Todos los sistemas solares térmicos con su sistema de apoyo necesitan de una automatización del funcionamiento de éste último. Y eso se realiza mediante controladores digitales que cuentan con diferentes programaciones a través de parámetros que son elegidos en función de datos que el mismo fabricante nos provee en el manual de usuario. Y colocaremos aquellos valores que de acuerdo al uso que queramos darle al sistema, hará que el mismo mejore su rendimiento térmico. Otra pregunta que se hace el público en general es como se automatiza un termotanque solar en invierno. De la misma forma que en el resto de las ocasiones, debajo profundizamos, detallando los controladores más utiizados para el funcionamiento de un sistema solar térmico.
Automatización de termotanques solares
Controlador de Temperatura y Llenado:
Entre los diferentes sistemas que existen para controlar el sistema de apoyo de un sistema solar térmico, uno de los mas populares es el que lleva los sistemas de tubos de vacío. Consta por lo general de un controlador digital, un sensor de nivel, una resistencia eléctrica y una electroválvula de carga. La función de este controlador es la de controlar el llenado del tanque a través del sensor de nivel, que se ubica dentro del tanque, y que posee diferentes contactos para ir sensando los niveles de llenado. Cuando el tanque está completamente lleno al 100 %, da la orden para que se cierre la electroválvula. La electroválvula se coloca en la entrada de agua de alimentación del termotanque solar, y es la que al abrirse permite el ingreso de agua al mismo.
También permite elegir diferentes llenados para retardar la entrada de agua fría al termotanque y de esta manera mejorar aún mas el rendimiento del sistema solar. Tanto el sensor de nivel como la electroválvula se conectan mediante sus respectivos cables conectores, al controlador digital. La resistencia de apoyo que también se conecta al interior del termotanque, es comandada por el controlador que recibe los datos de temperatura del agua mediante el sensor de nivel. Por lo tanto, el sensor de nivel tiene dos funciones, trabaja como sensor de nivel y como sensor de temperatura.
Otras funciones del controlador
Este controlador además tiene diferentes funciones para mejorar la eficiencia de funcionamiento del sistema solar. Por un lado tiene la posibilidad de programar diferentes horarios para el funcionamiento del sistema de apoyo, de acuerdo a los horarios de uso que determine el usuario . Programamos en el mismo el set point de corte del sistema de apoyo, dónde podemos elegir la temperatura máxima que queremos calentar el agua con la resistencia eléctrica cuándo haya disminución o ausencia de radiación solar, o cuando haya exceso de consumo .
Fotos de elementos necesarios para un termotanque solar en invierno o en otras situaciones
Controlador
Electrovalvula
Resistencia
Termostato Digital
En los sistema solares térmicos que no utilizan el sensor de nivel y válvula de llenado, se utiliza un termostato digital que controla únicamente el funcionamiento del sistema de apoyo, o sea, conecta y desconecta la resistencia eléctrica en función de los parámetros que se hayan colocados en el programa del controlador . Por lo general, los controladores digitales permiten elegir un valor de set point de corte o valor máximo de temperatura a alcanzar con la resistencia, y un valor de histéresis, es decir cuántos grados por debajo del valor máximo se volverá a conectar la resistencia. Por lo general ese valor esta comprendido entre 1°C y 5°C.
Termostato Digital de Temperatura
Algunos termostatos digitales permiten también tener la posibilidad de programarlos en horarios de funcionamiento, esto es muy útil para evitar que la resistencia eléctrica entre en funcionamiento en horarios no deseados, por ejemplo, durante las horas de a partir de la medianoche-madrugada.
Siempre se debe tener en cuenta lo potencia máxima que puede conectarse al termostato la resistencia eléctrica, eso esta indicado en el manual del producto. Ya que de conectar una resistencia de mayor potencia a la indicada por el fabricante, se dañara irreversiblemente el aparato electrónico. Cuando es necesario manejar potencias mayores a las indicadas por el controlador, se debe utilizar un contactor o relé que soporten dichas potencias, alimentando las bobinas del contactor o relé con el controlador. De esta manera , podemos controlar cualquier tamaño de potencia con un controlador de temperatura que solo acepte hasta un valor de potencia menor.
Termostato Diferencial de Temperatura
Este termostato está indicado para sistema solares con sistema de apoyo de calentamiento en sistemas de circulación forzada. Dónde contamos con bombas de recirculación entre los colectores solares y el termotanque acumulador. Es un termostato diferencial que posee tres sensores y dos salidas, que actúan en el control de la bomba de recirculación de agua entre los colectores y los tanques acumuladores, y en el apoyo térmico. Dispone también de un reloj y agenda de eventos para el uso racional y económico del sistema apoyo secundario. Este tipo de controladores también poseen funciones que evitan el sobrecalentamiento y el congelamiento de agua en el colector solar de placa plana. Hay investigaciones técnicas interesantes para profundizar si luego quieres seguir leyendo.
Termostato digital, un gran aliado para el termotanque solar en invierno
Casos con bomba de recirculación
Este controlador permite configurar la diferencia de temperatura entre el colector solar y el termotanque para accionar la bomba de recirculación. A medida que los colectores reciben la energía del sol y levanta temperatura, el sensor primario (sensor 1)ubicado en el colector solar supera un determinado valor por arriba del segundo sensor (sensor 2) , que está ubicado en la salida de agua del termotanque solar hacia los colectores a través de la bomba de recirculación. Dicha bomba se pone en funcionamiento y circula en el agua calentada retirándola del colector y almacenándola en el termotanque solar.
También permite configurar la diferencia de temperatura entre el colector solar (sensor 1) y el termotanque para desconectar la bomba de recirculación. Cuando la bomba esta recirculando y retirando el agua calentada del colector, el mismo comienza a bajar de temperatura, disminuyendo la diferencia de temperatura entre el sensor 1 y el sensor 2. Cuando este valor cae por debajo de un valor predeterminado, la bomba es deconectada, parando la circulación de agua.
Y vuelve a comenzar el ciclo de calentamiento del agua en el colector elevando nuevamente la temperatura del sensor 1 por encima del sensor 2, repitiéndose el ciclo detallado con anterioridad.
Esta hecho repetitivo, hace que el agua dentro del termotanque solar vaya aumentando y que también aumente los diferenciales entre el sensor 1 y 2, ya que en determinados momentos, al aumentar la temperatura del reservatorio solar, también hará aumentar el diferencial entre los sensores, tanto para encender la bomba de recirculación como para desconectarla.
Situaciones de congelamiento – Termotanque solar en invierno
Cuando la temperatura en algunas noches este cercana a la temperatura de congelamiento, la bomba de recirculación es conectada en función del parámetro indicado en el controlador, con esto impedimos el congelamiento del agua en el colector. Esto es importante para un termotanque solar en invierno. Se aplica en aquellos sistemas solares que utilizan un sistema directo. O sea, que el liquido que se acumula en el termotanque es el mismo que circula en el colector y a su vez en el líquido de consumo. En aquellos sistemas indirectos, donde el liquido que circula es un anticongelante o glicol, no es necesario utilizar esta función.
Si queremos limitar la temperatura del termotanque en un valor determinado, también podemos configurar este valor en el controlador. De esta manera evitamos que el agua se acumule en valores peligrosos tanto para el usuario como para el cuidado de daños en la cañería hidráulica que se utiliza en la vivienda.
El controlar también actúa como termostato a través de un tercer sensor (sensor 3) que se ubica en el termotanque solar y controla la temperatura del mismo. Nos permite configurar un valor de set point o máximo valor de tempertura a alcanzar por el sistema de apoyo. Alcanzado ese valor, el sistema de apoyo es desconectado. También se debe configurar un valor de histéresis para volver a conectar el sistema de apoyo. Por último, existe una agenda de eventos que permite programar el controlador en horarios diarios o semanales.
Si te interesa leer en profundidad como funciona un termotanque solar en invierno, o en la estación que sea, puedes leer la nota especiaizada en el tema de nuestro blog, apretando aquí. Encontrarás allí también un link de acceso a nuestro curso práctico en instalación de termotanques solares y climatización solar de piscinas.
