Clase II - Energía Solar Térmica

C L A S E II Curso Taller ´´Energía Solar Térmica´´

C L A S E II -

PROGRAMA Aspectos generales ACS Formas de calentamiento de ACS Ventajas y desventajas de formas de calentamiento de ACS Pasos para la Selección e instalación de un SST Ejemplo práctico de selección e instalación de un SST Principio de calentamiento de agua Potencial fotovoltaico en todo el territorio de Paraguay Radiación solar en el Paraguay Horas Solar Pico (HPS) en Paraguay Elementos de diseño de un captador solar térmico Consideraciones de instalación Pasos para dar mantenimiento preventivo a un SST Problemas de funcionamiento, causas y posibles soluciones Seguridad (Legionela) y manejo de temperatura ACS Ing. José Manuel Juárez G./ Julio 2020

ASPECTOS GENERALES Agua Caliente Sanitaria (ACS) : Es el agua potable destinada para consumo humano que ha sido calentada para su utilización en usos de aseo personal e higienización en sanitarios y limpieza en waters lavatorios, duchas, bachas, lavaderos de ropa, cocina, etc..

Normalmente el agua proviene de la red general e instalación de agua del edificio.

Su mayor aplicación es para cubrir las necesidades sanitarias y de confort en el aseo personal e higienizar de forma natural vajilla y utensilios de cocina, ropa, muebles de baño, pisos, etc. por ello la característica de calentarse a una temperatura de 65 °C.

Formas de Calentamiento: Leña

Gas

Resistencia Elect.

Querosén

Solar

VENTAJAS Y DESVENTAJAS

Equipo para Agua Caliente Sanitaria (ACS) Leña Eléctrico Gas Combustolio Solar

Coso Inicial Costo de Costo de Nivel de Costo de Vida del equipo Instalación Operación Contaminación manenimiento Util Muy Bajo Sin Bajo Muy Alto Bajo Mediano Mediano No Madiano Mediano Alto Bajo Madiano Mediano Alto Alto Alto Alto No No

Bajo Mediano Bajo Alto Muy Bajo

Muchos 10 Años 10 Años 8 Años 20 Años

Ahorro en la Operación por Año de Servicio No No No No USD 110

Ahorro anual de energía eléctrica, considerando el uso de una ducha de 5.400 W en vivienda familiar con 4 personas, con uso diario de 10 minutos.

Amortización de inversión de Calentador Solar Térmico de ACS estimada en 6 años

PASOS PARA LA SELECCIÓN e INSTALACION DE SST 1.- Conocer el número de personas que están bajo la prestación de ACS y/ó un estimado usando la relación de 2 personas por dormitorio 2.- Multiplicar ése numero de usuarios por 30 lt/día ACS a 65° 3.- Seleccionar la capacidad de generación de ACS del SST prefabricado según su especificación técnica de fabricación , con base en el volumen de ACS requerida 4.- Seleccionar y analizar detenidamente las prestaciones de algunos tipos de SST prefabricados disponibles en el mercado (placa plana, tubos al vacío, tubos con varilla de cobre Heat Pipe) y comparar todas sus especificaciones (materiales de fabricación, espesores, aislamiento, estructura de soporte, acabados, etc.) así también su precio de compra, existencia de repuestos en el mercado y garantía

4 x 30 = 120 Lt

PASOS PARA LA SELECCIÓN e INSTALACION DE SST 5.- Conocer el peso total del SST seleccionado.

6.- Leer detenidamente el manual de

instalación 7.- Analizar y conocer al detalle el probable lugar de la ubicación e instalación del SST (ver planos si existen, espacio disponible posibles sombra incidentes actuales y/o a futuro, edificios , orientación y trayectoria del sol en invierno/verano)

PASOS PARA LA SELECCIÓN e INSTALACION DE SST 8.- Analizar en general toda la estructura donde se instalará el SST pero principalmente su capacidad de soporte 9.- Dibujar en un plano isométrico la trayectoria de las cañerías y los componentes de la instalación con todas sus características junto con al menos 1 opción alterna

PASOS PARA LA SELECCIÓN e INSTALACION DE SST

10.- Hacer una lista detallada de los materiales requeridos y seleccionar los tipos, medidas modelos y demás componentes a utilizar en la instalación del SST 11.- Obtener los precios unitarios de los materiales con 1 ó 2 proveedores

PASOS PARA LA SELECCIÓN e INSTALACION DE SST 12.- Integrar la Memoria Descriptiva (MD) del SST y revisar toda la información y especificaciones técnicas, manuales

PASOS PARA LA SELECCIO e INSTALACION DE SST 13.- Obtener información de las condiciones climáticas para el día determinado de su instalación, medir tu capacidad y posibilidades de realizar el trabajo solo o junto con alguna persona técnica, preveer disponibilidad de equipo, materiales y herramientas de trabajo y equipo de seguridad personal, planos,

PASOS PARA LA SELECCION e INSTALACION DE SST 0,15 m por arriba del nivel máximo de agua del depósito Altura a respetar Minima de 0,30 m Máxima de 0,60 m

Separación Máxima 0,15 m

Conexionado a respetar Válvulas antirretorno Válvulas de corte Tuercas Unión

Ejemplo práctico de selección e instalación de un SST Ejemplo.- Vivienda familiar de 3 dormitorios , considerando la especificación municipal de 2 personas por dormitorio (3 x 2= 6 personas) 6 personas x 30 Lts de ACS/24 hs = 180 Lts

ACS/24 hr a 65 °C

donde seleccionamos el Modelo NOVA SOL HP con capacidad de almacenamiento del tanque para 180 Lts. Medidas Largo (A) 1,68 m, Ancho (C) 2,15 m , Fondo (D) 2,05 m, Alto (E) 1,10 m Area = A (1,68) x D (2,05) = 3,45 m2 Peso total con agua 280 Kg Orientación : NORTE magnético Inclinación : Opción A.- Uso anual constante = Altitud Asunción 25.30° Opción B.- Uso mayormente en invierno Altitud Asunción 25.30° + 10° = 35.30° Materiales : Cañería termo fusionable , codos, conectores, coples, tuercas unión, llaves de corte, válvulas anti retorno, válvula termostática mezcladora, válvula de alivio de presión, cinta teflón, taquetes de expansión de ¾´´, tornillos galvanizados de 3/8´´ x 2´´, arandelas planas, arandelas de presión, cinta teflón, aislamiento de tuberias, etc..

PRINCIPIO DE CALENTAMIENTO DE AGUA

Considerando que : 1 ml de agua = 1 gr y necesitamos 1 caloría para cada grado de incremento de temperatura Entonces : Para 1 Lt de agua = 1 Kg = 1 Kcal = 1.163 Kw para aumentar un grado de temperatura a 100 Lts de agua requerimos 3.022 Kw/Hr.

POTENCIAL FOTOVOLTAICO EN PARAGUAY

Vice Ministerio de Minas y Energía Radiación Solar en Paraguay va de 1.450 a 1.725 kWh/m2

RADIACION SOLAR PROMEDIO POR AÑO EN PARAGUAY

PARAGUAY tiene un aproximado de 300 días claros al año con un promedio de 4.69 a 5.05 Hora Pico Solar (HSP)

HORA SOLAR PICO (HPS) Es la Irradiancia constante igual o mayor a 1 KWh/m2 Aprox. desde las 10.00 a las 15:00 horas

ELEMENTOS DE DISEÑO DE UN CAPTADOR SOLAR Tomando en cuenta que la Radiación Solar promedio en Paraguay es de 1.725 KWh/m2/Año equivalente a 6.210 GJ Considerando una eficiencia del 50% en un Colector Solar En Paraguay 1m2 de colector solar cubre ~ 3.1GJ Para una vivienda que requiere 8.5MJ se necesita un sistema con un área colectora de 2,70m2

Consideraciones de Instalación Cálculo de consumo en simultaneo de ACS De acuerdo con el código técnico la presión mínima en los grifos debe ser 1 bar = 1 kg/cm2.

En los calentadores debe ser 1,5 bar.

La presión máxima no debe superar los 5 bar.

Cálculo de diámetro de tubería por caudal

MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE UN SST Cubrir el colector de la incidencia del sol y cerrar la alimentación del agua al sistema.

Limpiar la superficie colectora exterior quitando el polvo y manchas del intemperismo de la placa plana de vidrio o de los tubos, basura, hojas, nido de pájaros y palomas, etc.

MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE UN SST Desconectar y limpiar de las cañerías interiores del colector plano pasando agua en sentido inverso al flujo normal y/o vaciando los tubos al vacío (sin varilla de cobre) quitando las arenillas o residuos de calcio y basuras contenidas en el agua y verificar la señal del vacío existente en los tubos de vidrio.

MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE UN SST Limpiar el interior del tanque o depósito del agua vertiendo agua en sentido inverso al flujo normal verificando el vaciado de agua con arenillas y suciedades dl agua.

Quitar, verificar y/o remplazar el electrodo o ánodo de sacrificio.

MANTENIMIENTO PREVENTIVO DE UN SST Verificar los elementos de sujeción del SST , su nivelación, aislamiento en todas las cañerías, señales de fuga de agua y en general el buen estado y condiciones de todos los componentes como llaves de corte, válvula de presión, válvula compuerta, posible doblez de alguna cañería, etc.

Encintar nuevamente con teflón todas roscas de las conexiones que se llegaron a quitar .

Abrir la acometida y paso de agua y verificar no existan fugas.

Descubrir el captador solar.

PROBLEMAS DE FUNCIONAMIENTO Problema

NO SALE AGUA DE LA LLAVE

Causa La entrada de agua fría al termotanque o la salida de agua caliente del termotanque está obstruida por un tapón de sedimentos No hay suministro de agua fría al calentador solar desde el tinaco o la red municipal La válvula de entrada de agua fría al termotanque está cerrada La válvula antiretorno se ha atascado

Hay aire atrapado en la tubería de agua fría o caliente

Acción Correctiva Limpiar la tubería y quitar el tapón de sedimentos acumulado en la entrada y salida del termotanque Verificar que exista suministro de agua al calentador solar desde el tinaco o la red de agua Abrir la válvula Limpiar o reemplazar la válvula antirretorno Abrir la válvula de drenado en el termotanque para que salga el aire de la tubería y llenar nuevamente el termotanque. También puede abrir todas las llaves de agua en la casa hasta que salga completamente el aire de la tubería

PROBLEMAS DE FUNCIONAMIENTO PROBLEMA

CAUSA

ACCION CORRECTIVA

El calentador de agua solar Verificar que la ubicación del no está recibiendo calentador sea la adecuada suficiente luz solar (NORTE) y que no le dé sombra Planificar el consumo de agua caliente de acuerdo a la capacidad diseñada. Si su consumo es Exceso de consumo de agua caliente elevado instalar un sistema de respaldo con un calentador de paso

NO SALE AGUA CALIENTE DEL Demasiado recorrido de las Acortar la línea de la tubería de CALENTADOR tuberías o la capacidad del agua caliente o aumentar la calentador solar es menor a SOLAR capacidad del sistema lo requerido Días nublados, la luz solar no es suficiente El agua caliente se está regresando al tinaco, la válvula antiretorno falló o no se cuenta con ésta a la entrada de agua fría

Utilizar el sistema de respaldo Verificar la adecuada instalación de la válvula antiretorno, o instalar una si el sistema no cuenta con ella

PROBLEMAS DE FUNCIONAMIENTO

PROBLEMA

CAUSA

ACCION CORRECTIVA

El jarro de aire del termotanque está Limpiar la salida del jarro de aire parcialmente obstruido

FLUJO IRREGULAR DEL AGUA CALIENTE

La vena de salida de agua caliente está obstruida

Retirar la vena de salida de agua caliente y limpiar las impurezas que pudieran obstruir su funcionamiento

LEGIONELA / TEMPERATURA Seguridad: El manejo con seguridad y control sanitario en sí del agua caliente requiere especial atención a fin de, por una parte evitar quemaduras por alta temperaturas y también por otra parte, evitar la permanencia por largos períodos de tiempo almacenada a temperaturas alrededor de los 37°C. para NO crear un ambiente propicio para el desarrollo de la bacteria Legionela que ocasiona problemas en las vías respiratorias

EQUIPOS INSTALADOS EN PARAGUAY Hospital Nacional de Itauguá

Marzo-2020

15 Calentadores de agua solares de Placa Plana de 150 Lts

EQUIPOS INSTALADOS EN PARAGUAY

Barrio San francisco, Hernandarias

112 Equipos SST Placa Plana 100 Lts

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