos está 0.5 a 3°C (1 a 5°F) más que la temperatura del depósito y de 0.5 a 11°C (1 a 20°F) para sistemas de aire. Esto debe ser realizado verificando la lectura de temperaturas de un día típico o usando una caja de prueba proporcionada por el fabricante. Nota 5 Las características de un controlador proporcional u otro control deberían ser verificadas en concordancia con las instrucciones del fabricante. 21.1.2 Si la bomba decae su potencia al encender verificar la continuidad de la energía en la línea de entrada. Si está bien, a continuación verificar la entrada a-c al controlador (115 V a-c) con el controlador en la posición ON. Si la entrada de voltaje a-c es correcta, pero el voltaje de salida (a la bomba) no lo es, reemplazar el controlador. Si los voltajes a-c de entrada y salida son correctos, y la bomba no se pone en funcionamiento, implica que la bomba o los cables a esta están defectuosos. 21.2 Instrumentación: 21.2.1 Voltímetro y lectores de temperatura (ya sea en el controlador o en la línea) 21.3 Interpretación y reporte de resultados: 21.3.1 Repare o reemplace cada uno de los componentes defectuosos. Ajustar, si es posible, el controlador para que la bomba se encienda o apague a los intervalos correspondientes de temperatura: 8 a 22°C (15 a 40°F) para el encendido (ON), 0.5 a 3°C (1 a 5°F) para el apagado (OFF) (Nota 6). Ver Ref (5) para desviaciones más allá de los límites especificados para controladores. Nota 6 Los seteos de temperatura ON-OFF deberían estar acorde con las especificaciones del fabricante.

DEUMAN

353

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

22.

PALABRAS CLAVE

22.1 Colector, controlador; protección frente a heladas; inspección in-situ; sistemas solares domésticos de agua caliente; verificación de la operación. 23.

REFERENCIAS

DEUMAN

354

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

ANEXO 10 REGLAMENTO RITE Según el Reglamento de Instalaciones Térmicas en Edificios 71 y sus instrucciones complementarias, establece dos categorías de carnés profesionales. Éstas son: CI Carné de Instalador de instalaciones objeto de este reglamento CM Carné de Mantenedor de instalaciones objeto de este reglamento En cada categoría se distinguen las dos especialidades, A y B, siguientes: A: especialidad en Calefacción y Agua Caliente Sanitaria B: especialidad en Climatización Para la obtención del carné profesional, en cualquiera de sus categorías y especialidades, es necesario cumplir los requisitos siguientes: Poseer, como mínimo, un título o certificado de estudios de formación profesional, en alguna de las especialidades relacionadas con este reglamento. Transitoriamente, durante el plazo de cinco años contados a partir del día siguiente al de la entrada en vigor de esta instrucción, los solicitantes del carné que no posean la titulación exigida deben recibir y superar un curso teóricopráctico impartido por una entidad reconocida por el órgano territorial competente, relativo a conocimientos técnicos. Haber recibido y superado un curso teórico-práctico impartido por una entidad reconocida por el órgano territorial competente, relativo a conocimientos específicos. Superar un examen sobre conocimiento de este reglamento ante el órgano que expide el carné. Los titulados de grado superior o medio con competencia legal en materias de este reglamento pueden obtener el carné, previa solicitud, sin tener que cumplir los requisitos anteriores (esto tal cual como sucede en Chile con los instaladores e inspectores en el área eléctrica y de combustibles). En el caso de nuevos profesionales en el rubro, para realizar las instalaciones e inspecciones es necesario contar con profesionales y técnicos capacitados. En este sentido, podría organizarse un curso de 6 meses, con talleres prácticos que involucre, según como corresponda, aspectos de ingeniería o de conocimiento general de los SST y su instalación. En este sentido, podría acreditarse provisionalmente a profesionales que se encuentren cursado como mínimo los dos primeros meses de la estructura curricular que se muestra más adelante, con cargo a regularizarlo en un plazo no mayor de 6 meses a partir de extendido la certificación provisional.

71

Reglamento RITE España.

DEUMAN

355

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

En el caso de profesionales con experiencia en el rubro se requerirá un examen teórico – práctico para su acreditación. En relación a las entidades que brinden los cursos, se recomienda que sean brindados por universidades o institutos tecnológicos que tengan más de 5 años de experiencia en el desarrollo de cursos o actividades en el rubro de la energía solar térmica. Los conocimientos mínimos que deben poseer los postulantes son los siguientes y están divididos por temas:

DEUMAN

356

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Conocimientos básicos de instalaciones térmicas en edificios Conocimientos básicos. Magnitudes, unidades, conversiones. Energía y calor, transmisión de calor. Termodinámica de los gases. Dinámica de fluidos. El aire y el agua como medio caloportadores. Generación de calor, combustión y combustibles. Conceptos básicos de la producción frigorífica. Calidad de aire interior, contaminantes. Influencia de las instalaciones sobre la salud de las personas. Instalaciones y equipos de calefacción y producción de agua caliente sanitaria. Definiciones y clasificación de instalaciones. Partes y elementos constituyentes. Análisis funcional. Instalaciones de combustibles. Combustión. Chimeneas. Dimensionado y selección de equipos: calderas, quemadores, intercambiadores de calor, captadores térmicos de energía solar, acumuladores, intercambiadores, vasos de expansión, depósitos de inercia. Instalaciones y equipos de aire acondicionado de aire y ventilación. Definiciones y clasificación de instalaciones. Partes y elementos constituyentes. Análisis funcional. Procesos de tratamiento y acondicionamiento del aire. Diagrama psicométrico. Dimensionado y selección de equipos. Equipos de generación de calor y frío para instalaciones de acondicionamiento de aire. Plantas enfriadoras. Bombas de calor. Equipos de absorción. Grupos autónomos de acondicionamiento de aire. Torres de refrigeración. Aprovechamiento de las energías renovables en las instalaciones térmicas. Aprovechamiento de la energía solar térmica para calefacción, refrigeración y producción de agua caliente sanitaria. Conceptos básicos de radiación y posición solar. Dimensionamiento y acoplamiento con otras instalaciones térmicas. Biomasa. Redes de transporte de fluidos caloportadores. Bombas y ventiladores: tipos, características y selección. Técnicas de mecanizado y unión para el montaje y mantenimiento de las instalaciones térmicas. Redes de tuberías, redes de conductos y sus accesorios. Asilamiento térmico. Válvulas tipología y características. Calidad y efectos del agua sobre las instalaciones. Tratamiento de agua. Equipos terminales y de tratamiento de aire.

DEUMAN

357

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Unidades de tratamiento de aire y unidades terminales. Emisores de calor. Distribución del aire en los locales. Rejillas y difusores. Regulación, control, medición y contabilización de consumos para instalaciones térmicas. Conocimientos básicos de electricidad para instalaciones térmicas. El número mínimo de horas necesarias para desarrollar el programa de este curso (conocimientos básicos) se muestra en la Tabla 78. Tabla 78. Número mínimo de horas del curso de conocimientos técnicos.

Número de horas Teórico 120

Práctico 60

Conocimientos específicos de instalaciones térmicas en edificios Ejecución de procesos de montaje de instalaciones térmicas. Organización del montaje de instalaciones. Preparación de los montajes. Planificación y programación de montajes. Replanteo. Control de recepción en obra de equipos y materiales. Control de la ejecución de la instalación. Técnicas de montaje de redes de tuberías y conductos. Técnicas de montaje electromecánico de máquinas y equipos. Mantenimiento de instalaciones térmicas. Técnicas y criterios de organización, planificación y programación del mantenimiento preventivo y correctivo de averías. Planteamiento y preparación de los trabajos de mantenimiento. Técnicas de diagnosis y tipificación de averías. Procedimientos de reparación. Lubricación. Refrigerantes y su manipulación. Prevención de fugas y recuperación. Conocimientos específicos sobre: gestión económica del mantenimiento, gestión de almacén y material de mantenimiento. Gestión del mantenimiento asistido por ordenador. Explotación energética de las instalaciones. Técnicas de mantenimiento energético y ambiental. Control de los consumos energéticos. Tipos de energía y su impacto ambiental. Residuos de su gestión. Criterios para auditorías energéticas de instalaciones térmicas en edificios. Medidas de ahorro y eficiencia energética en las instalaciones térmicas. Técnicas de medición en instalaciones térmicas.

DEUMAN

358

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Técnicas de medición en instalaciones térmicas. Conocimiento y manejo de instrumentos de medida de variables termodinámicas, hidráulicas y eléctricas. Tipología, características de aplicación. Aplicaciones específicas: evaluación del rendimiento de generadores de calor y frío. Interpretación de los resultados y aplicación de medidas de corrección y optimización. Pruebas y puesta en funcionamiento de instalaciones térmicas. Elaboración de los protocolos de procedimientos de: pruebas de estanquidad de redes de tuberías de fluidos portadores, pruebas de recepción de redes de conductos, pruebas de libre dilatación, pruebas finales, ajustes y equilibrado de sistemas. Puesta en funcionamiento. Confección del certificado de la instalación. Seguridad en el montaje y mantenimiento de equipos e instalaciones. Planes y normas de seguridad e higiene. Factores y situaciones de riesgo. Medios, equipos y técnicas de seguridad. Criterios de seguridad y salud laboral aplicados a la actividad. Procedimientos contrastados de montaje. Gamas de actuación en intervenciones en mantenimiento preventivo y correctivo y para la reparación de averías características. Gestión de componentes, materiales y sustancias de las instalaciones al final de su vida útil. Calidad en el mantenimiento y montaje de equipos e instalaciones térmicas. La calidad en la ejecución del mantenimiento y montaje de equipos e instalaciones. Planificación y organización. Criterios que deben adoptarse para garantizar la calidad en la ejecución del mantenimiento y montaje de los equipos e instalaciones. Control de calidad. Fases y procedimientos. Recursos. Proceso de control de la calidad. Calidad de proveedores. Recepción. Calidad del proceso. Calidad en el cliente y en el servicio. Documentación de la calidad. Documentación técnica de las instalaciones térmicas: Memoria técnica. Procedimientos para la elaboración de: memorias técnicas. Diseño y dimensionado de instalaciones térmicas. Programas informáticos aplicados al diseño de instalaciones térmicas. Diseño e interpretación de planos y esquemas. Elaboración de pliegos de condiciones técnicas. Presupuesto. Representación gráfica de instalaciones. Confección de Manual de Uso y Mantenimiento de la instalación térmica. Reglamento de instalaciones térmicas en los edificios. El número mínimo de horas necesarias para desarrollar el programa de este curso (conocimientos específicos) se muestra en la Tabla 79.

DEUMAN

359

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Tabla 79. Número mínimo de horas del curso de conocimientos técnicos.

Teórico 150

Número de horas

Práctico 120

En vista del tiempo considerado para la ejecución de La Ley, es necesario que el postulante demuestre principalmente conocimientos que le permitan desenvolverse de manera correcta en su rol, y le permitan reconocer de manera correcta los problemas y fallas en el sistema. Por lo tanto, como complemento, se deberá hacer hincapié en dos materias que pueden ser evaluadas a través de exámenes (para el caso de profesionales con experiencia en el rubro) o bien como cursos. Éstos son: Experticia en mediciones de temperatura, radiación, flujo, etc. La persona debe mostrar conocimiento en la determinación de las variables que pueden afectar la medición (Ejemplo, en la medición de la temperatura, el efecto de la radiación sobre el sensor) Conocimiento de las principales fallas y problemas al instalar o inspeccionar una instalación. Se puede preparar material de acuerdo a lo recopilado en este informe para evaluar a los postulantes.

DEUMAN

360

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

ANEXO 11 EFICIENCIA DEL INTERCAMBIADOR DE CALOR Definiciones Para el método de la eficiencia del intercambiador se utilizarán los siguientes términos: TC,ent TC,sal TF,ent TF,sal CC CF Qmáx

Temperatura de entrada del fluído caliente Temperatura de entrada del fluído caliente Temperatura de entrada del fluído caliente Temperatura de entrada del fluído caliente Capacidad calorífica del fluido caliente Capacidad calorífica del fluido frío Razón máxima de transferencia de calor

Método El siguiente método corresponde a la determinación de la eficiencia de intercambio de calor (ε) de un intercambiador de flujo en contracorriente. El esquema de temperaturas se muestra en la siguiente figura:

DEUMAN

361

ESTUDIO COLECTORES SOLARES Y DEPÓSITOS ACUMULADORES

Para calcular la eficiencia del intercambiador, se debe realizar lo siguiente: •

Calcular la capacidad calorífica de los fluidos caliente y frío mediante las siguientes fórmulas: 𝐶𝐶𝐶𝐶 = 𝑚𝑚𝐶𝐶 ∙ 𝐶𝐶𝑝𝑝,𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐 𝐶𝐶𝐹𝐹 = 𝑚𝑚𝐹𝐹 ∙ 𝐶𝐶𝑝𝑝,𝑓𝑓𝑓𝑓í𝑜𝑜

, donde 𝑚𝑚𝐶𝐶 y 𝑚𝑚𝐹𝐹 es el flujo de masa del fluido caliente y frío respectivamente. •

Se establece cuál de los dos valores anteriores es el mínimo y se asigna dicho valor a la variable 𝐶𝐶𝑚𝑚í𝑛𝑛 (el otro valor corresponderá a la capacidad calorífica máxima)

•

Se determina la variable “c” que corresponde a la razón entre la capacidad calorífica mínima y máxima, es decir:

•

•

•

𝑐𝑐 =

𝐶𝐶𝑚𝑚 í𝑛𝑛 𝐶𝐶𝑚𝑚 á𝑥𝑥

Se determina la razón máxima de intercambio de calor para la configuración, que es: 𝑄𝑄𝑚𝑚 á𝑥𝑥 = 𝐶𝐶𝑚𝑚 í𝑛𝑛 ∙ �𝑇𝑇𝐶𝐶,𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 − 𝑇𝑇𝐹𝐹,𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 �

Se calcula el flujo de calor del fluido que se está calentando de la siguiente forma: 𝑄𝑄 = �𝑚𝑚 ∙ 𝐶𝐶𝑝𝑝 ∙ (𝑇𝑇𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 − 𝑇𝑇𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 )�𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓 í𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑞𝑞𝑞𝑞𝑞𝑞

De este modo, la eficiencia de intercambio es:

ε=

DEUMAN

𝑄𝑄

𝑄𝑄𝑚𝑚 á𝑥𝑥

=

𝑠𝑠𝑠𝑠 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐

�𝑚𝑚 ∙ 𝐶𝐶𝑝𝑝 ∙ (𝑇𝑇𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠 − 𝑇𝑇𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 )�𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓𝑓 í𝑑𝑑𝑑𝑑 𝑞𝑞𝑞𝑞𝑞𝑞 𝐶𝐶𝑚𝑚 í𝑛𝑛 ∙ �𝑇𝑇𝐶𝐶,𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 − 𝑇𝑇𝐹𝐹,𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒𝑒 �

𝑠𝑠𝑠𝑠 𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐

362