En la regulación y control de las instalaciones solares intervienen varios aparatos de control y elementos auxiliares que describiremos como paso previo al tema central de la regulación:
Termostatos
Su misión es la de mantener una temperatura constante dentro de pequeños márgenes. El control parte de la información que le da un sensor de temperatura para activar o desactivar un relé, contactor o cualquier otro dispositivo que haga funcionar una bomba, resistencia eléctrica, válvula, etc.
Reguladores proporcionales
Son aquellos en los que existe una relación de proporcionalidad lineal y continua entre el valor del parámetro sometido a control (por ejemplo la temperatura) y la potencia aplicada al elemento regulador(calefactor eléctrico, servoválvula, etc.)
Sensores
Los tipos más utilizados en energía solar son:
- Termopares: Convierten directamente una diferencia de temperatura en una fuerza electromotriz, cuya magnitud depende de dicha diferencia de temperatura.
- Termoresistencias: El principio sobre el que se basa es la variación de la resistividad con la temperatura, que algunos materiales presentan de modo especialmente acusado. La termoresistencia más ampliamente utilizada en la industria es la denominada PT100. hecha de platino y con una respuesta prácticamente lineal (100 ohmios a 0ºC y 138 ohmios a 100ºC).
- Termistores: Su funcionamiento se basa en la variación que experimenta la resistencia de un semiconductor en función de su temperatura. Su respuesta no es lineal y pueden ser de dos tipos, NTC (la resistencia disminuye al aumentar la temperatura) y PTC (la resistencia aumenta o disminuye con la temperatura)
Son los que usa el dispositivo de control para accionar elementos de potencia elevada, o, simplemente, para servir de intermediarios entre el regulador electrónico y los dispositivos que éste controla. Los más usados son los relés y contactores.
Elementos de estado sólido
Son dispositivos semiconductores que toleran altas intensidades y permiten altas velocidades de conmutación, así como un periodo de vida largo.. Pueden sustituir con ventajas tanto a relés como a contactores y su empleo en instalaciones de energía solar, donde el número de conmutaciones al día podría ser elevado, presenta grandes ventajas.
Regulación de colectores por termostato
- Colector solar
- Interacumulador
- Bomba de circulación
- Termostato
Funcionamiento: cuando el termostato alcanza la temperatura consignada, para la bomba y arranca al bajar la temperatura. Este sistema de regulación se utiliza casi exclusivamente en el calentamiento de piscinas. Para otras aplicaciones este sistema no es recomendable, dado su desperdicio energético. Si la temperatura del acumulador supera el valor de consigna previamente ajustado en el termostato, la bomba sigue en marcha, incluso en ausencia de radiación solar y la energía del acumulador se disipa en el colector. El punto de corte del termostato debe de corresponder con la temperatura deseada para el agua de la piscina.
Regulación de colectores por diferencial de temperaturas
- Colector
- Intracumulador.
- Bomba de circulación.
- Regulador diferencial (“todo o nada”).
- Sonda del colector.
- Sonda del acumulador.
- Válvula de regulación de caudal.
Este control constituye el sistema más empleado. En él, el regulador diferencial compara la temperatura del colector con la existente en la parte baja del interacumulador. Cuando la temperatura del acumulador menos la del interacumulador, mas el diferencial que pongamos, alcance su valor, dará orden de marcha a la bomba. De esta manera, si fijamos un diferencial de 6 o 7 grados, el calor siempre se trasportará del colector al acumulador. Nunca al revés. El diferencial se justifica por:
- La pérdida de temperatura en el tramo de tubería colector-interacumulador puede ser de 1º C.
- La tolerancia de la sonda y la del propio regulador es de 1 a 2 ºC.
- El diferencial de temperatura en el inter cambiador de calor debe ser como mínimo de uno 4 º C.
- La instalación sólo debe funcionar cuando pueda generar más energía útil que la consumida por la bomba, lo cual exige un diferencial mínimo de 3º C.
Lógicamente las cantidades descritas pueden variar para instalaciones de grandes magnitudes.
Instalación típica de una instalación completa de A.C.S.
El primer control lo realiza el termostato diferencial TDI que, partiendo de la información que le proporciona el sensor S1 y S2, acciona o para B1 y B2. El termostato acciona B1 y B2 cuando la temperatura se S1 es mayor que la de S2 en una cantidad prefijada.
De esta forma el sistema siempre funciona cediendo calor de los colectores al acumulador, y no al revés. En determinados sistemas de gran tamaño puede utilizarse un segundo termostato diferencial como control de optimización de la instalación, que consiste en trasvasar agua del acumulador AC1 al AC2, siempre que la temperatura del primero supere al segundo en una cantidad predeterminada. Cuando el termostato diferencial TD2 detecta una determinada diferencia de temperatura prefijada entre las sondas S3 y S4, se acciona la bomba B3, iniciándose de esta forma el trasvase de agua, y por tanto, calor del acumulador AC1 al AC2 . El tercer control de la instalación permite una acción sobre el calefactor auxiliar R1, normalmente alimentado con energía eléctrica.
Su misión es mantener una temperatura constante en el acumulador auxiliar AC2. Se trata de un termostato clásico que, partiendo del sensor S5, activa o desactiva el elemento calefactor R1 siempre que la temperatura de este acumulador descienda por debajo del punto fijado.
El último control es el encargado de mantener una temperatura constante del agua que se extrae para los servicios. Se trata de un control proporcional CP que usa una cadena de realimentación a través de un sensor y actúa sobre una servoválvula que regula la mezcla de agua caliente procedente de AC2 y agua fía tomada directamente de la red.
Generalmente todos los sensores y actuadores descritos se conectan a una centralita, microprocesador o sistemas informáticos encargados de controlar la instalación.
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