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Rehabilitación y reparación de instalaciones solares térmicas

Javier Serentill Moya, ingeniero técnico de Rep-Solar

Muchas instalaciones solares térmicas puestas en marcha a partir del año 2000 no funcionan a día de hoy. Este artículo enumerara los diferentes errores de diseño o fallos de instalación que se han encontrado en numerosos sistemas reparados para mostrar la viabilidad de dichas reparaciones, sin tener que realizar una instalación nueva y desmantelar la existente.

 

Desde el año 2000 en la comunidad autónoma de Cataluña, en numerosos ayuntamientos, se promovieron las llamadas ‘Ordenanzas Solares’, normativas locales que obligaban a la incorporación de sistemas solares térmicos de producción de agua caliente sanitaria (de ahora en adelante, ACS), cubriendo una parte de la energía necesaria para la producción del ACS de los edificios de nueva construcción.

Más tarde, sobre todo a partir del año 2007, se implantó en Código Técnico de la Edificación para todo el estado español, obligando también a la instalación de estos sistemas en la nueva edificación y en determinadas reformas de edificios.

Estas normativas aceleraron el mercado del sector solar térmico, ya que incentivaron la realizaron de un gran número de instalaciones que, anteriormente al año 2000, ni se podían imaginar.  Muchas de estas instalaciones no funcionan a día de hoy, demasiadas dejaron de funcionar muy pronto después de su puesta en marcha, sin producir energía térmica renovable, ahorro de energía y económico. Siguen allí, y la superficie de captación que representan no es pequeña, por lo que deberían ser recuperadas y puestas otra vez en funcionamiento, esta vez sin fallos y con un mantenimiento profesional.

En este artículo se van a enumerar los diferentes errores de diseño o fallos de instalación que hemos ido encontrando en numerosos sistemas reparados para mostrar la viabilidad de las reparaciones, sin tener que realizar una instalación nueva desmantelando la existente.


Sistema de captación

- Purgadores automáticos (sin válvulas de corte cerradas). Estos elementos dejarán escapar el vapor que se formará en los captadores si se para la bomba de circulación, o por fallo eléctrico o por alcanzarse la temperatura máxima de acumulación, por lo que son un punto de fallo importante en estos sistemas. En numerosas reparaciones los purgadores automáticos estaban ‘abiertos’ y dejaron perder todo el líquido (en forma de gas) del campo de captación, dejando la instalación en estado fallido.

Desequilibrios hidráulicos (equilibrado campo de captación): la distribución de las tuberías del campo de colectores (y de las baterías de colectores) es otro factor que ha producido fallos de circulación y de funcionamiento en las instalaciones, dejando fuera de servicio más de un sistema, trazados de tuberías sin ningún sentido, con diámetros erróneos, exceso de rotámetros (caudalímetros), válvulas de equilibrado sin ajustar…..que crean caminos preferentes del fluido calo portador, dejando paradas zonas del campo solar que vaporizarán inmediatamente y al final fallando todo el sistema.

- Exceso de conexiones en ‘serie’ / uso de colectores ‘arpa’ (dos tomas): Los captadores planos selectivos con circuito interno tipo ‘arpa’ de dos tomas hidráulicas, han sido instalados en ‘serie’ de una manera natural por el instalador que desconoce el funcionamiento de estos captadores (y sistemas) y han construido campos de captación
‘imposibles’ para la circulación normal del fluido sin problemas de vaporización y altas pérdidas de carga.

- Captadores de tubo de vacío: Como los anteriores, las excesivas conexiones en serie de captadores y las altas temperaturas de estancamiento de estos modelos (sobre todo de flujo directo) han provocado que numerosas instalaciones solares conformadas por captadores de tubos de vacío estén paradas en un alto porcentaje. Además, muchas de ellas son irrecuperables para el reparador por la pérdida de estanqueidad y del vacío de los tubos. Muchos modelos del pasado reciente están descatalogados y no los encontraremos en el mercado (paradójicamente de marcas de calidad y no baratas) debido a los fallos en su diseño y falta de fiabilidad y durabilidad.

- Elementos de disipación estáticos mal instalados: Hemos encontrado instalaciones en que un elemento que debería proporcionar más seguridad al sistema (como disipadores por gravedad) lo que provoca es el fallo del sistema por su incorrecto montaje.

- Soldadura blanda y racores móviles con juntas inadecuadas: En el sistema de captación es donde las condiciones de presión y temperatura serán más extremas, por lo que es muy importante que el tipo de soldadura aguante las puntas de temperatura y presión, desaconsejándose la soldadura blanda y minimizando las “uniones locas” sobre todo con juntas de goma…son puntos débiles claros que hay que evitar.

- Campos de captación ‘que no vacían’ sin válvula de seguridad: Son candidatos claros a ruptura de captadores por exceso de presión en situación de estancamiento por parada de la bomba de circulación. La válvula de seguridad principal presente en el grupo de bombeo no es capaz de evacuar esta sobrepresión de manera eficaz, pudiéndose ‘reventar’ el propio colector solar, quedando inutilizado.


Sistema de acumulación

Respecto a la acumulación solar, lo que hemos podido constatar en las reparaciones efectuadas hasta la fecha es la falta de mantenimiento y la instalación deficiente de elementos de protección y seguridad de los depósitos solares.

La omisión de manguitos anti electrolíticos en las uniones del acumulador lleva al deterioro prematuro del mismo, pudiendo presentar fugas por corrosión provocada por contacto directo entre metales diferentes (por ejemplo, hierro y cobre).

La instalación de las válvulas de seguridad muchas veces es deficiente, o quedan fuera de juego aguas arriba de un anti retorno que impide que actúen o algunas veces ni están presentes, existiendo depósitos que han ‘reventado’ por no llevarlas instaladas.

El mantenimiento consistente en el vaciado y limpieza del depósito solar, así como el cambio de los ánodos de sacrificio de Magnesio fue olvidado en numerosas instalaciones, llegándose a perforar el intercambiador de serpentín interior del depósito y comunicándose circuito primario y secundario, con la pérdida del fluido anticongelante y las sobrepresiones que se podrán dar en el circuito solar.


Circuito hidráulico

- Fluidos anticongelantes

Un hecho a destacar relevante en este apartado conformado por tuberías y válvulas, así como el vaso de expansión y el electrocirculador, es la degradación de los fluidos presentes en el mismo.

Cuando los fluidos anticongelantes no se van controlando (en su densidad y pH), ni se cambian o renuevan, y la instalación además vaporiza con frecuencia por fallos en el diseño o en montaje diversos, estos fluidos se degradan y pueden llegar a formar un barro espeso de color oscuro bastante viscoso que la bomba del circuito no es capaz de mover.

En muchas instalaciones reparadas, el mantenedor inicial de las mismas fue rellenando con agua de red el circuito primario al notar bajadas de presión (o por fugas o fallo de vaso de expansión), rebajando el grado de anticongelante y quedando la instalación sin protección frente a las heladas. La ruptura de captadores por helada conlleva la sustitución de los mismos, encareciendo notablemente la reparación.

- Vasos de expansión

Este componente de seguridad, imprescindible en las instalaciones solares térmicas convencionales, ya que no estará presente en sistemas tipo ‘drain – back’, es un punto débil del sistema, o por su incorrecta instalación o por fallo en el dimensionado.

Los fallos en instalación se pueden resumir en:

  • Situación de la expansión en aspiración de bomba
  • Tubería de conexión de expansión demasiado corta o de diámetro pequeño
  • Conexión de la expansión en el avance caliente de la instalación solar

Los fallos en el diseño principalmente se resumen en un infra dimensionado general de los mismos, no teniendo en cuenta el efecto de la vaporización del campo de captación sobre el volumen de diseño.

- Electrocirculador

En numerosas reparaciones realizadas este componente no se pudo reutilizar, siendo la mayoría de las veces reemplazado por uno nuevo (a veces un modelo diferente, ya que estaba mal dimensionado).

Normalmente las bombas en las instalaciones de multivivienda se encuentran en estado de fallo, por haber trabajado sin presión en el circuito y se han calentado tanto que se han deteriorado en el rodete.

A veces hemos podido reutilizar las bombas, porque estaban protegidas por presostatos que han impedido que sigan funcionando con baja presión en el circuito solar.


Sistema de control
El sistema de control solar también ha contribuido a fallos en las instalaciones, siendo los más comunes los que apuntamos a continuación:

  • Sonda de temperatura colector mal situada, en una batería parcialmente sombreada, o fuera de la influencia del captador (apartada de la salida del captador y sin aislamiento) o sonda en retorno de captador (en tubos de vacío)
  • Sonda de temperatura de acumulación mal situada: sobre todo en parte alta de acumulación
  • Deficiente programación: muchos controles solares encontrados en sistemas reparados estaban infrautilizados lo que denota el gran desconocimiento por parte de los instaladores de estos aparatos de control y de su adecuación en los valores de funcionamiento a la instalación concreta.


Conclusiones
Muchas veces una instalación solar ha fallado por varias causas a la vez, como ejemplo, la última reparación que hemos realizado presentaba: sonda de captadores en batería a la sombra, disipadores estáticos mal instalados, desequilibrio hidráulico entre baterías de captadores y corrosión en la acumulación (falta de mantenimiento y de instalación de dieléctricos) .

No ha sido culpa de nadie, pensamos cuando reparamos los sistemas, y nadie lo hizo ‘a posta’ mal. Sencillamente la obligación fue más rápida que la formación y el conocimiento profundo de estas instalaciones fiables y rentables si funcionan bien desde un principio.

Por tanto, se hizo lo que se pudo hacer, con muchas dudas y después sin seguimiento ni mantenimiento. Todo esto ha provocado tantas instalaciones estropeadas, esperando volver a funcionar, y seguramente alguien las reparará en un futuro cercano.

Cada vez hay una profesionalidad mayor en el sector solar térmico, y buena cualificación debido a programas de formación laboral específicos en esta materia.

Artículos sobre solar térmica | 01 de julio de 2019

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