2. 2
1. PRESENTACIÓN
El captador solar TAKAMA T2-INOX TRIDIMENSIONAL ha sido desarrollado
para su aplicación en sistemas de aprovechamiento de la energía solar
con fines térmicos, en particular para:
- producción de agua caliente sanitaria en viviendas, hoteles,
campings, hospitales, polideportivos, colegios, vestuarios, etc.
- calentamiento de piscinas
- sistemas de calefacción
- etc.
El colector TAKAMA T2-INOX TRIDIMENSIONAL ha sido ensayado
oficialmente en el banco de pruebas del Instituto Nacional de Técnica
Aeroespacial. I.N.T.A (Nº de Informe: CA/RPT/4451/014/INTA/04) y
homologado por el Ministerio de Industria y Energía con el número GPS-
8068.
2. CARACTERÍSTICAS DEL CAPTADOR SOLAR TAKAMA T2-INOX
TRIDIMENSIONAL
Dimensiones:
Dimensiones del captador solar TAKAMA T2-INOX TRIDIMENSIONAL
74 mm 1000 mm
2000 mm
3. 3
Componentes:
• Carcasa: Caja de acero inoxidable AISI 304 (0,6 mm) soldada y
sellada con silicona termoresistente para su total estanqueidad.
Lleva incorporadas 4 abrazaderas (patentado) para su fijación a la
estructura con tolerancia a las dilataciones.
• Cubierta: Vidrio templado DURA SOLAR PRISMATICO de 4 mm de
espesor y bajo contenido en hierro.
• Colector: Parrilla de 8 tubos verticales tipo “FLAT PIPE” de cobre ∅
10 mm soldados con cobre a dos tubos horizontales de cobre de ∅ 18
mm.
• Superficie Absorbedora: Chapa de aluminio con 8 canales planos y
8.266 semiesferas embutidas que aumentan la superficie de
absorción hasta 2,593 m2.
En los canales planos van encajados los tubos “FLAT PIPE” y soldados
mediante resistencia eléctrica con pasta termoconductora formando
un solo cuerpo.
• Recubrimiento: recubrimiento selectivo de alto rendimiento sin
cromo, a base de óxido de Cu negro, Mg y Si.
• Aislamiento: Manta de lana de vidrio de 60 mm con superficie de
aluminio.
Otras características
- Peso del captador lleno de líquido: 43,5 Kg
- Capacidad de líquido: 1,5 Kg
- Presión máxima de trabajo: 7 bares
- Superficie de apertura: 1,933 m x 9,33m = 1,80 m2
- Superficie útil de captación: 2,593 m2
(Esta superficie se consigue gracias a las 8.266 semiesferas
embutidas).
4. 4
3. PRESTACIONES ENERGÉTICAS
El cuidado diseño del captador solar TAKAMA T2-INOX TRIDIMENSIONAL y
la calidad de los materiales empleados permiten la obtención de
elevados rendimientos de conversión de la energía solar incidente en
energía térmica útil.
Los ensayos realizados han permitido determinar la curva de
rendimiento del colector solar TAKAMA T2-INOX TRIDIMENSIONAL según
la siguiente expresión: **
4577,09021,0 T⋅−=η
EL RENDIMIENTO SE DEFINE POR LA ECUACIÓN AI
Qu
η = η = Rendimiento
ECUACIÓN RECOMENDADA
**
4577,09021,0 T⋅−=η
I
TT
UT am −
= 0
**
A= Área de referencia (m2
) Tm y Ta= Temperatura media y ambiente
Qu= Energía útil en el captador (w) T**
= Temperatura adimensional
I = Irradiación solar (W/m2
) U0= Coeficiente Normalizado
(10W/m2
ºC)
La expresión indicada anteriormente y representada en el gráfico siguiente
ha sido obtenida según la norma INTA 610001.
Curva de rendimiento
y = -0,4577x + 0,9021
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
0 0,5 1 1,5 2 2,5
Uo·T**
Rendimiento
Curva de rendimiento del captador solar TAKAMA T2-INOX TRIDIMENSIONAL.
5. 5
4. RECOMENDACIONES DE INSTALACIÓN
Generalidades
Los captadores solares forman parte de un circuito hidráulico de
calentamiento de agua. Para el buen funcionamiento de la instalación y
la obtención de las óptimas prestaciones del colector solar TAKAMA T2-
INOX TRIDIMENSIONAL, se recomienda la intervención de técnicos y
empresas cualificadas en la fase de diseño y montaje del conjunto de la
instalación.
PÉRDIDA DE CARGA
La caída de presión del captador se determina con agua a temperatura
ambiente, considerando que el fluido caloportador es agua.
Como se observa para un caudal comprendido entre los márgenes
recomendados (120-150 l/hora), la perdida de carga en el captador
solar es muy pequeña.
6. 6
CÁLCULO PARA DIMENSIONAR INSTALACIONES CON EL CAPTADOR
TAKAMA T2-INOX TRIDIMENSIONAL
EJEMPLO:
Imaginemos que queremos obtener 1000 litros diarios de Agua a 60ºC.
DATOS NECESARIOS:
• Temperatura ambiente = 15ºC
• Irradiación solar = 1000 W/m²
• Horas de Sol Incidente = 5
• 0’86 Kcal = 1 Wh
• Inclinación = 45º
CALCULOS:
Primero se debe saber que para elevar 1000 litros de agua 45º sobre los
que hay acumulados a 15º se necesitan 45.000 Kcal. Que es igual a
52.325 W.
Temperatura media – Temperatura ambiente = 45 ºC
W325.52
Kcal86'0
Kcal000.45
= → Es la potencia necesaria.
Hacer el siguiente cálculo:
45.0)10(
)Wm(1000I
)(15ºT-)(60ºT
02
am
=×U
Uo = Coeficiente normalizado (10 W/m2
)
Aplicaremos la formula siguiente, para determinar cuantos captadores
necesitamos para obtener dicha energía.
**
T0.4577-0.9021η ⋅= 0.4577 x 0.45 = 0.205965
Rendimiento por m2
: (η)= 0.9021 ─ 0.205965 = 0.715035
Ahora que sabemos el rendimiento que da el captador por m2
para obtener la
temperatura del ejemplo, aplicamos los datos siguientes para calcular el
número de captadores que necesitamos.
Necesidades: 52.325 W
Aportación por m2
por 5 horas del captador: 3.575 W
Numero de m2
de captador necesarios: 52.325 W : 3.575 W = 14,63 m2
14,63 m2
: 2,593 m2
(superficie tridimensional) = 5,64 = 6
Son necesarios 6 Captadores.
7. 7
Para garantizar el mantenimiento de las prestaciones energéticas del
captador solar a lo largo del tiempo, TAKAMA recomienda la utilización
de los mismos en circuitos cerrados. El empleo de circuitos abiertos,
con renovación continua del agua que circula por los colectores, puede
dar lugar a deposiciones calcáreas en las paredes interiores de los
tubos, reduciendo su rendimiento energético y acortando su vida útil.
Los captadores solares deberán estar instalados en un lugar libre de
sombras, con la orientación y la inclinación indicadas por el proyectista
y fijados sobre una superficie estable y sólidamente anclada.
Conexión
Los captadores solares TAKAMA T2-INOX TRIDIMENSIONALES se pueden
conectar entre sí en paralelo, mediante las uniones roscadas, formando
grupos de hasta 10 captadores en paralelo. La entrada del fluido
caloportador al grupo, se realizará por la parte inferior del primer
captador (a la derecha o la izquierda, indistintamente) y la salida, por
la parte superior del último captador. Las salidas no utilizadas de los
captadores de los extremos del grupo se cerrarán con tapones roscados.
Se recomienda dotar a cada grupo de captadores de llaves de cierre a la
entrada y la salida, que permitan independizar el grupo del resto de la
instalación ante eventuales reparaciones y para que no se pierda el
fluido de la instalación.
En la salida del grupo, en la parte superior del último captador, se
instalará un purgador, preferentemente automático.
L
Tapón
Tapón Purgad
8. 8
Longitud del grupo en función del número de captadores para calcular el
largo de la estructura
Las uniones de los grupos de captadores a las tuberías del circuito
primario deben realizarse de modo que las dilataciones del material no
produzcan esfuerzos en los puntos de unión.
El caudal recomendado para el circuito primario de captadores está
comprendido entre 120 y 150 litros/hora por captador. En instalaciones
con más de un grupo de captadores, se deberá tomar las precauciones
necesarias para garantizar que el reparto del caudal del circuito
primario se realiza de forma homogénea, con la instalación de válvulas
de equilibrado hidráulico.
Puesta en marcha
Los captadores solares expuestos al sol (llenos o vacíos) pueden alcanzar
temperaturas elevadas. Deberán tomarse las precauciones necesarias
para evitar quemaduras, especialmente durante los trabajos de montaje
de la instalación.
Durante la puesta en marcha de la instalación solar se prestará especial
atención al llenado del circuito primario, evitando la formación de
bolsas de aire que pudieran impedir la correcta circulación del fluido
caloportador por los colectores.
5. POSIBLES ESQUEMAS DE INSTALACIÓN
A continuación se proponen algunos esquemas simplificados de
instalación. Esta relación no pretende ser exhaustiva; será el
proyectista el que deberá diseñar la instalación solar según las
necesidades particulares del edificio y del usuario.
nº de
captadores
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
longitud
(mm)
1050 2100 3150 4200 5250 6300 7350 8400 9450 10500
9. 9
En todo caso, deberá prestarse especial atención para garantizar que el
esquema asegura la utilización prioritaria de la energía solar sobre el
apoyo.
Instalación solar de producción de agua caliente sanitaria con apoyo eléctrico
y con caldera mural modulante.
Instalación solar colectiva de producción de agua caliente sanitaria con
intercambiador de calor exterior (hoteles, hospitales, centros deportivos,… )
Agua fría
Caldera
Distribución
Captadores
solares
Acumulación
solar
Acumulación
de apoyo
Distribución
Acumulación
Captadores
solares
Agua
fría
Resistencia
eléctrica
Distribución
Acumulación
Captadores
solares
Agua
fría
10. 10
Instalación solar producción de agua caliente sanitaria y calefacción por suelo
radiante.
6. MANTENIMIENTO Y GARANTÍAS
El captador TAKAMA T2-INOX TRIDIMENSIONAL está garantizado durante
un periodo de 10 años contra todo defecto de fabricación o deterioro de
cualquiera de sus componentes en condiciones normales de
funcionamiento. Quedan excluido de la garantía cualquier deterioro
producido por el personal ajeno a TAKAMA durante el transporte, el
almacenamiento en obra o la instalación del material.
La garantía de 10 años es válida únicamente en instalaciones en las que
los captadores solares formen parte de un circuito hidráulico cerrado,
debidamente protegido de las heladas mediante la adición de
anticongelante o un procedimiento de eficacia equivalente. Las
condiciones de la garantía de los captadores solares TAKAMA T2-INOX
TRIDIMENSIONALES instalados en sistemas abiertos serán establecidas
por escrito por TAKAMA, bajo demanda del cliente, según las
condiciones de la instalación y las características del agua de la zona.
Para mantener las prestaciones energéticas del captador solar, se
recomienda la limpieza de la cubierta transparente una vez al año con
agua (y detergente si fuera necesario) para eliminar la suciedad
acumulada. Esta operación deberá realizarse en horas de baja
insolación (durante al amanecer o el atardecer o en días nublados) para
evitar contracciones y dilataciones bruscas del captador.
Caldera
Distribución
Acumulación
Captadores
solares
Agua
fría
Suelo
radiante
11. 11
En TAKAMA hay un banco de pruebas a disposición de nuestros clientes en el
cual se puede comprobar puntualmente el rendimiento instantáneo del
captador TAKAMA T2-INOX.
En dicho banco se han efectuado diversas pruebas de la forma siguiente:
El captador se montó sobre una bancada con inclinación variable y giratoria
en sentido Este-Oeste para poder tener la perpendicularidad de la radiación
solar incidente.
En dicha bancada están acoplados los siguientes elementos e instrumentos de
medición:
• 1 Captador solar tridimensional.
• 1 Termo acumulador de agua de 150 litros.
• Circuito hidráulico de tubo de cobre de 18 mm.
• 5 Llaves de regulación.
• 1 Purgador de aire automático.
• 1 Vaso de expansión de 5 litros.
• 1 Llave para entrada de agua fría de la red.
• 1 Llave para salida de agua caliente del acumulador
• 1 Bomba de circulación GRUNDFOS UPS 25-40.
• 1 Caudalímetro mecánico.
• 1 Multisensor integral SCHLUMBERGER que mide el caudal y las
temperaturas de entrada y salida mediante sondas de Platino.
• 1 Piranómetro calibrado KIPP & ZONEN B.V. modelo CM3, conectado a
un milivoltímetro marca H.T. INSTRUMENTS.
El banco de pruebas está preparado para obtener los parámetros necesarios
para realizar los cálculos de las instalaciones a proyectar.
Para el cálculo nos basamos en los parámetros siguientes:
• Radiación incidente W/m².
• Caudal circulante litros/min.
• Temperatura de entrada.
• Temperatura de salida.
• Incremento de temperatura.
• Inclinación 45º.
Los ensayos que se pueden efectuar en nuestro banco de pruebas con distintas
inclinaciones son de gran utilidad para calcular las diversas opciones de las
instalaciones.
