Energía Solar Térmica: Funcionamiento, Componentes y Tipos de Instalaciones

Mecanismos de Transmisión del Calor

Existen tres mecanismos principales de transmisión del calor:

• Conducción: Transmisión de calor propia de los elementos sólidos, en su interior o entre sólidos en contacto. Se produce por el contacto directo entre las moléculas del material o por el movimiento de los electrones en los metales. El flujo de calor se dirige desde las zonas de mayor temperatura (≥ T) a las de menor temperatura (≤ T). La velocidad de transmisión de calor por conducción depende del gradiente de temperatura (ΔT), de la superficie y grosor del sólido y de su material de composición (λ): Q= λ*(T2-T1)/ Δx*S.
• Convección: Es la transmisión de calor que se produce por movimiento de un fluido debido a las diferencias de densidad causadas por la temperatura. Es propia de los líquidos y gases. Su caracterización matemática es muy compleja: Q=h*(T2-T1)/S, donde h es el coeficiente de transmisión de calor, que depende de la composición del fluido, de la geometría del sólido y del tipo de movimiento del fluido.
• Radiación: Es la emisión de energía en forma de ondas electromagnéticas, sin que se requiera un medio de transporte. Cualquier cuerpo emite radiación, en todas direcciones, pudiendo ser de diferentes longitudes de onda (λ’s). Cuando alcanza otro cuerpo puede ser reflejada, absorbida o transmitida: Q=ε*σ*T^4*S. ε es la emisividad.

Fundamentos de las Instalaciones Solares Térmicas para Aplicaciones en Baja Temperatura

Las instalaciones para aplicaciones de baja temperatura (BT) aprovechan la energía de la radiación solar para complementar determinadas necesidades térmicas. Las principales aplicaciones de la energía solar térmica a BT están relacionadas con los usos residenciales y de servicios:

• Instalaciones solares para Agua Caliente Sanitaria (ACS)
• Instalaciones solares para ACS y apoyo a la calefacción
• Climatización de piscinas
• Calefacción solar centralizada
• Refrigeración solar
• Precalentamiento en usos industriales

La aplicación más extendida es la de ACS. Una instalación solar térmica (IST) consta de los siguientes sistemas fundamentales:

• Sistema de captación
• Sistema de acumulación
• Circuito hidráulico
• Intercambiador
• Sistema de regulación y control
• Generador auxiliar

El sistema de captación está formado por los propios captadores conectados entre sí en serie o paralelo más la estructura soporte que permita su adaptación a la cubierta del edificio. Existen sistemas simples donde es la propia agua de consumo la que se calienta al paso por el captador, pero por cuestiones sanitarias y operativas generalmente se emplea un fluido caloportador que circula en un circuito primario cerrado y recibe un incremento térmico al paso por el captador. El calor absorbido por este fluido es transferido al agua de consumo en un intercambiador, en ocasiones integrado dentro del acumulador de agua en forma de serpentín. Es necesario incluir un sistema de acumulación, que ha de estar bien aislado y cumplir las condiciones sanitarias exigidas. Los elementos principales de la instalación (primario o solar) están conectados mediante un circuito hidráulico (secundario o de consumo). Además de las tuberías deben disponerse otros elementos como bombas, válvulas, vaso de expansión, etc. La IST es un sistema en el que el factor de entrada principal, la radiación solar, es variable y aleatorio. El consumo de agua es también variable en la mayor parte de las aplicaciones. Toda instalación (las más sencillas disponen de un sistema de regulación y control) permite mantener unas condiciones operativas adecuadas y evita situaciones de riesgo, como un excesivo calentamiento del agua. Se hace necesario incluir un sistema generador auxiliar que permita garantizar un suministro de agua suficiente y a la temperatura requerida, para ello se utilizan los sistemas tradicionales de gas natural, gasóleo o eléctricos.

Tipología y Clasificación de las Instalaciones Solares Térmicas

Según el Principio de Circulación

A) Convección Natural o Termosifón (TSF)

El fluido de trabajo circula por convección natural debido a la diferencia de densidad entre el fluido caliente y frío. Cuando el fluido entra en el captador, se va calentando debido a la transferencia de calor desde la denominada placa absorbedora. Al aumentar la temperatura, su densidad disminuye y se produce un efecto ascendente. A la salida del captador el fluido caliente alcanza el acumulador, donde entrega el calor y retorna, a menor temperatura hasta la entrada del captador. Cuando la diferencia de temperaturas se reduce, el fluido se ralentiza hasta pararse cuando se igualan. Si en este momento se produce un consumo de agua caliente, el depósito se rellena con agua fría de la red. Al disminuir la temperatura respecto a la de los captadores, se reinicia el movimiento. Estas instalaciones no requieren de uso de bombas, tampoco suele llevar sistemas de control, por lo que pueden instalarse en zonas sin suministro eléctrico. Estas instalaciones son autorregulables, con un caudal circulante proporcional a la diferencia de temperaturas entre el punto más alto del captador solar y el punto inferior del depósito. Al aumentar la radiación solar incidente, el calor absorbido provoca una subida de la temperatura del fluido a su paso por el captador que a su vez produce un incremento del caudal circulante.

Al haber más caudal, el calor se reparte entre más cantidad de agua y la temperatura desciende, con lo cual se produce una disminución de caudal. Este ajuste de caudal permite mantener un gradiente de temperaturas entre los extremos del captador de unos 10ºC. Es un sistema muy simple, de precio reducido, con un montaje y mantenimiento sencillo, que tiene una amplia presencia en el mundo. Inconvenientes: no es posible limitar la temperatura máxima del fluido caloportador en el acumulador en épocas de irradiación elevada y escaso consumo. Por otra parte, el diseño de la instalación debe ser especialmente cuidadoso para evitar el rozamiento del fluido en las conducciones, ya que la fuerza ascensional producida es reducida. Se requieren, por tanto, tubos de ancho suficiente y un mínimo de codos o elementos que dificulten la circulación. Asimismo, para garantizar el movimiento, el depósito debe situarse por encima de los captadores. Además, es necesario evitar que el fluido circule en sentido contrario por la noche, desde un acumulador más caliente hasta los captadores más fríos, lo que provocaría una pérdida del calor almacenado. Para ello, se dispone el acumulador a una altura suficiente (30cm o más) respecto a los captadores, o se incluye una válvula antirretorno en el circuito. Los sistemas más habituales disponen el acumulador también en el exterior, junto a los captadores y algo por encima de ellos. Esto requiere unas condiciones climáticas benévolas, sin riesgo excesivo de heladas. Los sistemas por TSF se utilizan principalmente en instalaciones pequeñas con uno o dos captadores y climas cálidos. Si las necesidades de consumo se incrementan, se requiere la conexión de un mayor número de equipos. Con ello, las pérdidas en las conducciones se incrementan y la convección natural no es capaz de asegurar la circulación del fluido, deberá instalarse uno con circulación forzada.

B) Sistemas con Circulación Forzada

El movimiento del fluido se activa mediante la puesta en marcha de una bomba de circulación. Esto permite disponer de un caudal superior al de los sistemas de TSF. La regulación del sistema, esto es, el control del encendido y del apagado de la bomba, se efectúa a partir de la diferencia de temperaturas entre los puntos de mayor y menor temperatura del circuito. Se instalan sondas de temperatura a la salida de los captadores y en la parte baja del depósito. En función de los valores diferenciales de ambas sondas se actúa sobre la bomba. El encendido de la bomba se suele realizar cuando la diferencia de temperatura entre la salida del captador y el fondo del depósito supera un valor programable, que puede fijarse en unos 7ºC. La bomba se desconecta cuando dicha diferencia de temperatura se sitúa sobre los 2-3ºC. El sistema de control deseado para la regulación de la circulación, permite al mismo tiempo, controlar otras variables del sistema, como la temperatura máxima, para evitar sobrecalentamientos peligrosos. La inclusión de bombas de circulación tiene como principal inconveniente el incremento del coste del sistema respecto a los de TSF. También resulta más compleja y costosa su instalación y las tareas de mantenimiento. Asimismo, requieren de instalación eléctrica para la operación de los sistemas de bombeo y control. En el caso de situar este sistema de suministros de agua caliente en una vivienda sin acceso a la red eléctrica se puede utilizar un panel fotovoltaico para la generación eléctrica. El uso del recurso energético común, la radiación solar, garantiza la simultaneidad operativa de ambas tecnologías. Además de garantizar el movimiento del fluido aún con caudales elevados, los sistemas con circulación forzada tienen otras ventajas. Permiten una mayor flexibilidad en la ubicación del depósito, que ya no tendrá que situarse por encima de los captadores. Así el depósito puede colocarse en el interior del recinto, en un lugar acondicionado al efecto, lo cual también beneficia la eficiencia del sistema en caso de temperaturas nocturnas frías. Según el Código Técnico de la Edificación (CTE) resulta obligado disponer de un sistema de circulación forzada para una superficie de captación por encima de los 10 m2.

Según el Sistema de Intercambio

A) Sistema Directo

El agua de consumo circula por los captadores solares, donde incrementa su temperatura. De estos fluye hasta el depósito de acumulación. De la zona alta del depósito se extrae el agua más caliente hacia el circuito de consumo o bien se recircula desde la zona baja de nuevo a los captadores. Son más sencillos pero presentan inconvenientes: deben garantizarse las condiciones sanitarias del agua de consumo, las características del agua de red, con elevado contenido en oxígeno provoca la corrosión en el circuito primario si no se emplean materiales adecuados. Además el agua de red puede contener sustancias disueltas y una elevada concentración de cal, que pueden acumularse en forma de depósitos calcáreos en el circuito de captación, reduciendo la transferencia energética y aumentando la pérdida de carga. Otro problema es la congelación del agua en las tuberías situadas a la intemperie durante el invierno. Como en los sistemas directos no es posible añadir productos anticongelantes al agua de consumo, debe recurrirse al vaciado del circuito hidráulico de los captadores o a la recirculación de agua caliente…

B) Sistema Indirecto

En España el CTE sólo permite la instalación de estos sistemas. Son instalaciones con separación física entre el circuito primario o de captación, que es un circuito cerrado, y el circuito de consumo. El fluido que circula por los captadores es una mezcla de agua y glicol para reducir el punto de congelación por debajo de la temperatura ambiente mínima del lugar. Este fluido de trabajo se calienta en los captadores y de ahí fluye hasta el intercambiador donde se produce la transferencia de calor al agua de consumo sin mezcla física entre ambos. A la salida del intercambiador, ya a temperatura inferior, el fluido retorna al captador. El intercambiador puede estar situado dentro del acumulador, lo que es habitual en sistemas de tamaño pequeño o medio, o constituir un equipo independiente. El circuito secundario o de consumo toma el calor en el intercambiador y lo almacena en el depósito que tiene que cumplir las exigencias sanitarias correspondientes. En los sistemas indirectos por circulación natural o TSF debe cuidarse que el fluido de trabajo no tenga una viscosidad excesiva, ya que ello aumentaría las pérdidas de carga y dificultaría la circulación.

Según la Distribución de los Componentes

Los sistemas integrados tienen un captador que al tiempo hace función de acumulador. Son equipos con escasa presencia en el mercado, si bien el crecimiento del sector puede conducir a nuevos desarrollos tecnológicos futuros. En sistemas pequeños, incluidos los de circulación por TSF, la configuración más extendida es la compacta. En los sistemas compactos el captador y el depósito están montados en una misma unidad, aunque existe separación física entre ambos. Si el sistema es indirecto, el intercambiador suele estar integrado dentro del depósito, habitualmente de doble envolvente. Mientras, en instalaciones de mayor tamaño, los sistemas partidos son los más comunes. En ellos, los captadores se encuentran ubicados en la cubierta del edificio, mientras que el depósito y el intercambiador se encuentran alejados, normalmente en el interior. Los circuitos hidráulicos, tanto primario como secundario, son más largos, por lo que es casi obligado el uso de circulación forzada. Otra de las ventajas de los sistemas partidos, con el depósito en el interior del edificio, es la mejora de la integración arquitectónica, con equipos bien adaptados a la cubierta, tanto desde un punto de vista estético como funcional.

Según la Ubicación del Sistema de Generación Auxiliar

Sistemas Auxiliares en Línea o Instantáneo (Modulante)

El generador auxiliar sólo calienta el agua demandada desde la temperatura de salida del acumulador hasta la temperatura de consumo que se requiera. Para ello se necesitan calentadores de alta potencia y rápidos porque se tienen que calentar el total de la demanda, siendo los de gas los más utilizados. El funcionamiento óptimo se obtiene con las calderas llamadas modulantes que regulan el consumo de gas en función de la temperatura alcanzada en el acumulador solar y de la temperatura de utilización. La válvula de entrada de agua de red al acumulador solar está abierta y la válvula 2 cerrada. Únicamente por mantenimiento del sistema solar se recurriría al uso directo de la caldera convencional (cierro válvula 1 y abro válvula 2). En el acumulador el agua se calienta gracias al calor proveniente de los captadores a través del circuito primario. Cuando se requiere agua caliente, si la temperatura a la salida del acumulador es suficiente, el calentador auxiliar no actúa manteniéndose abierta la válvula 4 y cerradas la válvula 3 y la válvula 5. Por el contrario, si es necesario proporcionar un último salto térmico al agua antes de su uso, se cierra la válvula 4 y se abren la válvula 3 y la válvula 5, circulando agua a través del calentador, regulado en función de las necesidades. Si la caldera auxiliar no es modulante, sino por caudal, entonces el aprovechamiento del calentamiento solar es menor y la regulación de la temperatura final es menos eficiente.

Sistemas Auxiliares en Acumulador Secundario

Para sistemas de tamaño medio, consiste en la inclusión de dos acumuladores. El primero es el solar (con intercambiador interno o externo en función de su tamaño). En serie con él se dispone otro conectado a un sistema de generación auxiliar convencional. Dicho sistema permite un buen ajuste de la temperatura del agua de consumo, así como disponer de todo el volumen de agua almacenada. Por el contrario, se incrementa el coste del sistema y la ocupación del espacio. Asimismo, el calor del acumulador solar solo se transfiere cuando hay consumo de agua caliente, por lo que no permite cubrir con el calor solar las pérdidas térmicas en el acumulador convencional y en la tuberías, aún en condiciones de elevada insolación. La operación del sistema solar no es óptima por esta reducción del rendimiento.

Sistemas Auxiliares en Acumulador Solar

Es común en instalaciones pequeñas de hasta 10m2 para el suministro de agua caliente a una o dos viviendas el uso de un único acumulador solar denominado bivalente. En la parte baja del acumulador se realiza el intercambio entre el circuito primario y secundario. Al tiempo, en la parte alta se almacena el agua puesta a disposición para el consumo, con una temperatura ajustable a los requisitos de utilización, mediante una caldera convencional acoplada a él. El aporte de energía desde la caldera convencional se realiza en la parte alta del acumulador y con una limitación de temperatura (45-50ºC) para evitar calentar en exceso el agua de la zona inferior, que es la que circula por los captadores. Un calentamiento del agua de esta zona baja supone desaprovechar el potencial del sistema solar frente a un mayor gasto de combustible. Asimismo, es posible controlar el horario de encendido y apagado del generador auxiliar, de forma que quede apagado después del pico de consumo que se produce a primera hora de la mañana, de forma que el aprovechamiento de la instalación solar sea mayor. Sin embargo, a pesar de su importante presencia en el mercado, el nuevo CTE prohíbe la conexión del sistema de generación auxiliar a un acumulador solar, para evitar la reducción del aprovechamiento solar. Si es una opción muy extendida en otros países.

Según Grado de Descentralización en Edificios Residenciales Multifamiliares

Acumulación Centralizada y Sistema Auxiliar Centralizado

El agua destinada al consumo se calienta en uno o varios acumuladores centrales. La transferencia de calor desde el circuito de captación se realiza mediante intercambiadores internos o externos a los depósitos. El generador de apoyo también está centralizado, con varias configuraciones posibles: generador auxiliar actuando sobre el mismo acumulador solar (no permitido en el CTE), generador auxiliar actuando sobre un acumulador central secundario o generado auxiliar en línea o en paralelo. En la práctica se recomienda usar sistemas de generación auxiliar centralizada cuando en el edificio ya existe o está proyectada una caldera central convencional y el espacio suficiente para su ubicación. La principal ventaja de estos sistemas reside en una mayor eficiencia de acumulación. Un sistema de acumulación centralizado presenta menores pérdidas que muchos pequeños depósitos. Al tiempo, los costes de inversión son inferiores y no se necesita disponer de un espacio en cada vivienda para situar el depósito, lo cual es importante conociendo el tamaño medio de la vivienda en España. En cuanto al aporte auxiliar centralizado, tal y como se explicó para sistemas individuales, este no debe afectar al rendimiento del sistema solar. Resulta aconsejable disponer de un acumulador secundario, independiente del acumulador solar, para evitar que la aportación con combustible convencional afecte a la temperatura de la zona baja del depósito, lo que reduciría la eficiencia del sistema de captación. Por este motivo, además de no estar permitido por CTE, no resulta recomendable la instalación de un acumulador bivalente en este tipo de configuraciones porque falsearía a la baja el rendimiento de la captación solar. El principal inconveniente de un sistema auxiliar centralizado actuando sobre el acumulador es que no responde directamente a la demanda. Esto es, su encendido y apagado está regulado por temperatura, pero opera sobre un volumen elevado que puede ser demandado en un instante u otro. Si la demanda se retarda, se incrementan las pérdidas de calor y parte del gasto de combustible hubiera sido en vano. Esto se soluciona con un generador auxiliar central en línea, que caliente el agua demandada en cualquier punto de la instalación. En todos los casos, cabe destacar que el sistema de distribución debe transportar el agua a su temperatura final de uso. Se requiere, entonces, un muy buen aislamiento, ya que el consumo de combustible ya se ha realizado. Si no es así, debe aportarse un sobrecalentamiento al acumulador, lo cual como es lógico resulta negativo desde el punto de vista de la eficiencia energética.

Acumulación Centralizada y Sistema Auxiliar Distribuido

La más habitual en edificios multivivienda. El sistema de captación común transfiere su calor al acumulador solar central a través del intercambiador interno, en sistemas de tamaño pequeño o medio, o externo en los grandes. Al acumulador solar se conecta un circuito de distribución principal con recirculación, para mantener una temperatura adecuada. Desde este circuito de consumo principal, común para todo el edificio o parte de él, se derivan las conducciones a cada vivienda individual. Si el volumen de acumulación es muy elevado, se instalarán dos depósitos en serie con recirculación entre ellos para mejorar el rendimiento de intercambio térmico a la vez que se favorece la estratificación. En cada conducción individual, y ya dentro de la vivienda particular, se dispone en serie una caldera auxiliar, normalmente de gas o eléctrica. Las calderas individuales se disponen en línea, de forma que únicamente deben calentar, de forma instantánea, el consumo demandado desde la temperatura de salida del acumulador hasta la temperatura final de consumo. En el sistema de distribución se podrán producir algunas pérdidas en función del tipo de aislamiento y de la distancia de la vivienda al acumulador. Asimismo, el disponer de caldera auxiliar individual implica una mejor adaptación del consumo de combustible convencional a la demanda. Al mismo tiempo, las pérdidas energéticas globales se reducen, ya que en este caso el agua circula por los circuitos de distribución.

Antes de ser calentada por última vez, en caso de ser necesario. Las calderas auxiliares, sin embargo, deben ser modulantes, para lograr el máximo aprovechamiento de la generación solar. Un sistema de acumulación solar común implica que este calor gratuito se “comparte” entre todos los vecinos, y los excesos de consumo de unos revierten en el gasto de combustible de otros, ya que la temperatura del agua en el acumulador se reduce con la demanda en cualquier punto del edificio. Para controlar cuánto calor solar utiliza cada vivienda y poder compensar esas divergencias, deben incluirse contadores individuales de agua caliente solar en cada vivienda, además del contador habitual de gas en el caso de calderas que utilicen este combustible.

Acumulación Distribuida y Sistema Auxiliar Distribuido

A partir de un sistema de captación común, también se pueden disponer acumuladores y generadores auxiliares distribuidos, uno por vivienda. Esta solución se materializa cuando no existe espacio disponible para un acumulador central o cuando por su ubicación, no se dan las condiciones constructivas para soportar el peso de aquel. Como elemento a favor también está la valoración que los propios usuarios puedan hacer de disponer del acumulador y caldera en su propia vivienda, en la que ya no será necesario incluir un contador individual de caudal de agua caliente solar. Sin embargo, este tipo de configuraciones presentan varios inconvenientes. Por una parte, las enormes pérdidas que se producirían y por otra parte el diseño del sistema de distribución presenta una mayor complejidad. En una primera opción, el circuito de captación se prolonga y distribuye diferentes acumuladores individuales, que disponen de un intercambiador en su interior. A cada uno de estos depósitos se transfiere diferente cantidad de calor en función de la temperatura del agua sanitaria, es decir, de la demanda de agua. Así pues, el control de la instalación se presenta bastante más complejo en este caso que en sistemas con acumulación centralizada. Al ser un circuito solar primario común, con derivaciones, el control de las temperaturas a realizar para controlar la circulación del fluido por los captadores es complejo. Se puede comprender la dificultad de operar una instalación donde las temperaturas de salida de los acumuladores difiere en cada vivienda. Junto a esto, cabe destacar que la eficiencia de los pequeños acumuladores solares individuales será inferior al de uno central. Otra opción es disponer un intercambiador central de forma que el circuito primario sea más reducido. Existe un circuito secundario intermedio, ya con agua, aunque no de consumo, entre este intercambiador y los acumuladores de cada vivienda, donde se cede al calor a las líneas de consumo. El problema de estos sistemas es que si no hay demanda en el circuito de consumo y todos los depósitos han alcanzado la temperatura de consigna, no se produce intercambio, lo que puede llevar a graves problemas de sobrecalentamiento y que los colectores alcancen la temperatura de estancamiento, situación fatal para éstos. La solución sería instalar un disipador de calor en el circuito primario acarreando un gasto energético importante que únicamente es justificable por la imposibilidad de disponer de un depósito de acumulación de inercia por problemas de espacio. Se podría recurrir a otras soluciones como infradimensionar la superficie de captación pero iría en contra del espíritu de la energía solar térmica.

Acumulación Solar Mixta (Central + Distribuida) con Sistema Auxiliar Descentralizado

Una solución intermedia entre las dos anteriores se configura con un acumulador solar central, del que parte una línea de distribución a las viviendas. En cada una de ellas se dispone un acumulador secundario para suministrar el agua demandada con un determinado nivel de reserva. De este acumulador parte la línea de consumo sobre la que actúa el aporte auxiliar, en caso de ser necesario, hasta alcanzar la temperatura de utilización. Se puede observar que el circuito secundario es cerrado, por lo que el depósito no necesitará tratamiento antilegionela al no existir la posible de presencia de oxígeno.

Captador Solar Térmico

El captador solar es el componente fundamental de toda instalación. Es el elemento donde se produce la aportación de energía externa que permite la operación del sistema. Al incidir la radiación solar sobre la superficie del captador, este se calienta. El calor absorbido se transfiere a un fluido portador que circula por su interior. Este fluido sale del captador en el llamado circuito primario, para ceder posteriormente el calor al agua de consumo o calefacción, en función de la demanda requerida. Como se explica a continuación, un buen captador debe optimizar la obtención de calor por incidencia de radiación solar. Al mismo tiempo, debe ser lo más eficaz posible en la transferencia de calor al fluido. Además de la optimización energética, el captador debe garantizar una operación prolongada, sin degradación excesiva. Debe tenerse en cuenta que trabaja a la intemperie, en condiciones de temperatura muy variable, entre el exterior y su interior, y todos los días del año. Asimismo, debe cuidarse la integración de los captadores solares en los edificios, tanto desde un punto de vista constructivo como estético. Si bien en los inicios no existía prácticamente integración entre equipos y cubierta del edificio, cada vez es mayor el número de desarrollos que incorporan la instalación térmica en el proyecto arquitectónico. Los propios diseños de captadores también se están adaptando a las nuevas necesidades. Es de esperar que la implantación del Código Técnico de la Edificación incida positivamente en la mejora del nivel de integración arquitectónica de la tecnología solar térmica en la edificación. Existen varias tecnologías de captadores solares en el mercado. La más extendida en España es, sin duda, la de captadores solares planos, que se adapta mejor a las condiciones climáticas de nuestro país y a las aplicaciones más habituales de suministro de ACS, a precios razonables. El denominado captador de tubos de vacío se vende a un coste superior, con equipos de menor tamaño que si bien permiten obtener temperaturas superiores, no son por el momento los más adecuados para el mercado español. El tercer tipo son los captadores abiertos plásticos, normalmente polipropileno, sin cubierta transparente. Sus condiciones operativas son peores que los anteriores, especialmente por sus elevadas pérdidas de calor, sin embargo, su bajo coste hace que tengan un mercado en la climatización de piscinas al aire libre, donde no está permitido el uso de fuentes no renovables y donde tampoco se justifica un gasto excesivo en la instalación. En la actualidad la presencia de captadores solares planos es mayoritaria, sobre un 90% del mercado, en m2 instalados. Por este motivo, se realiza primero una descripción de la constitución interna del captador solar plano para después destacar las diferencias existentes en el captador de tubos de vacío y en el captador plástico.

Constitución y Funcionamiento del Captador Solar Plano

Un captador solar plano estándar dispone de los siguientes componentes básicos:

• Cubierta transparente. • Absorbedor. • Aislamiento térmico y juntas. • Bastidor, caja contenedora o carcasa.Antes de entrar en la descripción detallada de las caract y operación de cada uno de los elementos que componen un captador solar, se describe de forma breve sus mecanismos de funcionamiento básicos. Como se ha mencionado, en un captador solar térmico se producen los tres tipos de transm de Q descritos en el apartado 3: convec, conduc y radiación. La radiación emitida x el Sol alcanza el captador. En el llamado absorbedor, se convierte en Q y se transmite x conduc hasta los tubos x los que circula  el fluido de trabajo. Desde la sup. interna de los tubos se transfiere x convec al fluido, que finalX extrae el Q x convec (natural o forzada). Asimismo, el propio absorbedor, caliente, emite x radiación una cierta cantidad de energía de pérdidas, que se suman al desplazamiento x convec del aire circundante. Estas pérdidas se reducen en parte x la presencia de la cubierta transparente, que impide la salida de gran parte de esta radiación. Puede decirse que el diseño de los capt se ha desarrollado con los años tratando siempre de optimizar estos procesos dentro de un nivel de costes asumible.

4.1.1)Absorbedor es el elemento dnd se produce la conversión de la energía de la radiación solar en Q. Este Q se transfiere al fluido portador, que circula x los conductos que forman parte del propio absorbedor. Un absorbedor está formado x láminas o chapas sobre las que incide la radiación y que transmiten el Q a los tubos. Los tubos que reciben el Q y lo transmiten al fluido son finos, con diámetros inferiores al centímetro. En función de la configuración, estos tubos vierten a los tubos de distribución de mayor grosor, sobre los 20mm, y número reducido, que comunican con la salida del captador.  Si bien en modelos antiguos se ha utilizado el acero como material de fabricación, se han detectado importantes problemas de corrosión. Asimimo, su conduct térmica no es muy elevada, x lo que su presencia actual es escasa.El uso de acero inoxidable sí  ha tenido una mayor aplicación, principalX en la formación de los tubos conductores. Si el fluido portador es agresivo, como puede ser el H2O de las piscinas, este tipo de material es recomendable. Sin embargo, no es habitual  utilizar acero inoxidable para conformar las láminas de absorbedor. Para reducir el peso del equipo y para mejorar la transm de  Q, en la actualidad es + común la fabricación de las láminas en aluminio o  cobre, con tubos tb en cobre.Además del material, el propio diseño del absorbedor define su eficiencia en la transf energ al fluido. En la actualidad las configuraciones + habituales son las siguientes: • Dos chapas conformadas para permitir el paso del fluido y  soldadas entre sí (figura 3.13). • Parrilla de tubos unidos a una chapa continua o a un conjunto de aletas. • Chapa unida a un serpentín. Las láminas son de poco grosor (0,3-0,5mm, aprox., según Preuser), para reducir la inercia térmica, esto es, los tiempos de calentamiento y cesión de Q. El Q del absorbedor debe transferirse de la forma + eficiente (y rápida) posible al fluido portador. Para ello, la distancia entre tubos no debe ser excesivaX grande. Una separación grande ralentiza la respuesta del equipo bajo insolación e incrementa las pérdidas. Valores típicos se encuentran  entre 80-120mm. Los tubos deben estar repartidos  de forma uniforme x toda la sup. del captador, para evitar zonas sin aprovechamiento. Deben ser tubos finos, de poco caudal, lo que permite un calentamiento mucho + rápido que si el volumen a calentar fuera mayor. Al mismo tiempo deben estar diseñados para introducir la menor pdc posible en el circuito 1rio, ya que pérdidas elevadas implican un mayor coste del sist de bombeo. Pero el absorbedor no sólo está formado x las láminas y los tubos conductores. El material metálico de las láminas del absorbedor, x sí solo, reflejaría una cantidad  importante de radiación, con la consiguiente reducción de eficiencia. Para ↑ el aprovechamiento energético, todos los equipos llevan en su cara expuesta al Sol un recubrimiento que increX la absorción de energía. Una posible opción consiste en pintar de negro toda la sup. del absorbedor. Son pinturas especiales que resisten bien las condiciones ext a las que se ven sometidos los capt. Las pinturas, además de su bajo coste, ofrecen un índice de absorción  o absortancia elevada (α ≈ 0,9), sin embargo, tb tienen un índice de emisión,  emisividad, o  emitancia elevada (ε≈0,9). Una alternativa + costosa es la aplicación de los llamados tratamientos superficiales selectivos, que si bien reducen un poco la absorción de energía (sobre 0,9 de absortancia) reducen de forma significativa la emisión IR (0,05-0,15 de emitancia). En la actualidad se encuentran en el mercado equipos con trat superf tanto selectivos como con pintura negra.Ante niveles de radiación medios y bajos es cuando + beneficio se obtiene de los capt selectivos frente a los comunes. Muchos fabricantes desarrollan tratamientos selectivos para sus equipos, incluidos como un valor añadido en las hojas técnicas del mercado.z4.1.2)Cubierta transparenteLa cubierta transparente de un  captador solar cumple varias funciones importantes: • Proteger al absorbedor y al aislante térmico de los agentes externos. • Contribuir al aislamiento térmico del equipo. • Permitir el paso de la rad  solar incidente, de λ corta, y, a su vez, impedir la salida de la rad de λs largas emitidas x el absorbedor.

Para poder cumplir con estas funciones en el tiempo, la cubierta debe tener una vida útil prolongada, sin pérdida de sus condiciones ópticas y con una buena resistencia ante los agentes externos (lluvia, granizo, viento, radiación ultravioleta, etc.) Para comprender la función esencial de la cubierta transparente en un captador solar térmico resulta necesario describir la distribución espectral de la radiación solar y  el comportamiento del absorbedor ante su incremento de T.  Se observa en la figura 3.15 que la radiación solar incidente presenta un espectro de longitudes de onda amplio, desde el ultravioleta, el visible, hasta el infrarrojo cercano (0,5-3μm), dnd se concentra la mayor cantidad de energía recibida. En el infrarrojo lejano  (x  encima  de  los  3μm) es casi nula la aportación energ de la radiación incidente. X el contrario, la radiación emitida x el absorbedor negro una vez calentado entre 40-100ºC, es básicaX radiación infrarroja entre los 4-70μm. Esta diferencia resulta aprovechable con un diseño adecuado de la cubierta transparente, que sea muy transparente a longitudes de onda bajas y casi opaca a longitudes de onda elevadas. La capacidad de transm de la radiación de un material se denomina transmitancia,  τ, siendo 1 para un objeto completaX transparente y 0 para uno opaco. Así pues, la superficieinterna de la cubierta refleja la mayor cantidad de radiación posible que llega desde el absorbedor, produciéndose un efecto rebote.  Este fenómeno que se produce dentro del captador solar no es + que el efecto invernadero, que en este caso produce un aumento de la eficiencia del equipo. En los primeros capt térmicos con cubiertase utilizaban plásticos, vidrios de ventana,  en ocasiones en doble capa y metacrilato. La doble cubierta pretendía reducir las pérdidas térmicas del equipo si bien tb disminuía la transmitancia, es decir, la entrada de radiación solar. En la actualidad se emplean vidrios templados o recocidos, con un espesor entre 3-6mm y tratamiento superficiales que permitan cumplir la doble función, reducir la reflexión en la cara exterior ante radiación solar y aumentarla en el interior ante la radiación infrarroja de onda larga.4.1.3)Aislante térmico y juntasPara reducir las pérdidas térmicas x conduc en el captador solar se dispone un aislante térmico en la parte posterior y laterales delequipo. LógicaX, se  emplean materiales de baja conduct térmica que, además, deben tener un buen comportamiento ante Ts elevadas (hasta 100ºC). Tb deben tener un peso específico reducido ya que los capt irán normalX situados sobre cubierta en las edificaciones. Asimismo, deben ser resistentes a la humedad y al fuego, sin emisión de gases tóxicos. Los materiales + utilizados son lana de vidrio, fibra de vidrio y lana mineral, además de resinas de melanina para el aislante lateral. Tb se utilizan espumas de poliuretano, si bien x su baja resistencia térmica, se recomienda disponer una capa de otro aislante entre la espuma y el absorbedor, para evitar su deterioro. Tan importantes como el aislamiento son las juntas que se sitúan en las uniones del bastidor, en la cubierta transparente y en las conexiones de las tuberías. Además de evitar la fuga de Q, deben impedir la entrada de H2O durante la vida útil del equipo. Estas juntas están sometidas a Ts elevadas, sobre todo las situadas en las tuberías de salida del captador. En estancamiento se pueden alcanzar hasta 180ºC. Asimismo, debido a la dilatación térmica, las juntas soportan cargas mecánicas importantes. Entre los materiales empleados en su fabricación destaca el etilenpropilen-dien-monómero (EPDM),  que se encuentra en un gran número de equipos del mercado actual.4.1.4)BastidorEn los capt planos, el absorbedor y el aislante están envueltos x una caja contenedora, carcasa o bastidor. Proporciona protección frente a la humedad y los daños mecánicos. El material + utilizado en la actualidad para la fabricación de los bastidores es el aluminio o aleaciones de Aluminio, x sus buenas condiciones ante la corrosión y x su ligereza. Tb se usa fibra de vidrio con chapa de acero inoxidable. En aplicaciones de integración completa en cubiertas de edificios el bastidor puede formarse con otros materiales y formas siempre que cumpla su función.

4.2) CONSTITUCIÓN TUBOS DE VACIOJunto a los capt planos, la otra gran tec presente en el mercado solar térm actual la constituyen los capt de tubos de vacío, si bien con una cuota mercado bastante inferior. El obj de diseño de estos equipos, de introd en el mercado mucho + reciente, es  la reduc de las pérd térm x conduc y convec entre el absorb y la cubierta de vidrio. Para ello, se realiza el vacío en el espacio entre ambos tubos, siendo las pérdidas térmi dependientes del grado de vacío aplicado. De esta forma se reducen los costes de fabricación, que  es x el momento la principal desventaja de esta tecnología frente al captador plano.  Los capt de tubos de vacío alcanzan Ts bastante superiores a los capt planos; tienen un mejor rto, siempre que ese mayor gradiente térmico sea aprovechable. En estos casos se reduce de forma apreciable la sup./número de capt para la misma demanda energ. Así, encajan bien en aplicaciones que requieren condiciones térmicas elevadas, como determinados usos industriales, climatización solar, etc. Son preferibles tb para las aplicaciones + comunes de suministro de ACS en lugares con T ambiente fría. Se puede deducir, x tanto, que tb lo son para aplicaciones de apoyo a la calefac, necesaria cuando la T ambiente es baja. Sin embargo, las elevadas Ts condicionan el propio diseño de los equipos, con materiales adecuados para soportarlas sin degradación. Tb los aislantes  y juntas del circuito hidráulico 1rio a la salida del captador deben ser aptas para resistir Ts de hasta 160ºC. El propio fluido de trabajo debe estar aprobado explícitaX para poder ser utilizado en este tipo de capt.  Existen diversos tipos de capt solares de tubo de vacío. Se resumen a continuación destacando únicaX los elementos que los diferencian4.2.1) TUBOS DE VACIO DE FLUJO DIRECTOEn estos capt, el absorbedor se dispone en forma de aletas planas dentro del propio tubo de vacío, con el tubo de circul del fluido asociado a él. Para optimizar la recepción de radiación solar el absorbente se puede girar un cierto ángulo (±25º, x ejemplo), siguiendo al Sol. Son capt que se pueden colocar en horizontal, lo que los hace aprovechables para su integración arquitectónica en cubiertas horizontales.4.2.2) TUBOS HEATPIPEEn estos capt, el absorbedor está unido a un tubo de Q que contiene una pequeña cantidad de H2O u otro fluido. Este fluido se evapora en un vacío parcial al recibir el Q captado x el absorbedor. El vapor asciende hasta un condensador situado en el extremo del equipo, dnd cede su Q al fluido del circuito 1rio. A continuación, el fluido del captador retorna al interior del tubo, de nuevo en forma líquida. La ascensión del vapor hasta el condensador requiere una inclinación mín, entre 20-30º. 4.2.3)CAPT TIPO SYDNEYEl diseño de capt de tipo Sydney presenta un doble tubo de vidrio. Entre ambos cilindros de vidrio se realiza el vacío, para reducir las pérd, como en diseños anteriores. En este caso, el absorbedor es tb cilíndrico, encontrándose pegado a la cara interna del tubo interior del captador. Aún + al interior circula el fluido de trabajo en un doble circuito de ida y vuelta. Para que la sup. trasera (inferior) del absorbedor cilíndrico reciba radiación, deben disponerse unos reflectores en la parte trasera del absorbedor que permita aprovechar toda su sup.. Cabe destacar dos tipos de reflectores que conducen a dos modelos de capt de tubos de vacío diferentes. X una parte, los capt CPC disponen de unos reflectores cilíndrico-parabólicos compuestos acoplados a los tubos de vacío, x el exterior. El principal problema  puede venir de la acumulación de suciedad, de la oxidación y pérdida de cualidades reflectoras. X otra parte, existe un diseño comercial, que incluye un reflector semicircular en el interior del tubo de vacío, lo que conlleva un equipo + compacto y asegura una menor degradación y suciedad del reflector. Como  se  muestra  en  la  figura  3.18, tanto la doble cubierta transparente como el absorbedor son cilíndricos. Carecen del aislante descrito en los capt planos. X dentro del absorbedor cilíndrico se disponen las conducciones del fluido de trabajo, en doble recorrido de ida, x el interior, y vuelta, x el exterior, para obtener un rto óptimo. La radiación que no ha incidido  directaX se refleja en el reflector y alcanza la parte posterior del absorbedor

4.3.3) OTROS RESULTADOS DE LOS ENSAYOS DE RTO•Modificador del ángulo de incidencia, kθ: evalúa la variación del rto ante ángulos de incidencia no perpendiculares. Es común suministrar el valor de corrección para un ángulo de 50º, tanto en dirección transversal como longitudinal. En este caso los resultados se sitúan entre 0,9 y 0,95. • Capacidad térmica del captador, C:  es la cantidad de Q necesaria para aumentar la T del fluido en un grado centígrado (o Kelvin). Es una medida de la inercia térmica, esto es, de la rapidez de respuesta del captador ante insolación o ausencia de esta. Es ventajoso disponer de una capacidad térmica reducida, para aprovechar lo antes posible la incidencia solar. En el caso de enfriamiento se pueden disponer los medios adecuados para detener la circul del circuito 1rio. • Pdcs del captador: se obtienen las pdcs de fluido al atravesar el captador para diferentes caudales. Si el ensayo se ha realizado con un fluido diferente al de trabajo deben realizarse las correcciones correspondientes. Las pdcs en el captador aumentan con el caudal de fluido y, tb, con el número de capt conectados, ya que aumenta el recorrido del 1rio. Se describe en detalle el conexionado de capt en el tema dedicado al diseño de instal.4.3.4)Temp de EstancamientoLa norma EN 12975 tb establece el procedimiento de obtención de la llamada T de estancamiento, importante para el funcionamiento, control y seguridad de la instal. Según el CTE la T de estancamiento del captador corresponde a la máx T del fluido que se obtiene cuando, sometido el captador  a altos niveles de radiación y T ambiente y siendo la velocidad del viento despreciable, no existe circul en el captador y se alcanzan condiciones cuasiestacionarias. Esta T puede ser realX alta 211ºC Si tomamos x ejemplo el captador + montado en España (según IDAE) aunque en el mercado se puede encontrar alguno hasta con 245ºC que se incrementan a los 300ºC en el dealgunos modelos de capt de tubos de vacío. Los fabricantes de colectores garantizan sus productos hasta esa T de estancamiento lo  que no está tan claro es que determinados elementos de la instal lo soporten es el caso de racores, juntas, purgadores,… En el caso, no habitual, de que  se produzcan las condiciones de estancamiento, esto es, irradiación solar fuerte con corte en el suministro eléctrico y parada del bombeo, hay que diseñar el sist para que no sufra daños.  Debe procederse a reducir la T del sist, o bien mdt el uso de aletas (disipación pasiva) o bien mdt un aerotermo (disipación activa) formado x un electroventilador que impulsa aire a un serpentín que reduce la T del fluido caloportador del circuito 1rio que circula x dentro. En toda instal hay que realizar una prueba de estancamiento en su puesta en marcha para comprobar que linstalación soportaría esa situación límite4.3.5)AREA DEL CAPTADORAl hablar de área de captador, surgen tres referencias diferentes que conviene aclarar• Área total (o bruta) del captador, AG: es el área entre los límites externos del captador, incluyendo al bastidor. En inglés se denomina Gross Area. • Área de Apertura, Aa: es la sup. que ofrece el captador a la radiación solar, normalX igual a la sup. de la cubierta transparente. En los tubos de vacío es el producto del diámetro de cada tubo x su longitud (no sombreada) y x el número de tubos. Según la norma EN 12975 debe considerarse el área de apertura para la estimación del rto. • Área del absorbedor, AA: es el área total ocupada x el absorbedor (aletas o chapas y tubos). Según la norma ISO 9806 se puede utilizar esta área para el cálculo del rto.

En la norma EN-12975 se indica la utilización del área de apertura o del área del absorbedor para este ensayo, no el área total, que incluye el bastidor. En todo caso, debe indicarse siempre qué área y que Ts se han utilizado para la realización de los ensayos. Junto a las propias condiciones de los ensayos, las curvas resultantes pueden ajustarse de forma matemática x aproximaciones lineales o cuadráticas al modelo físico real, como establece la norma EN-12975.

Así pues, en su aproximación cuadrática la curva característica del rto η de un captador se describe como: : .η= ηo-a1*(Tm-Tamb/G)-a2(Tm-Tamb)^2/G))Dnd  η0 es el denominado rto óptico del captador, o rto cuando la diferencia de T media del fluido y el ambiente es nula. El coeficiente  a1 es el coeficiente lineal de pérdidas térmicas, expresado en W/m2 .oC y  a2 el coeficiente cuadrático de pérdidas térmicas, en W/m2.oC2.Debe entenderse que cuanto mayor sean ambos coeficientes, menor será el rto, sobre todo a Ts elevadas. La representación + habitual de los laboratorios que realizan los ensayos según esta norma EN-12975 muestra la evolución del rto en función del cociente entre la diferencia de Ts y la irradiancia. Se obtiene una única curva. Se puede observar cómo la curva es prácticaX lineal, esto es, el térmico cuadrático tiene una influencia muy reducida. Aumenta el peso de este término para valores elevados de (Tm-Tamb)/G. Para un análisis + detallado de la operación del sist, resulta de mayor utilidad la representación del rto en función sólo de la diferencia de Ts, dejando la irradiancia como parám independiente. Se obtiene entonces una curva para cada nivel de irradiancia. En función del lugar de ubicación de los paneles (Sur de Europa, Centroeuropa, etc.) convendrá suministrar la curva a un determinado nivel de irradiancia. De dichas curvas, se puede deducir que el rto disminuye al aumentar la diferencia de Ts entre el captador y el ambiente, lo cual es lógico ya que aumentan las pérdidas x convec hacia el aire circundante. Si la T del captador aumenta, tb lo harán las pérdidas x radiación. Asimismo, el rto del captador se reduce si la irradiancia disminuye, aunque en este caso tb varían las condiciones térmicas. En estas curvas se observa con algo + de claridad el efecto cuadrático. Volviendo a las expresiones matemáticas del rto, si se combinan los coeficientes lineal y  cuadrático se puede obtener el llamado coeficiente global de pérdidas térmicas, aglobal como: aglobal= a1+ a2(Tm−Tamb)Esta forma de expresión se establece en la norma ISO 9806-1. El CTE establece una limitación en la elección de los capt a un valor del coeficiente global de 10W/m2 ºC, obtenido en ensayos con T de entrada respecto a T ambiente.  Si bien la principal norma de aplicación europea es la citada EN 12975, hasta ahora la mayor parte de los capt solares homologados en  España lo han sido a través de los ensayos de la norma INTA-610001. Esta norma utiliza un solo coeficiente de pérdidas térmicas para representar la dependencia del rto, x lo que se obtiene una relación lineal. Se utiliza tanto la referencia a la T media como a la de entrada. Además, presenta diferencias en cuanto a la expresión de la variable dependiente del eje horizontal. Si se utiliza la T media del fluido en el captador como referencia, la variable T* de la expresión anterior es: T*=((Tm-Tamb)/G)*Uo. X el contrario, si se emplea la T de entrada, que es como se refleja en el CTE: T*=((Te-Tamb)/G)*Uo.En ambos casos el coef Uo = 10W/m2.ºC es un simple factor de escala, x lo que el parám k1 según norma INTA-610001 es igual al parám  aglobal dividido x 10, siempre que haya coherencia en la T de referencia (media o de entrada). Si se utiliza el factor de escala 10, los coeficientes lineales están comprendidos entre 0 y 1. Es  + habitual trabajar con los coeficientes globales de pérdidas térmicas entre 1 y 10, como se referencia en el propio CTE.  Basta con multiplicar x 10 los anteriores. Es previsible que con el t se alcance una unif definitiva en la caracterización de los equipos, con la implantación de la norma UNE-EN 1275 en unas condiciones claras, que termine con la confusión actual. En España existen tres lab acred para la cert de capt solares térmicos: INTA, CENER e ITC.

4.3)PARÁM CARÁCTERÍSTICOS Y ESPECIFICACIONES TÉCNICAS(4.3.1)BALANCE DE ENERGÍA.Al incidir la radiación solar  sobre un objeto, se produce un incremento de la T de este, hasta que se alcanza un equilibrio entre la energía incidente y las pérdidas x conduc, convec y radiación, asociadas a dicha T. Si se aprovecha parte de esta energía para el calentamiento del fluido de trabajo, es decir, se extrae parte del Q, se alcanza un nuevo punto de equilibrio, un régimen estacionario en el que se cumple la siguiente relación: Eútil = Eincidente – Epérdidas. X la complejidad de los procesos de transm de Q mencionados al inicio del tema, resulta conveniente definir una serie de parám de comportamiento global que agrupen los tres mecanismos de pérdidas. Se define el coeficiente global de pérdidas del captador,  UL, expresado en W/m2 oC, a partir del cual se obtiene la potencia calorífica perdida, qperdidas, o energía x unidad de tiempo, como: qperdidas = A.UL.(Tm-Tamb) Dnd A es la sup. del captador (área de apertura), Tm es la T media del fluido a  su paso x el absorbedor y Tamb la T ambiente. El significado de área total, área de apertura y área de absorbedor se indican + adelante. Se observa en la expresión anterior la disminución de las pérdidas de Q en el captador con el aumento de la T ambiente. La potencia incidente sobre la cubierta exterior del captador es la propia irradiancia solar,  G, ya tratada en el tema relativo a la radiación solar. La irradiancia solar G se expresa en W/m2. Debe aclararse que en el coeficiente  UL no están incluidas las pérdidas x reflexión en la cubierta transparente ni en el propio absorbedor, sino sólo las pérdidas  dependientes de la T. La diferencia entre la radiación  que alcanza la cubierta y la que finalX es absorbida se aborda con sus propios parám. Así, la transmitancia τ de la cubierta indica la proporción de energía que la atraviesa, esto es, que no se ha reflejado en ella. Mientras, la absortancia  α del absorbedor, como ya se definió en su momento, indica la proporción de energía absorbida, no reflejada en él. Así pues, la energía que realX es absorbida x el captador de sup. de apertura A, x unidad de tiempo, o potencia calorífica absorbida, qabsorbida,  es: qabsorbida = A.G.τ.α.La potencia calorífica útil de un captador solar se obtiene x diferencia entre la absorbida y las pérdidas medias: qútil = qabsorbida - qperdidasqútil = A.[G.τ.α - UL.(Tm-Tamb)] .La T media del captador,  Tm, se estima habitualX como la media entre las Ts de entrada, Te, y de salida, Ts, del fluido de trabajo. Una alternativa al uso de la T media como referencia es considerar que todo el captador  se encuentra a la T de entrada  Te, valor fácilX medible situando un termómetro a la entrada del captador. Para corregir los efectos de esta simplificación se define el llamado factor de evacuación de Q,  FR, que es el cociente entre el Q absorbido realX x el fluido y  el que absorbería al considerar todo el captador a la T de entrada, + baja y, x tanto, el máx posible. En este caso, la potencia calorífica útil que llega al fluido se puede expresar como: qútil = A.FR.[G.τ.α - UL.(Te-Tamb)].(4.3.2) RTOEl comportamiento de un captador solar térmico se evalúa normalX mdt sus curvas de rto. El rto de un captador solar térmico, η, es la relación entre la potencia útil transferida al  fluido de trabajo x unidad de sup. de captador y la irradiancia solar incidente. Del análisis del balance energético del apartado anterior, se obtienen dos expresiones, en función de la T de referencia considerada. La primera de ellas utiliza la T media del fluido, Tm: .η=Qutil/A.G= (τ α-UL*Tm-Tamb/G)Mientras que en la segunda ecuación se considera la T de entrada al captador, Te: : .η=Qutil/A.G= (Fr τ α-FrUL*Te-Tamb/G) Existe bastante confusión sobre las diferentes formas de expresar el rto en la actualidad. Tiene su importancia, ya que no es posible la comparación directa entre capt cuyo rto se haya obtenido y se exprese bajo diferentes condiciones. A partir de 2002 entró en vigor la norma EN-12975, actualX vigente. En España, además, la homologación de paneles se ha realizado hasta ahora según otra norma diferente, la norma del INTA 610001. Según la norma EN-12975,para la evaluación del rto de un captador solar térmico se aconseja utilizar la T media del fluido del captador, esto es,  con una diferencia de T ΔT=Tm-Tamb, si bien tb se acepta el uso de la T de entrada y así se referencia en el CTE

4.4) CAPTADOR SOLAR ABIERTO El captador solar abierto, sin cubierta transparente, y normalX fabricado en polipropilenos, se  utiliza fundamentalX para el calentamiento del aguade piscinas  al aire libre. De esta forma se puede ampliar la temporada de baño al compensar las pérdidas térmicas nocturnas en zonas dnd durante las horas de sol la T es agradable. Al no tener una cubierta delante del absorbedor, realizado en polipropileno, la eficiencia óptica es muy elevada, x encima de 0,9. Sin embargo, las pérdidas térmicas tb son altas, con valores de coeficiente global de pérdidas sobre los 18,5W/m2ºC,  precisaX X la ausencia de la cubierta y  el efecto invernadero que produce.  Este captador no se puede utilizar en aplicaciones sometidas al Código técnico de la Edificación, como es el suministro de ACS y la climatización de piscinas cubiertas, pero sí para piscinas al aire libre, dnd las necesidades térmicas son inferiores a las del H2O caliente de consumo. Su T de estancamiento, esto es, a pleno sol pero sin circul de fluido y, x tanto, sin extracción de Q, no sobrepasa los 80ºC, frente a los + de 200ºC de otras tecnologías. Los capt de polipropileno  se fabrican en un rango de tamaños amplio, con equipos que van desde2 hasta + de 7m2 de sup. 5.SIST DE ACUMULACIÓN ( 5.1) CARACTERÍSITCAS GRALES:El perfil temporal de la demanda de H2O caliente difiere del perfil de incidencia de radiación solar, x lo que no es posible realizar un suministro directo de Q desde la generación al consumo, sino que se requiere un sist de acumulación. En función del tipo de aplicación, el tiempo de acumulación puede ser de unas horas o pocos días, en los casos + habituales, hasta meses, en el caso de los acums estacionales. El sist de acumulación debe cumplir una serie de requisitos básicos. En el estudio del absorbedor del  captador solar se explicaba su diseño con baja capacidad calorífica, ya que el objetivo buscado era una respuesta rápida ante insolación y posterior transf del Q solar al fluido de trabajo. En el acumul, x el contrario, interesa una elevada inercia térmica, esto es, una capacidad calorífica alta que permita conservar el Q durante el mayor tiempo posible una vez cortado el suministro de Q desde los capt. Esta función la realiza el fluido acumulado. Se utiliza normalX H2O, x su elevada capacidad calorífica, su disponibilidad y coste, frente a otro tipo de sustancias. Se emplea H2O potable en caso de ser la de uso final, o de calefac cuando no es así. En instal pequeñas o medianas el acumul suele contener el A.C.S, mientras que en las de mayor tamaño se incluyen depósitos intermedios de inercia con H2O no apta para consumo, en una transf de Q en etapas. Una vez que el H2O se ha calentado, las pérdidas térmicas hacia el exterior deben ser reducidas, como es lógico. Para ello, el acumul debe tener un buen aislamiento.  Al mismo tiempo, su forma debe minimizar la relación entre sup. (disipación) y volumen (acumulación). La forma geométrica óptima sería la esfera, habitual en muchos tipos de depósitos de otras aplicaciones. Sin embargo, en depósitos de H2O caliente deben considerarse tb los efectos  de la estratificación del H2O acumulada. La estratificación es la distribución espacial del H2O en capas o estratos en función de su T, + caliente en la zona alta y + fría en la zona baja. Esta distribución, sin separación física entre capas, es bastante + eficiente que un volumen total a una T media. En un acumul, la entrada de H2O fría se debe realizar x la parte baja y la salida de H2O caliente desde la zona alta, para no romper dicha estratificación. Asimismo, el flujo de entrada no debe provocar corrientes dentro del acumul ni la mezcla del fluido, x los mismos motivos. En el CTE se indica el posicionamiento de las tomas de entrada y salida que deben llevar los acums: “Las conexiones de entrada y salida se situarán de forma que se eviten caminos preferentes de circul del fluido y, además:

a) La conexión de entrada de H2O caliente procedente del intercamb o de los capt al interacum se realizará, preferenteX a una altura comprendida entre el 50% y el 75% de la altura total del mismo; b) La conexión de salida de H2O fría del acumul hacia el intercamb o los capt se realizará x la parte inferior de éste; c) La conexión de retorno de consumo al acumul y H2O fría de red se realizarán x la parte inferior; d) La extracción de H2O caliente del acumul se realizará x la parte super.” En definitiva, los acums solares suelen tener forma alargada, situados en vertical, para aumentar la estratificación. Así se indica en el CTE : “PreferenteX, el sist  de acumulación solar estará constituido x un solo depósito, será de configuración vertical y estará ubicado en zonas interiores.” ÚnicaX se instalan en horizontal x problemasde espacio. En este caso, el CTE señala que las tomas de H2O caliente y fría debenestar situadas en extremos opuestos para evitar caminos directos de circul del fluido. Además, el acumul debe poder soportar las condiciones de trabajo y T previstas, manteniendo sus condiciones estructurales y sanitarias, con tiempos de vida útil sobre los 25 años. El  CTE  tb  obliga  a  disponer  de  un  acceso  al  interior  (boca  de hombre) en los acums de + de 750 litros.(5.2)TIPOS DE ACUMS_____5.2.1) SEGÚN APLICACIÓN_____5.2.1.1) De ACS:Como su nombre indica, estos depósitos acumulan el H2O de consumo. Deben cumplir las condiciones sanitarias y de higiene exigidas x la normativa. Asimismo, deben ser resistentes a la corrosión. Podrán utilizarse acums de las caract y tratamientos descritos a continuación: - Acero con tratamiento interior vitrificado con protección catódica. - Acero con tratamiento interior de resinas epoxi. - Acero inoxidable de buena calidad, adecuado al tipo de H2O y T de trabajo, como x ejemplo, con tratamiento cerámico. - No metálicos siempre que soporten la T máx del circuito y esté autorizada su utilización x las compañías de suministro de H2O potable. Además del uso de materiales  compatibles con el H2O de consumo, cabe incidir en un aspecto importante, como es el riesgo de legionelosis, que afecta al conjunto  de la instal, pero tiene su punto central en la T del H2O de consumo. Las instal de A.C.S con acumulación están incluidas entre las de elevado riesgo de proliferación y dispersión de Legionella, según el R.D. 865/2003 de 4 de julio, x el que se establecen los criterios higiénico-sanitarios para la prevención y control de la legionelosis. Este Real Decreto excluye de su ámbito de aplicación las instal en edificios dedicados al uso exclusivo en vivienda. Sí debe tenerse muy presente, sin embargo, en instal de uso general como hospitales, hostelería, gimnasios, centros de enseñanza, etc. La Legionella es una bacteria ambiental capaz de sobrevivir en un amplio intervalo de condiciones físico-químicas, multiplicándose entre 20 oC y 45 oC y destruyéndose a 70 oC. Su T óptima de crecimiento es 35-37 oC. Además  de  otras  actuaciones,  en  el  citado  Real  Decreto  se  cita  el control de la T del  H2O como una de las medidas preventivas frente a la Legionella .En concreto, en su Art. 3: Medidas preventivas especificas de las instal: “Mantener la T del H2O, en el circuito de H2O caliente, x encima de 50 °C en el punto + alejado del circuito o en la tubería de retorno al acumul. La instal permitirá que el H2O alcance una T de 70 °C. Cuando se utilice un sist de aprovechamiento térmico en el que se disponga de un acumul conteniendo H2O que va a ser consumida y en el que no se  asegure de forma continua una T próxima a 60 °C, se garantizará posteriorX, que se alcance una T de 60 °C en otro acumul final antes de la distribución hacia el consumo.”

En instal en edificios residenciales que no afecten al entorno, según el Reglamento de Instal Térmicas en Edificios (RITE, 2007) se debe aplicar la norma UNE 100.030:2005 IN: Guía para la prevención y control de la proliferación y diseminación de lalegionella en instal. En esta norma técnica se exige que la T de distribución sea de 50ºC, con lo que suponiendo una pérdida en tuberías de 3ºC y admitiendo unos 2ºC de margen en el sist de control y regulación de la instal, se debe seleccionar una T mín de acumulación de 55ºC.En los casos en los que el depósito de ACS principal no alcance las Ts exigidas para prevenir la legionelosis, se puede instalar un depósito adicional en línea dnd el calentamiento extra del H2O que se va a consumir lo realiza la generación aux convenc. Para evitar quemaduras, debe realizarse una mezcla con H2O fría hasta la T final de consumo, de forma que no pueda superar los 60ºC en su salida. El CTE permite, de forma puntual y sólo para combatir la Legionella, la conexión de la generación aux con el acumul de ACS, mdt recirculación de H2O x ejemplo, para alcanzar una T suficiente.

5.2.1.2) ACUMUL DE INERCIALos acums de inercia  se utilizan habitualX en instal solares grandes, destinadas al suministro de ACS o para apoyo a la calefac. Si se requieren grandes volúmenes de acumulación, se puede separar la acumulación de ACS con una acumulación previa en estos acums de inercia, que ya no deben cuidar tanto los requisitos de higiene, de anticorrosión, ni de presión, puesto que no van a estar en contacto con el H2O de consumo. Se encuentran de diferentes tipos: - Acums de inercia en ligera sobrepresión: en un circuito cerrado, la sobrepresión evita la entrada de oxígeno desde el exterior; se reduce así el riesgo de corrosión. Se puede utilizar acero normal, sin tratamientos especiales antioxidación. - Acums de inercia abiertos: se pueden usar materiales plásticos, resistentes a la corrosión. Al no estar en contacto con el H2O de consumo no requieren especiales condiciones sanitarias. - Acums combinados: es un acumul doble, ya que el acumul de inercia lleva en su interior otro depósito “al baño maría”, para el A.C.S. El Q se recibe a través de la propia pared de este 2º acumul, bañada x el exterior x el H2O de calefac, con lo que no es necesario un intercamb adicional. Existen diversos equipos en el mercado con estas caract.5.2.2) SEGÚN INTEGRACIÓN DEL INTERC DE Q EN EL DEPÓSITOLa transf de Q desde el circuito 1rio al H2O de consumo, o de una etapa de calentamiento a la siguiente, se produce en los intercamb de Q,  que se explican en la siguiente sección. Los intercamb pueden estar situados en el exterior del depósito. En este caso, el acumul recibe el Q mdt un circuito de recirculación que pasa x el intercamb ext. Es una opción habitual en sist de gran tamaño. X otra parte, se encuentran los acums con intercamb int o interacums. En ellos el Intercamb de Q se produce dentro del propio depósito. Existen dos tipos de interacums en el mercado: • De doble pared o de envolvente: el fluido 1rio circula x una envolvente o camisa que rodea al depósito de H2O. Son habituales en los pequeños sist compactos x TSF, dnd el interacum se sitúa en posición horizontal acoplado al captador. • De serpentín: El fluido 1rio circula x uno o + serpentines (tubos en espiral), desde dnd se transfiere el Q al H2O del depósito. Su presencia en el mercado es muy super al de los acums de doble pared, salvo para los sist de pequeño tamaño mencionados. La división del volumen de acumulación mdt el interconexionado de varios acums se aborda en el tema siguiente. Tb la operación en carga y descarga y la evolución de sus condiciones con el tiempo.

6.INTERCAMB DE Q6.1) CARAC GRALES Y PARÁM CARAC

Los intercamb de Q permiten transferir el Q de un fluido a otro sin mezcla física entre ellos. Su uso en los sist solares térmicos permite mejorar las condiciones del fluido que circula x los capt, a la intemperie. Al no haber contacto con el H2O de consumo, al H2O del circuito 1rio se le añade normalX un anticongelante, en las zonas dnd sea necesario. Además, no requiere unas condiciones sanitarias muy exigentes, sino las que mejor se adapten a su función de vehículo de transm de Q. Un buen intercamb de Q debe cumplir los siguientes requisitos: • Buenas props de conduct térmica y transm de Q. • Pequeña diferencia de Ts entre las paredes del intercamb. • Pdcs reducidas. • Resistente a los fluidos de trabajo con los que se encuentre en contacto, tanto en su interior como en el exterior. • Resistentes a las condiciones de T y presión de trabajo. Los materiales + utilizados para la fabricación de intercamb de Q son el acero inoxidable y el cobre. Como se especifica en el CTE, existen una serie de limitaciones a aplicar a los materiales empleados para la fabricación de estos equipos. Si se alcanza una T de 60ºC debe evitarse el uso de acero galvanizado. Asimismo, hay que instalar manguitos electrolíticos entre elementos de diferentes materiales, para evitar el par galvánico. En este sentido, resulta siempre  beneficioso el uso de materiales compatibles entre sí o, aún mejor, reducir al máx la heterogeneidad de materiales. Los intercamb de Q se caracterizan mdt una serie de parám técnicos: potencia térmica, caudal de diseño, Ts de entrada y salida y pdc. La potencia térmica está relacionada con el caudal de circul y el salto térmico, mdt la siguiente expresión: P = Q.Cp.ρ.ΔT  Dnd la potencia térmica  P se expresa en kCal/h (1W≈0,86kCal/h), el caudal Q en litros/h, el Q específico del fluido Cp en kCal/kg.ºC, la densidad ρ en kg/l y el salto térmico, en ºC. El salto térmico es la diferencia de Ts entre la entrada y la salida: ΔT = te − ts.Para el H2O, el Q específico es de 1kCal/kg.ºC y la densidad de 1kg/l. El Q específico del fluido del 1rio, normalX H2O con anticongelante, es diferente del 2rio que es sólo H2O, como se muestra en la sección correspondiente. El caudal del circuito 2rio suele ser algo menor que el del 1rio, pudiendo estimarse en un 90% de este. Según el CTE, la potencia térmica del intercamb independiente debe ser de al - 500 veces la sup. de capt, esto es: Pintercambio (W)≥500.Scaptación(m2) . En otros documentos se recomienda un factor de 600 para esta estimación (Pliego IDAE). Este requisito se complementa con la limitación de potencia de Intercamb mín x ºC y x m2 de captador: “Si en una instal a medida  sólo se usa un intercamb entre el circuito de capt y  el acumul, la transf de Q del intercamb de Q x unidad de área de captador no debería ser menor que 40 W/m2·ºC.” Si se trata de un interacum, se indica en el mismo CTE: “Para el caso de intercamb incorporado al acumul, la relación entre la sup. útil de Intercamb y la sup. total de captación no será inferior a 0,15.” El caudal específico de diseño del intercamb o caudal x unidad de sup. de captador, Qs, debe estar en concordancia con el caudal de diseño del propio sist de capt, ya que el fluido del 1rio circula x ambos. Suelen estar en el rango de los 42-60 litros/h.m2 de capt (Pliego IDAE). En  cuanto  a  la  diferencia  de  T entre la entrada y salida, en el Pliego del IDAE se recomiendan los siguientes valores orientativos, según aplicaciones:  Piscinas ,ACS,Calef baja T,Refrig/Calef  Tpe=50,60,60 ,105 Tss   =     28,50,50,60   Tse=24,45,45,75. La pdc, o pérdida de presión del fluido a su paso x el intercamb es un factor importante que debe cuidarse en el diseño del intercamb. El Pliego del IDAE establece un máx de 3 metros de columna de H2O (1m.c.a equivale a 98 mbares), tanto en el circuito 1rio como en el 2rio, aunque normalX los valores reales son inferiores. Estos parám característicos tienen + utilidad para los intercamb independientes,  externos al acumul. En los interacums, la caracterización se centra básicaX en la relación entre sup. de Intercamb y volumen de acumulación, sin muchas posibilidades de modificación.

 6.2)TIPOS DE INTERCAMB(

6.2.1) DE Q INTERNOSSe han descrito ya los llamados interacums, en los que el intercamb se encuentra integrado en el interior del depósito. Se ahonda algo + en ellos, desde el punto de vista del intercamb en sus dos configuraciones: serpentín y envolvente o doble pared. Los intercamb de tipo serpentín están fabricados en cobre, con tubos lisos, corrugados o con aletas para mejorar la transf de Q. Tb se fabrican en tubos de acero inoxidable liso o tubo de acero vitrificado u otro tratamiento anticorrosivo. El fluido caliente se mueve mdt circul forzada x el interior de los tubos, mientras que en el exterior, el H2O del depósito circula x convec natural, x diferencia de Ts. En tubo liso, la transf x unidad de sup. es elevada, al utilizar material conductivo y grosores de pared de tubo pequeños. Tb es - costoso que el tubo aleteado. Sin embargo, en el tubo liso la sup. de Intercamb no es muy grande, x lo que se requiere una mayor longitud de tubo, con el consiguiente incremento de las  pdcs y aumento del consumo eléctrico de bombeo. Las aletas incrementan la sup. de Intercamb, aunque la transf x unidad de sup. es - eficiente, ya que se produce un gradiente de T a lo largo de la aleta que reduce su diferencia con el fluido frío. Estos diseños presentan una mejor relación de transm x unidad de longitud de tubo, aunque con costes de fabricación + elevados que los de tubo liso. Los intercamb internos se utilizan en sist de pequeño tamaño puesto que en grandes depósitos difícilX se alcanzaría la sup. mín de Intercamb .6.2.2) DE Q EXTERNOSEl intercamb en este caso es un equipo independiente, ext al acumul de H2O,permite una mayor flexibilidad, pudiendo aumentar la P de Intercamb de forma independiente a la acum Se pueden encontrar dos tipos de intercamb externos: • Intercamb tubular (o de  haz de tubos o de carcasa y tubos). • Intercamb de placas. El intercamb tubular + sencillo está formado x dos tubos concéntricos. X dentro del tubo de menor diámetro circula uno de los fluidos, mientras que el otro circula x el espacio entre tubos. Se produce un mejor aprovechamiento térmico si el paso de flujos se realiza a contracorriente, dndTpe y  Tps son las Ts de entrada y salida del 1rio, o fluido caliente que entrega el Q, y Tse y Tss son las Ts de entrada y salida del 2rio, dnd se encuentra el fluido frío que recibe el Q. En esta conf la diferencia  de  Ts  en  toda  la long del tubo intercamb es + constante que en el paso de flujos en paralelo, en la que iría decreciendo con su avance. El diámetro de los tubos debe ser reducido, para que la sup. de Intercamb en relación al volumen de circul sea elevado. Un tubo de mayor diámetro implica que  el fluido de la zona central no reciba suficiente Q. Para poder aumentar el caudal  de circul, se diseñan los equipos mdt un haz de tubos interiores en paralelo x los que circula uno de los fluidos, todos ellos dentro de una carcasa única x la que circula el otro fluido. Como la entrada y salida de la carcasa están situadas en posiciones opuestas (en sentido longitudinal y transversal), ambos fluidos se cruzan (sin contacto físico). Estos son los denominados intercamb de carcasa y tubos, de uso mayoritario en la industria, ya que se comportan bien ante elevadas presiones y Ts. Sin embargo, la transf de Q no es demasiado eficiente. En las instal solares térmicas con intercamb ext es + común la utilización de intercamb de placas. Un intercamb de placas está formado x un paquete de placas metálicas con orificios x los que circulan los fluidos de Intercamb. Se disponen unas juntas que obligan a los fluidos a circular entre las placas, de forma alterna frío-caliente. Las placas presentan una sup. con relieve corrugado,  que aumenta la transf de Q mdt la formación de turbulencias. Este tipo de intercamb ofrece un mto + sencillo, puesto que es desmontable y sus placas reemplazables x otras. Son adecuados para fluidos con baja viscosidad, como el H2O, y Ts moderadas, x debajo de los 150ºC, como son los valores de trabajo de las instal solares térmicas de baja T. Tampoco soportan bien presiones elevadas, debido al propio ensamblaje de placas independientes. Los intercamb de placas ofrecen una muy buena transf de Q, ya que la sup. de Intercamb (placas) es grande en comparación con el volumen de caudal. El intercamb de Q ext puede tener diferentes aplicaciones, en función de su posición en la instal. Puede estar situado en el llamado circuito de carga del acumul, esto es, transfiriendo el Q entre el circuito 1rio solar o de capt y el circuito 2rio de H2O de calefac (no ACS de consumo directo) que se almacena en un acumul de inercia, ya descrito. La otra ubicación posible es en el circuito de descarga, entre el acumul de inercia y el acumul de ACS.

7. CIRCUITOS HIDRÁULICOS(7.1) CARACT GRALES Los elementos fundamentales de captación, Intercamb, acumulación y suministro de Q necesitan del sist de conducciones que transporte los fluidos de uno a otro de la forma + eficiente y segura posible. Este sist hidráulico es básico para asegurar el buen funcionamiento de la instal. Dentro del estudio del sist hidráulico incluimos los siguientes puntos: • Fluido de trabajo. • Conexionado de capt.• Tuberías. • Bombas de circul. • Válvulas. • Vasos de expansión. • Purga de aire.• Vaciado y llenado de la instal hidráulica. Como se ha señalado en varias ocasiones a lo largo del documento, se pueden diferenciar varios circuitos hidráulicos en una instal solar térmica. El número de ellos  no es fijo, ya que depende del tamaño de la instal. Debido a la prohibición de los sist directos, dnd el H2O de capt es la misma que la de consumo, en toda instal existen al - dos circuitos hidráulicos, si bien puede haber +. En definición del CTE: • Circuito 1rio: circuito del que forman parte los capt y las tuberías que los unen, en el cual el fluido recoge la energía solar y la transmite. • Circuito 2rio: circuito en el que se recoge la energía transferida del circuito 1rio para ser distribuida a los puntos de consumo. • Circuito de consumo: circuito x el cual circula el H2O de consumo. En sist pequeños, con unos pocos capt y un interacum dnd se acumula ya el ACS para suministrar a los diferentes puntos de consumo (a través de un calentador aux en línea, x ejemplo), sólo existen dos circuitos, siendo el 2rio y el de consumo el mismo. En instal grandes, sin  embargo, se puede recurrir a intercamb externos o a acums de inercia, con lo cual la transm del Q se realiza en + etapas y el número de circuitos hidráulicos es mayor. En estos casos, está clara la definición de circuito 1rio, el de capt, y circuito de consumo como extremos de la cadena. X sus caract propias de este tipo de instal, se presta especial atención al circuito 1rio y así lo hace tb el CTE y otros documentos similares. Las siguientes etapas hasta el consumo deben cumplir las condiciones grales de todo sist de suministro de ACS sobre pdcs reducida, aislamiento térmico, etc. Antes de entrar en la descripción de los diferentes elementos, conviene rescatar las indicaciones grales del CTE sobre el circuito hidráulico 1rio, en su apartado 3.3.5.1 del Documento Básico HE4: 1. Debe concebirse inicialX un  circuito hidráulico de x sí equilibrado. Si no fuera posible, el flujo debe ser controlado x válvulas de equilibrado. 2. El caudal del fluido portador se determinará de acuerdo con las especificaciones del fabricante como consecuencia del diseño de su producto. En su defecto su valor estará comprendido entre 1,2 l/s y 2 l/s x cada 100 m² de red de capt. En las instal en las que los capt estén conectados en serie, el caudal de la instal se obtendrá aplicando el criterio anterior y dividiendo el resultado x el número de capt conectados en serie.” Un circuito hidráulico equilibrado es aquel en el que se produce una distribución uniforme de caudales  x cada captador o conjunto de capt y, en general, x cada rama en paralelo de la instal. Para lograr esta distribución uniforme, las longitudes y recorrido de las tuberías en cada rama deben  producir unas pdcs similares. Si los caudales son equilibrados, el incremento térmico en los grupos de capt conectados en paralelo será similar y el aprovechamiento de la instal el óptimo. En ocasiones resulta complicado garantizar el equilibrado únicaX mdt el diseño del sist de conducciones y conexionado de capt. En estos casos deben incluirse las válvulas de equilibrado que permitan asegurar la distribución uniforme de caudales. En cuanto al caudal recomendado para el circuito de capt o 1rio, los valores indicados de caudal específico se estiman en un rango entre 43 y 72 litros/h.m2, según el CTE, hasta 60l/h.m2 en el Pliego del IDAE. Algunos fabricantes recomiendan un caudal de 10-30 litros/h.m2, es lo que se conoce como low-flow, mejora el rto aunque puede encarecer el precio de la bomba e intercamb. LógicaX, en los capt en serie el caudal es el mismo para todos ellos, x lo que se contabilizan a estos efectos como un único equipo. Su efecto se materializa en un mayor salto térmico, x etapas. Así pues, el rango de caudales recomendados para el circuito 1rio, Q,  se puede estimar cómo: Q (l/h) =43-72(l/h.m2).Nparalelo.Scaptador (m2) Dnd  Nparalelo es el número de ramas en paralelo del sist de capt y Scaptador la sup. de cada captador. Estas estimaciones deben ajustarse con los datos suministrados x el fabricante de los capt solares.

7.2)FLUIDO DE TRABAJOEl fluido de trabajo, o fluido de capt, es el que circula x el circuito 1rio. Recibe el Q  a su paso x los capt y lo transfiere al H2O del circuito  2rio o de consumo en el intercamb (o interacum). El fluido del circuito 1rio requiere una serie de caract mínimas derivadas de sus condiciones de operación (Peuser, 2005): • Ser resistente a la T de trabajo, incluso hasta el valor máx o T de estancamiento del captador. • Ofrecer protección frente a las heladas, en el caso de que la climatología del lugar así lo precise. • Garantizar protección anticorrosiva si en el circuito 1rio se utilizan materiales mixtos o con tendencia a oxidarse. • Tener un Q específico elevado y una buena conduct térmica, para poder efectuar de manera óptima el transporte y transf del Q. • No debe ser tóxico ni contaminar el medioambiente, ya que aunque circula x un circuito cerrado, puede haber fugas y, además, en algún momento hay que cambiar el fluido degradado. • Tener una baja viscosidad para mantener en valores reducidos las pdcs en las conducciones. • Tener un coste bajo y una amplia disponibilidad en el mercado. La propia H2O de red cumple todas estas condiciones, siendo el fluido + adecuado salvo en lugares dnd se puedan producir heladas en algún momento del año.  Incluso en estos lugares, si el sist dispone de “drain-back”, puede utilizarse. El “drain-back” es el vaciado automático del circuito de capt cuando estos se encuentran a una T excesiva (para evitar el sobrecalentamiento) o muy baja,  frente a heladas. Cuando esto ocurre se detiene la bomba de circul y el fluido se acumula en el depósito instalado al efecto o bien en el propio intercamb en sist con un volumen reducido del circuito 1rio. Cuando sí hay riesgo de heladas nocturnas se utiliza H2O con anticongelante, normalX glicol en sus derivados, antes etilenglicol y ahora propilenglicol, este último de menor riesgo para la salud. El CTE establece una serie de requisitos para el fluido de trabajo, que complementan lo anteriorX expuesto: 1. El fluido portador se seleccionará de acuerdo con las especificaciones del fabricante de los capt. Pueden utilizarse como fluidos en el circuito 1rio H2O de la red, H2O desmineralizada o H2O con aditivos, según las caract climatológicas del lugar de instal y de la calidad del H2O empleada. En caso de utilización de otros fluidos térmicos se incluirán en el proyecto su composición y su Q especifico. 2. El fluido de trabajo tendrá un pH a 20 °C entre 5 y 9, y un contenido en sales que se ajustará a lo señalado en los puntos siguientes: a) La salinidad del H2O del circuito 1rio no excederá de 500 mg/l totales de sales solubles. En el caso de no disponer de este valor se tomará el de conduct como variable limitante, no sobrepasando los 650 μS/cm; b) El contenido en sales de calcio no excederá de 200 mg/l, expresados como contenido en carbonato cálcico; c) El límite de dióxido de carbono libre contenido en el H2O no excederá de 50 mg/l. 3. Fuera de estos valores, el H2O deberá ser tratada. Asimismo, en el punto dedicado a la protección frente a heladas, el CTE limita las caract del aditivo anticongelante del H2O del 1rio: “La instal estará protegida, con un producto químico no tóxico cuyo Q específico no será inferior a 3 kJ/kg.K, en 5 ºC x debajo de la mín histórica registrada con objeto de no producir daños en el circuito 1rio de capt x heladas. AdicionalX este producto químico mantendrá todas sus props físicas y químicas dentro de los intervalos mín y máx de T permitida x todos los componentes y materiales de la instal.” Los  aditivos que esnecesario añadir al H2O para proteger al circuito 1rio frente a las heladas modifican las condiciones del fluido. El objetivo buscado es la disminución del punto de congelación, dependiendo de las condiciones climatológicas del lugar de instal. Se observa una importante reducción de este punto con el aumento de la concentración de glicol. La concentración de anticongelante en H2O debe ajustarse a lo requerido; no debe ser excesiva, ya que tb aumenta la viscosidad del fluido y disminuye su Q específico. Un aumento de la viscosidad implica mayores pdcs o presión,que hace necesaria una mayor potencia de bombeo. La disminución del Q específico supone una menor eficiencia en la transf energ. El CTE establece un mín de 3kJ/kgºC para una T de 5ºC x  debajo del mín histórico del lugar. Se ha seleccionado una T de -20ºC, salvo en el H2O, ya que esta ya estaría congelada a esa T. Una concentración x encima del 60% supone un Q específico demasiado bajo, fuera de norma. Además, el fabricante del producto indica una T máx de operación de 170ºC para evitar la degradación de sus props.

7.3)CONEXIÓN DE CAPTEn los sist que requieren varios capt para el suministro de la energía térmica demandada, estos deben conectarse en serie y/o paralelo, tratando de mantener un flujo uniforme o equilibrado en todos ellos. Si x alguno de los conductos  del 1rio a su paso x los capt circula un flujo inferior a lo previsto, la extracción de Q En los sist que requieren varios capt para el suministro de la energía térmica demandada, estos deben conectarse en serie y/o paralelo, tratando de mantener un flujo uniforme o equilibrado en todos ellos. Si x alguno de los conductos  del 1rio a su paso x los capt circula un flujo inferior a lo previsto, la extracción de Q del absorbedor será deficiente, con un incremento excesivo de la T del equipo, que incrementa las pérdidas. El CTE presenta un conjunto de requisitos para el conexionado de capt solares térmicos: 1. “Se debe prestar especial atención en la estanqueidad y durabilidad de las conexiones del captador. 2. Los capt se dispondrán en filas constituidas, preferenteX, x el mismo número de elementos. Las filas de capt se pueden conectar entre sí en paralelo, en serie ó en serie-paralelo, debiéndose instalar válvulas de cierre, en la entrada y salida de las distintas baterías de capt y entre las bombas, de manera que puedan utilizarse para aislamiento de estos componentes en labores de mto, sustitución, etc. Además se instalará una válvula de seguridad x fila con el fin de proteger la instal. 3. Dentro de cada fila los capt se conectarán en serie ó en paralelo. El número de capt que se pueden conectar en paralelo tendrá en cuenta las limitaciones del fabricante. En el caso de que la aplicación sea exclusivaX de ACS se podrán conectar en serie hasta 10 m2 en las zonas climáticas I y II, hasta 8 m2 en la zona climática III y hasta 6 m2 en las zonas climáticas IV y V.  4. La conexión entre capt y entre filas se realizará de manera que el circuito resulte equilibrado hidráulicaX recomendándose el retorno invertido frente a la instal de válvulas de equilibrado.” El conexionado en serie implica que existe un caudal único x toda la rama así conectada. El caudal circulante incrementa su T x etapas, a su paso x cada captador. La restricción del párrafo anterior del CTE se debe a que en zonas de menor insolación (zonas climáticas I y II) se requiere un mayor número de etapas (capt en serie) para obtener el mismo salto térmico total, ya que el calentamiento x cada etapa es inferior al de las zonas de mayor insolación. Se indica tb que para lograr el equilibrado del sist es preferible una conexión con retorno invertido a la instal de válvulas de equilibrado. La conexión con retorno invertido consiste (ver figura 3.31) en llevar la conduc del fluido frío al captador + lejano y a partir de ahí distribuir el fluido a todos los capt x su parte baja. La recogida del fluido caliente se realiza x la parte super opuesta a la conexión de entrada, y en  orden contrario a como se ha distribuido, es decir, el captador que se alimenta el último es ahora del que se recoge 1º el fluido caliente y viceversa. Para que el retorno invertido realX provoque un reparto uniforme de caudales, las pdcs en las tuberías de conexión y distribución deben ser al - tres veces inferiores a la pdc en cada captador.  Es decir, es el captador el que define principalX las pdcs del conjunto.  A continuación se describen las diferentes configuraciones de los sist de captación en las instal solares térmicas.

7.3.1)CONEXIÓN EN PARALELOEn el conexionado de capt en paralelo el flujo del 1rio que proviene del intercamb se divide en tantas partes como ramas en paralelo haya. Al paso x el captador, el fluido incrementa su T en un valor similar en todos ellos, siempre que el caudal circulante y la radiación incidente sean iguales. A la salida, los caudales de los capt se vuelven a juntar en una conduc de distribución de mayor diámetro,  que retorna al intercamb o interacum, dnd cede parte de su Q. En este tipo de conexiones las pdcs son reducidas, ya que el recorrido del fluido x  los capt es corto, en comparación con la conexión serie. El caudal es elevado en la distribución, pero basta con diseñar un diámetro de conductos suficiente. La conexión en paralelo permite disponer de caudales totales elevados. Además del diseño del circuito  1rio con retorno invertido mostrado en la figura anterior,  existen equipos que incorporan la tubería de distribución y las conexiones de forma que se puede realizar el acoplamiento entre capt directaX, sin necesidad de añadir tuberías externas para componer la conexión paralelo. Cada una de estas unidades, de no + de 5 equipos, se denomina batería de capt.

Para formar un campo de captación mayor se pueden conectar varias baterías de capt en paralelo (o en serie), como se muestra en el ejemplo en la figura 3.32. Si todos los capt están conectados en paralelo, el caudal total de diseño del circuito 1rio es igual al producto del caudal específico del campo solar x la sup. total de capt. Qtotal(l/h)=Qs(l/h.m2).Scaptación(m2) Qtotal(l/h)=Q(l/h.m2).Ncaptadores.Scaptador(m2) Si de las hojas técnicas del fabricante se conoce el caudal x captador, el caudal total en la conexión paralelo es: Qtotal (l/h)=Qcaptador(l/h).Ncaptadores _7.3.2)CONEXIÓN EN SERIEEn el conexionado en serie el flujo total del 1rio pasa x todos y cada uno de los capt. De la salida del 1º de ellos se accede a la entrada del 2º, de la salida de este a la entrada del siguiente, como se muestra en la figura 3.33. Así pues, en conexión serie el  caudal total del conjunto de capt es igual al caudal de un captador: Qtotal (l/h)=Qcaptador(l/h) Si el dato conocido es el caudal específico (x unidad de sup.) el caudal total es el producto de dicho caudal específico x la sup. de un captador: Qtotal (l/h)=Qs (l/h.m2).Scaptador(m2) Se comprende que en una conexión serie el caudal del circuito 1rio es reducido. Con este caudal, el incremento de Ts en las diferentes etapas es elevado, con un rto inferior del campo solar. El número de capt en serie debe limitarse para evitar problemas de sobrecalentamiento. Es posible aumentar el caudal sobre lo indicado como mín x el fabricante, si bien este aumento implica mayores pdcs en los capt. Resumiendo, la conexión serie se caracteriza x caudales de circul bajos y pdcs elevadas. Estas condiciones dificultan las labores de bombeo  del H2O. Como principal ventaja está el equilibrado del caudal circulante, lógicaX, ya que es el mismo x todos los capt. Para que las pdcs al paso x el captador no sean excesivas, se pueden usar capt con los tubos internos del absorbedor en forma de parrilla, esto es, en paralelo. El caudal que llega al captador se divide en tantas partes como tubos forman dicha parrilla.7.3.3)CONEXIÓN EN SERIE-PARALELOEn una instal de gran tamaño resulta complejo obtener un sist totalX equilibrado  mdt conexionado paralelo exclusivaX, aunque incorpore  retorno invertido, debido a las grandes longitudes de tuberías que hay que disponer. X otra parte, el número de capt en serie está limitado x T. Al ser los caudales de circul bajos no es posible incluir un número de etapas de calentamiento excesivo. Combinando ambas configuraciones, se obtiene el conexionado mixto, serie-paralelo, como el mostrado en la figura 3.34 En esta conexión el caudal total es la suma de los caudales de las ramas en paralelo: Qtotal(l/h)=Qcaptador(l/h).Nparalelo Este tipo de conexionado aprovecha las ventajas de ambas configuraciones y reduce sus inconvenientes. Debido a que las pdcs en los capt son al - 3 veces superiores a las de las conducciones externas, de distribución, se favorece el equilibrado del sist. De esta forma, no es necesario el diseño de un retorno invertido que implica un coste elevado en tuberías y una peor integración arquitectónica. Al mismo tiempo, la reducción de caudal (denominado bajo flujo o low-flow) a la queobliga la conexión serie permite instalar tubos de menor diámetro.

7.3.4)TUBERÍAS Y AISLAMIENTOEl CTE establece las siguientes  condiciones grales para el sist de tuberías de la instal solar: 1. “El sist de tuberías y sus materiales deben ser tales que no exista posibilidad de formación de obturaciones o depósitos de cal para las condiciones de trabajo. 2. Con objeto de evitar pérdidas térmicas, la longitud de tuberías del sist deberá ser tan corta como sea posible y evitar al máx los codos y pdcs en general. Los tramos horizontales tendrán siempre una pendiente mín del 1% en el sentido de la circul. 3. El aislamiento de las tuberías de intemperie deberá llevar una protección externa que asegure la durabilidad ante las acciones climatológicas admitiéndose revestimientos con pinturas asfálticas, poliésteres reforzados  con fibra de vidrio o pinturas acrílicas. El aislamiento no dejará zonas visibles de tuberías o accesorios, quedando únicaX al exterior los elementos que sean necesarios para el buen funcionamiento y operación de los componentes.” La elección de las tuberías debe tomar en consideración las Ts y presiones de trabajo y el tipo de fluido circulante. Deben ser resistentes a Ts de hasta 150ºC en todo el circuito y a la T de  estancamiento definida en las especificaciones del captador en los tramos próximos a su salida, en la llamada tubería de impulsión del captador. Debido al amplio margen de Ts de trabajo (-20ºC a 150ºC), entre la noche en invierno y un día soleado de verano, se producen cambios dimensionales x dilatación del material. Los tubos situados a la intemperie deben fabricarse con materiales de bajo coeficiente de dilatación. Resulta especialX crítico en juntas y uniones entre tramos de tubos y entre tubos y equipos. El material utilizado debe ser resistente al fluido de trabajo, normalX H2O + glicol en el 1rio. En la información técnica del fluido de trabajo se indica  las posibles incompatibilidades con diversos materiales. X ejemplo, el glicol disuelve el Zinc, x lo que no se debe utilizar galvanizados  en los tubos del 1rio. Deben cuidarse tb las soldaduras, preferibleX en Plata y Cobre. Sobre los materiales de fabricación de las tuberías, el CTE ofrece unos requisitos claros: 1. “En las tuberías del circuito 1rio podrán utilizarse como materiales el cobre y el acero inoxidable, con uniones roscadas, soldadas o embridadas y protección exterior con pintura anticorrosiva. 2. En el circuito 2rio o  de servicio de A.C.S, podrá utilizarse cobre y acero inoxidable. Podrán utilizarse materiales plásticos que soporten la T máx del circuito y que le sean de aplicación y esté autorizada su utilización x las compañías de suministro de H2O potable.” Se limita x tanto a tuberías de cobre y acero inoxidable en el circuito 1rio, a las que se añade plásticos adecuados para ACS en el 2rio o circuito de consumo. Tanto el cobre como el acero tienen una elevada conduct térmica. X ello, es indispensable recubrirlas con el aislamiento adecuado que evite la pérdida de Q en los circuitos, de forma que la transf hacia el consumo sea lo + eficiente posiblE

7.3.5)BOMBAS DE CIRCULComo  ya  se  mencionó  al  introducir los diferentes tipos de instal, salvo los pequeños sist que funcionan x convec natural o TSF, la mayor parte disponen de bombas que garantizan la circul del fluido y compensan las pdcs en los circuitos, que deben ser bajas. El propio CTE obliga a instalar bombas de circul en instal que cuenten con + de 10 m2de sup. de captación en un solo circuito 1rio al tener que ser éstas de tipo forzado. Añade que en sist de mayor tamaño, x encima de los 50m2de capt, se montarán dos bombas idénticas en paralelo, dejando una de reserva, tanto en el  circuito  1rio  como  en  el 2rio. En este caso se preverá el funcionamiento alternativo de las mismas, de forma manual o automática para prolongar su tiempo de vida. Las bombas en línea deben instalarse en las zonas + frías del circuito, esto es, en la tubería de retorno a capt en el circuito 1rio. Incluso en esta zona pueden alcanzarse Ts de 100ºC de forma continuada, con picos sobre los 120-130ºC después de una situación de estancamiento. Debe cuidarse que no aparezca ningún tipo de cavitación (formación de bolsas de aire, dañinas para la bomba) y siempre con el eje de rotación en posición horizontal. Como se indica en el CTE, los materiales de la bomba del circuito 1rio deben ser compatibles con las mezclas anticongelantes y en general con el fluido de trabajo utilizado. En una bomba de circul no es posible trabajar al mismo tiempo en los valores máximos de caudal y altura de bombeo, como es normal. Las curvas caract muestran los posibles puntos de trabajo (altura de bombeo frente a caudal). En un circuito cerrado, la altura de bombeo viene determinada x las pdcs que el fluido debe superar en todo su recorrido, incluyendo  tuberías (rectas y codos), caudalímetros, válvulas y cualquier otro componente. Además, debe tenerse en cuenta que cuanto mayor es la concentración de anticongelante, mayor es su viscosidad y tb son + elevadas las pdcs. Así pues, debe analizarse la operación de la bomba en las condiciones reales de operación. El caudal circulante está indicado x el fabricante del captador solar, siendo el necesario para poder extraer el Q absorbido x el equipo. Cuando las conexiones de los capt son en paralelo, el caudal nominal será el igual caudal unitario de diseño multiplicado x la sup. total de capt en paralelo. Una evaluación de las pdcs x debajo de lo real implica que el caudal de circul en la práctica va a ser inferior a lo esperado. En el gráfico se produce un desplazamiento del punto de trabajo hacia la izquierda a lo largo de la curva característica de la figura anterior. Si esto sucede, la extracción  de Q no será suficiente, alcanzándose Ts x encima de lo diseñado en los capt, que pueden resultar peligrosas para los componentes de la instal. Asimismo, se reduce la eficiencia de la instal. Además de los puntos mencionados anteriorX, el CTE limita la potencia eléctrica máx de la bomba a instalar, de forma que no se consuma una gran cantidad de energía eléctrica para provocar la circul del fluido

7.3.6)VÁLVULASLas válvulas son dispositivos que se emplean para controlar o impedir la circul del fluido  x una tubería. Como todos los elementos de los circuitos hidráulicos, las válvulas deben resistir las condiciones de máx T y presión a las que se vayan a ver sometidas. Asimismo, las situadas en el circuito 1rio deben ser compatibles con la mezcla de H2O y anticongelante que circula x él. Existen diferentes tipos de válvulas según su función dentro de la instal (CTE en su Documento Básico HE4): • Aislamiento o corte: siempre debe existir una válvula de corte en la acometida de H2O fría a la instal. Además, salvo en sist muy pequeños, se recomienda situar válvulas a la entrada y salida de los principales equipos, de manera que se puedan realizar tareas de mto forma segura, sin tener que   vaciar la instal. En instal de gran tamaño se puede aislar una parte del sist sin  parar el funcionamiento del conjunto,  con los circuitos de by-pass correspondientes con válvulas de tres vías. Se recomienda el uso de válvulas de esfera. • Equilibrado de circuitos: son válvulas que introducen una pdc adicional para obtener el equilibrado de caudales en el circuito. Se recomienda el uso de válvulas de asiento. • Vaciado del circuito: x recambio del líquido degradado o x mto del circuito hidráulico puede interesar vaciar este completaX. Se recomienda el uso de válvulas de esfera o de macho. • Llenado del circuito y presurización: el llenado del circuito debe garantizar un nivel de presión adecuado y reducir la entrada de aire en lo posible. Se recomienda el uso de válvulas de esfera.• Purga de aire: el aire reduce la transm de Q, además de dificultar la circul del H2O y provocar riesgo de cavitación en la bomba. Se recomienda el uso de válvulas de esfera o de macho. • Seguridad: son válvulas taradas a una cierta presión que permiten la salida de fluido para evitar sobrepresiones peligrosas. Deben instalarse al - una en cada circuito cerrado de la instal, además, en cada sección del campo de capt y en cada acumul, siempre en un ramal acoplado a la tubería fría del circuito correspondiente. Se recomienda el uso de válvulas de resorte• Retención: son válvulas antirretorno, que se utilizan para evitar la circul del fluido en  un sentido no deseado, x circul natural u otro motivo. Se recomienda el uso de válvulas de disco, de clapeta o de muelle. Además, pueden utilizarse válvulas mezcladoras en el circuito de consumo para asegurar que la T de utilización no supera los valores de diseño y no causan daños a los usuarios.7.3.7)VASO DE EXPANSIÓNEl vaso de expansión es un depósito acoplado al circuito hidráulico cuya función es compensar los cambios de volumen del fluido de trabajo ante variaciones de T. Cuando el fluido del circuito 1rio se calienta experimenta una dilatación. El aumento de volumen se recoge en el vaso. Sin un vaso de expansión, se produciría un  aumento de presión hasta llegar al escape x la válvula de seguridad instalada para evitar la sobrepresión. Cuando el fluido se enfría retorna al circuito. Al realizar su función, el vaso de expansión permite tb mantener la presión del circuito  dentro del rango de diseño, x encima de la presión atmosférica para evitar la entrada de aire. Los vasos de expansión pueden  ser de dos tipos, abierto o cerrados. Un vaso de expansión abierto está en contacto con la atmósfera, x lo que debe estar situado al - 2,5 metros (según Pliego IDAE) x encima del punto + alto del circuito para evitar la entrada de aire y el rebose. Aunque en el CTE se incluye  ambos tipos de sist de expansión, es recomendable la instal de vasos de expansión cerrados, sin ninguna duda en los sist de tamaño medio y grande, x encima de los 70kWth,  que equivale a 100m2. X ejemplo, en las Prescripciones Técnicas para las Instal Solares Térmicas de la Junta de Andalucía (Abril 2007) se obliga al uso de sist cerrados. Los vasos de expansión cerrados llevan un gas presurizado separado del fluido de trabajo x una membrana elástica. Resulta obligada la instal de un vaso de expansión en el 1rio, ya que no se puede permitir la fuga de fluido. Tb si se dispone de un circuito 2rio cerrado. Es opcional, disponer de vaso de expansión en el circuito  de H2O de consumo, abierto, en función de las variaciones de T y del rango de fuga de H2O. 3.37.Los kits de impulsión vienen preparados para la entrada del vaso de expansión, así como del sist de llenado/vaciado. El dimensionado de los vasos de expansión se detalla en el tema siguiente. Debe considerarse la T de trabajo, la presión y el volumen del circuito correspondiente. 

7.3.8)PURGA DE AIRELa entrada de aire al circuito 1rio resulta perjudicial para su operación. Se reduce la eficiencia del Intercamb calorífico y se dificulta la circul del fluido. Asimismo, perjudica la operación de la bomba y aumenta el riesgo de corrosión de los materiales. Es necesario disponer los mecanismos de purga del aire que haya podido entrar en el circuito. Existen purgadores de aire de dos tipos: de accionamiento manual o automáticos. El CTE establece los siguientes criterios para el purgador de aire: 1. “En los puntos altos de la salida de baterías de capt y en todos aquellos puntos de la instal dnd pueda quedar aire acumulado, se colocarán sist de purga constituidos x botellines de desaireación y purgador manual o automático. El volumen útil del botellín será super a 100 cm3. Este volumen podrá disminuirse si se instala a la salida del circuito solar y antes del intercamb un desaireador con purgador automático. 2. En  el  caso  de  utilizar  purgadores automáticos, adicionalX, se colocarán los dispositivos necesarios para la purga manual.” Añade una restricción importante referida al uso de purgadores en el circuito 1rio. Se debe evitar el uso de purgadores automáticos cuando se prevea la formación de vapor en el circuito. En los demás circuitos dnd se  incluyan purgadores de aire automáticos, estos deben soportar, al -, la T de estancamiento del captador y en cualquier caso hasta 130 ºC en las zonas climáticas I, II y III, y de 150 ºC en las zonas climáticas IV y V7.3.9)SIST DE LLENADOEn los sist con vasos de expansión abiertos se pueden utilizar dichos vasos para el llenado de la instal. X el contrario, en los sist con vaso de expansión cerrado se debe incorporar un sist de llenado manual o automático que permita, además presurizar el circuito, como indica el CTE en su apartado 3.4.9 del Documento Básico HE4. El relleno del circuito 1rio  debe realizarse de forma que se mantengan las condiciones del fluido de trabajo, normalX H2O con anticongelante a una determinada concentración. Asimismo debe evitarse la entrada de aire.8 SIST DE REGULACIÓN Y CONTROL DE LA INSTALJunto a los sist de captación, acumulación, Intercamb, aporte aux y a los circuitos hidráulicos, toda instal solar térmica debe disponer de un sist de regulación y control. El sist de regulación y control se encarga de asegurar el correcto funcionamiento de la instal para proporcionar la máx energía solar térmica posible  y de la protección frente a la acción de múltiples factores como sobrecalentamientos del sist, riesgos de congelaciones, etc. En la sección 3.3.7 del CTE Documento Básico HE4 se especifican las funciones del sist de control de la instal: 1. “El sist de control asegurará el correcto funcionamiento de las instal, procurando obtener un buen aprovechamiento de la energía solar captada y asegurando un uso adecuado de la energía aux. El sist de regulación y control comprenderá el control de funcionamiento de los circuitos y los sist de protección y seguridad contra sobrecalentamientos, heladas etc. 2. En circul forzada, el control de funcionamiento normal de las bombas del circuito de capt, deberá ser siempre de tipo diferencial y, en caso  de que exista depósito de acumulación solar, deberá actuar en función de la diferencia entre la T del fluido portador en la salida de la batería de los capt y la del depósito de acumulación. El sist de control actuará y estará ajustado de manera que las bombas no estén en marcha  cuando la diferencia de Ts sea menor de 2 ºC y no estén paradas cuando la diferencia sea mayor de 7 ºC. La diferencia de Ts entre los puntos de arranque y de parada de termostato diferencial no será menor que 2 ºC. 3. Las sondas de T para el control diferencial se colocarán en la parte super de los capt de forma que representen la máx T del circuito de captación. El sensor de T de la acumulación se colocará preferenteX en la parte inferior en una zona no influenciada x la circul del circuito 2rio o x el calentamiento del intercamb si éste fuera incorporado. 4. El sist de control asegurará que en ningún caso se alcancen Ts superiores a las máximas soportadas x los materiales, componentes y tratamientos de los circuitos. 5. El sist de control asegurará que en ningún punto la T del fluido de trabajo descienda x debajo de una T tres grados superiores a la de congelación del fluido. 6. AlternativaX al control diferencial, se podrán usar sist de control accionados en función de la radiación solar. 7. Las instal con varias aplicaciones deberán ir dotadas con un sist individual para seleccionar la puesta en marcha de cada una de ellas, complementado con otro que regule la aportación de energía a la misma. Esto se puede realizar x control de T o caudal actuando sobre una válvula de reparto, de tres vías todo o nada, bombas de circul, o x combinación de varios mecanismos.” En la figura 3.38 se muestra la disposición del sist de control básico con dos tipos de actuación  sobre la bomba del 1rio, de acuerdo con las indicaciones del CTE anteriores: • Control diferencial con sensores en la salida de los capt (caliente) y en la parte baja (fría) del acumul. • Controlde T máx en el acumul, con sensor  de T en la parte alta (caliente).