SISTEMAS TERMICOS SOLARES EN AGRONEGOCIOS

FIDEICOMISO DE RIESGO COMPARTIDO, MARZO DEL 2012

El Fideicomiso de Riesgo Compartido (FIRCO) agradece a la Deutsche Gesellschaft für Internationale Zusammenarbeit (GIZ) GmbH (Cooperación Alemana al Desarrollo) por la colaboración y asistencia que brindó durante el desarrollo del presente documento. La colaboración de la GIZ se realizó por encargo del Ministerio Federal de Cooperación Económica y Desarrollo (BMZ) de la República Federal de Alemania y en el marco de la cooperación bilateral entre México y Alemania.”

RENUNCIA DE RESPONSABILIDAD

“Este documento ha sido preparado a iniciativa del Fideicomiso de Riesgo Compartido (FIRCO). Las opiniones expresadas en este documento no necesariamente representan la opinión de la GIZ.”

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PREFACIO Presentación El establecimiento de un “Manual de Sistemas Térmicos Solares para los agronegocios”, tiene el propósito de resumir y hacer entendibles las buenas prácticas emanadas de las especificaciones técnicas, para la adecuada instalación de sistemas térmicos solares en las agroindustrias de México por parte de los proveedores, que incidan en la reducción de emisiones de gas de efecto invernadero (GEI) y que de forma específica se desarrolle un instrumento que permita brindar a los potenciales beneficiarios de esta tecnología y a los técnicos de las dependencias públicas que participan en el fomento y promoción de la misma, conocer las orientaciones para instrumentar la implementación de este tipo de sistemas de forma exitosa, y tener elementos básicos para el desarrollo de este tipo de Proyectos. El presente Manual, pretende ser un instrumento que permita romper con las barreras de conocimiento respecto a las bondades de este tipo de tecnologías y que pueda ser utilizado como una referencia básica, tanto por los productores interesados, como por diferentes instancias públicas, así como los proveedores de este tipo de sistemas El Manual está dividido en tres partes principales, que consideran desde las condiciones específicas que el agronegocio debe tener para implementar eficientemente este tipo de proyectos y los diferentes componentes con que debe contar el sistema, y su adecuada instalación, pasando por las especificaciones técnicas elaboradas por el FIRCO y el GIZ para que estas sean seguidas por los proveedores y así se puedan dimensionar, entregar e instalar sistemas con la suficiente certidumbre de que éstos contienen un grado confiable de calidad y durabilidad, y terminando con la serie de requisitos que los proveedores deberán de cumplir para la preparación de sus ofertas y una forma de cómo evaluarlas tanto técnica, como económicamente,. Las 3 partes principales que contiene este manual son:

A) Sistemas Térmicos Solares en Agronegocios

B) Especificaciones Técnicas para Sistemas de Calentamiento de Agua con Energía Solar Térmica

C) Manual para la Evaluación de Ofertas Técnico Económicas de Sistemas Térmicos Solares Objetivos del Manual - Promover y difundir un instrumento que permita dar a conocer las principales prácticas y

especificaciones que se deben de considerar para el desarrollo de sistemas térmicos solares en el sector agropecuario

- Orientar a los productores, técnicos y funcionarios, en relación con las principales prácticas en el desarrollo de esta tecnología, a fin de asegurar la calidad en la implementación de los proyectos

- Fijar las condiciones técnicas base que deben cumplir las instalaciones térmicas solares para el calentamiento de líquido, especificando los requisitos de durabilidad, fiabilidad y seguridad.

- Tener una guía para la evaluación de las propuestas técnicas y económicas por parte de los proveedores.

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Campo de aplicación El presente manual estará enfocado a productores del sector agropecuario con necesidades de calentamiento de agua en un rango comprendido de 27°C a 90°C para los diferentes usos en procesos productivos. También está dirigido a técnicos y funcionarios del sector público y privado para apoyar la toma de decisiones en materia de promoción y difusión de esta tecnología. Su ámbito de aplicación se extiende a todos los sistemas mecánicos, hidráulicos, eléctricos y electrónicos que forman parte de las instalaciones de un sistema térmico solar que usen para la conversión térmica, colectores solares planos o de tubos evacuados, quedando excluidos de este manual, los colectores del tipo concentradores, y las aplicaciones para la climatización de aire para invernaderos, por ser ambas aplicaciones, de naturaleza distinta en la forma de dimensionarlos, evaluarlos e instalarlos, haciendo mención que éstos serán tratados en un manual por separado. En determinados supuestos para los proyectos se podrán adoptar, por la propia naturaleza del mismo o del desarrollo tecnológico, soluciones diferentes a las exigidas en este manual, siempre que su necesidad quede suficientemente justificada y que éstas no impliquen una disminución de las exigencias mínimas de calidad. Por último, es importante mencionar que esta primera versión fue preparada con la visión de servir como una guía y base de consulta modificable, tratando de incorporar lo mejor que se consideró mas aplicable a las características de los agronegocios en México, por lo que esta primera versión se evaluará y se le dará seguimiento en cuanto a las consideraciones para su aplicación, haciéndolo modificable en una segunda versión, de acuerdo a las retroalimentaciones obtenidas posteriormente por parte de los diferentes usuarios de este manual.

FIDEICOMISO DE RIESGO COMPARTIDO

MARZO DEL 2 012

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PRINCIPIOS DE SISTEMAS

TÉRMICOS SOLARES EN

AGRONEGOCIOS

El presente manual contiene recomendaciones y normativas que permiten obtener el máximo rendimiento, calidad y seguridad de

instalaciones térmicas solares en México aplicados a los agronegocios..Una instalación térmica solar diseñada de acuerdo a lo que se

indica en este manual, garantiza un producto de buen desempeño, máxima rentabilidad, operación segura y una adecuada prestación de

servicios por parte del proveedor, de acuerdo a los compromisos que aquí se le exigen. Adicionalmente, se incluyen herramientas

prácticas para el uso por parte de los proveedores.

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INDICE I. CONSIDERACIONES GENERALES.............................................................................................. 4 1.1 Presentación……..……………………………………………………………………………………. 4 1.2 Objetivos del manual………………………………………………………………………………….. 4 1.3 Campo de aplicación.................................................................................................................. 4 II. PARTES PRINCIPALES DE UN SISTEMA TERMICO SOLAR……………………………………. 5

2.1 Subsistema de Captación Solar………………………………………………...………………...…… 6 2.2 Subsistema de Acumulación….…………………………………………………..……………………. 7 2.3 Subsistema de Circulación…………………………………………………………..…………………. 7 2.4 Subsistema de Control………………………………………………………………..………...………. 9 2.5 Subsistema Auxiliar…………….………………………………………………………..……………… 12 III. CONFIGURACIONES BÁSICAS.................................................................................................. 13 3.1 GENERALIDADES....................................................................................................................... 13 IV. CRITERIOS GENERALES DE DISEÑO...................................................................................... 16 4.1 REQUISITOS GENERALES........................................................................................................ 16

4.1.1 FLUIDO DE TRABAJO............................................................................................................... 17 4.1.2 PROTECCIÓN CONTRA CONGELAMIENTO........................................................................... 17 4.1.3 SOBRECALENTAMIENTOS...................................................................................................... 19 4.1.4 RESISTENCIA A PRESIÓN....................................................................................................... 19 4.1.5 PREVENCIÓN DE FLUJO INVERSO........................................................................................ 19 4.2 DIMENSIONADO Y CÁLCULO................................................................................................... 20

4.2.1 DATOS DE PARTIDA............................................................................................................... 20 4.2.2 DIMENSIONADO BÁSICO....................................................................................................... 20 4.3 DISEÑO DEL SISTEMA DE CAPTACIÓN................................................................................. 22

4.3.1 GENERALIDADES..................................................................................................................... 22 4.3.2 ORIENTACIÓN, INCLINACIÓN, SOMBRAS............................................................................. 23 4.3.3 CONEXIONADO........................................................................................................................ 25 4.3.4 ESTRUCTURA DE SOPORTE.................................................................................................. 26 4.4 DISEÑO DEL SISTEMA DE ACUMULACIÓN SOLAR............................................................... 26

4.4.1 GENERALIDADES..................................................................................................................... 26 4.4.2 SITUACIÓN DE LAS CONEXIONES........................................................................................ 27 4.4.3 VARIOS ACUMULADORES...................................................................................................... 28 4.4.4 SISTEMA AUXILIAR EN EL TERMOTANQUE......................................................................... 28 4.5 DISEÑO DEL SISTEMA DE INTERCAMBIO TÉRMICO............................................................ 29 4.6 DISEÑO DEL CIRCUITO HIDRÁULICO..................................................................................... 30

4.6.1 GENERALIDADES.................................................................................................................... 30 4.6.2 TUBERÍAS................................................................................................................................ 30 4.6.3 BOMBAS................................................................................................................................... 31 4.6.4 AISLAMIENTOS………………………………………………………………………………………. 32 4.6.5 VALVULAS…………………………………………………………………………………………….. 32 4.6.6 TANQUE DE EXPANSIÓN........................................................................................................ 33 4.6.7 SISTEMA DE LLENADO……………………………………………………………………………. 34 4.6.8 PURGA DE AIRE....................................................................................................................... 35 4.6.9 DRENAJE................................................................................................................................... 35 4.7 RECOMENDACIONES ESPECÍFICAS ADICIONALES PARA SISTEMAS POR CIRCULACIÓN NATURAL................................................................................................................. 35 4.8 RECOMENDACIONES ESPECÍFICAS ADICIONALES PARA SISTEMAS DIRECTOS............ 36 4.9 DISEÑO DEL SISTEMA DE ENERGÍA AUXILIAR. .................................................................... 36 4.10 DISEÑO DEL SISTEMA ELÉCTRICO Y DE CONTROL............................................................ 37 4.11 DISEÑO DEL SISTEMA DE MONITORIZACIÓN....................................................................... 38 4.12 EQUIPOS DE MEDIDA………………………………………………………………………………… 40 V. CONDICIONES GENERALES DE MONTAJE………………………………………………………… 42 5.1 GENERALIDADES………………………………………………………………………………………. 42 5.2 MONTAJE DE ESTRUCTURA Y SOPORTE…………………………………………………………. 43 5.3 MONTAJE DEL TERMOTANQUE……………………………………………………………………. .. 43 5.4 MONTAJE DEL INTERCAMBIADOR…………………………………………………………………. 43 5.5 MONTAJE DE LA BOMBA…………………………………………………………………………….. 44 5.6 MONTAJE DE TUBERIAS Y ACCESORIOS………………………………………………………… 44 5.7 MONTAJE DEL AISLAMIENTO……………………………………………………………………….. 45 5.8 MONTAJE DE CONTADORES………………………………………………………………………… 45 ANEXOS………………………………………………………………………………………………………. 46 ANEXO I: DEFINICIONES………………………………………………………………………………….. 46

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I. CONSIDERACIONES GENERALES 1.1 Presentación El establecimiento de un “Manual de Buenas Prácticas para la Instalación de Sistemas Térmicos Solares para el Sector Agropecuario”, tiene el propósito de resumir y hacer entendibles las buenas prácticas emanadas de las especificaciones técnicas, para la adecuada instalación de sistemas térmicos solares en las agroindustrias de México por parte de los proveedores, que incidan en la reducción de emisiones de gas de efecto invernadero (GEI) y que de forma específica se desarrolle un instrumento que permita brindar a los potenciales beneficiarios de esta tecnología y a los técnicos de las dependencias públicas que participan en el fomento y promoción de la misma, conocer las orientaciones para instrumentar la implementación de este tipo de sistemas, y tener elementos básicos para el desarrollo de este tipo de Proyectos. El esquema para el desarrollo del Manual de Buenas Prácticas para la Instalación de Sistemas Térmicos Solares para el Sector Agropecuario, pretende ser un instrumento que permita romper con las barreras de conocimiento respecto a las bondades de este tipo de tecnologías y que pueda ser utilizado, tanto por los productores interesados, como por diferentes instancias públicas, así como los proveedores de este tipo de sistemas El Manual considera desde las condiciones específicas que el agronegocio debe tener para implementar eficientemente este tipo de proyectos hasta los diferentes componentes con que debe contar el sistema, y su adecuada instalación. 1.2 Objetivos del Manual - Promover y difundir un instrumento que permita dar a conocer las principales prácticas que se deben

de considerar para el desarrollo de sistemas térmicos solares en el sector agropecuario - Orientar a los productores, técnicos y funcionarios, en relación con las principales prácticas en el

desarrollo de esta tecnología, a fin de asegurar la calidad en la implementación de los proyectos - Fijar las condiciones técnicas base que deben cumplir las instalaciones térmicas solares para el

calentamiento de líquido, especificando los requisitos de durabilidad, fiabilidad y seguridad. 1.3 Campo de aplicación El presente manual estará enfocado a productores del sector agropecuario con necesidades de calentamiento de agua en un rango comprendido de 27°C a 90°C para los diferentes usos en procesos productivos. También está dirigido a técnicos y funcionarios del sector público y privado para apoyar la toma de decisiones en materia de promoción y difusión de esta tecnología. Su ámbito de aplicación se extiende a todos los sistemas mecánicos, hidráulicos, eléctricos y electrónicos que forman parte de las instalaciones. En determinados supuestos para los proyectos se podrán adoptar, por la propia naturaleza del mismo o del desarrollo tecnológico, soluciones diferentes a las exigidas en este manual, siempre que su necesidad quede suficientemente justificada y que éstas no impliquen una disminución de las exigencias mínimas de calidad.

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II. PARTES PRINCIPALES DE UN SISTEMA TERMICO SOLAR En un sistema térmico solar, y para propósitos de lograr una mejor comprensión del mismo, sus componentes se pueden agrupar en diferentes subsistemas, de acuerdo con la función que desempeñan:

- Subsistema de Captación: Donde se transforma la radiación solar en energía térmica transferida al líquido y lo constituye básicamente el conjunto de colectores solares convenientemente formados en arreglos.

- Subsistema de Acumulación: Donde se almacena la energía térmica interna producida por el

sistema, y que básicamente se conoce como termotanque, y que puede comprender un intercambiador de calor.

- Subsistema de distribución o circulación: Formado por las tuberías, accesorios, elementos de

impulsión y aislamiento térmico adecuados, diseñados para transportar la energía térmica producida, a los elementos de acumulación y de consumo con el mínimo consumo de energía externa y evitando al máximo las pérdidas térmicas.

- Subsistema de Control: Sirve para ajustar en el tiempo los aportes energéticos y los consumos de

agua caliente y optimizar el funcionamiento del sistema, accionando de forma automática el elemento de impulsión (bomba recirculadora) en base a las diferencias de temperatura detectadas por los sensores térmicos que forman parte de este subsistema y que se colocan de forma conveniente dentro del sistema. Otra función importante es la de efectuar la medición de la energía generada por el sistema térmico solar y su almacenamiento en forma de datos, para su posterior consulta.

- Subsistema Auxiliar: Es un elemento de apoyo a la instalación solar para complementar el aporte

solar en periodos de poca radiación o exceso en el consumo. En su diseño hay que procurar que el consumo de energía primaria convencional sea la mínima posible. Comúnmente conocido como boiler o caldera.

Una representación gráfica de todos los subsistemas se representa en la figura 1.

Fig. 1 Subsistemas que conforman un Sistema térmico solar

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A continuación se da una explicación más a detalle de cada uno de los subsistemas. 2.1 Subsistema de captación solar: Este subsistema está formado básicamente por un conjunto de colectores solares y sus elementos de fijación e interconexión. El colector solar es el elemento básico del sistema, el cual utiliza la radiación solar para calentar un fluido de trabajo (fluido térmico), que por lo general es agua, anticongelantes, aire o refrigerantes. Para los agronegocios, los que más se utilizan, se pueden clasificar de acuerdo a su construcción y temperatura de operación en 2 grandes grupos, sin ser limitativo:

- Colectores Planos cubiertos, cuya temperatura de trabajo va de los 30°C a los 70 º C. - Colectores de Tubos Evacuados cuya temperatura de trabajo va de los 70 º C a los 120 º C.

Las características generales que debe reunir un colector solar, para asegurar una larga vida útil, son las siguientes:

- Resistentes a condiciones ambientales adversas (ambientes marinos, polvo, nieve, granizo, etc.) - Resistentes a temperaturas altas y bajas - Estable y duradero (vida útil > 15 años) - Fácil de instalar y operar - Eficiente en conversión de energía

Estas características son las que se exigen en las normativas nacionales e internacionales vigentes, y que los colectores, independientemente de su tipo, deberán de cumplir para poder ser usados en agronegocios. La normativa aplicable se explicará en capítulos posteriores de este manual.

Fig. 2 Arreglo de colectores planos Fig. 3 Detalle de construcción de colector plano

Fig. 4 Arreglo de colectores de tubos evacuados Fig. 5 detalle de construcción de colector de tubos Evacuados, tecnología “heat pipe”

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2.2 Subsistema de Acumulación o almacenamiento térmico. Este subsistema es más conocido como termotanque. Un termotanque es el elemento de la instalación solar térmica que permite almacenar energía térmica con las mínimas pérdidas energéticas posibles. Los más frecuentes en las instalaciones actuales suelen ser depósitos aislados térmicamente que puedan incorporar (o no) un intercambiador de calor. Los aspectos más importantes de un termotanque, son su resistencia mecánica, su durabilidad y la calidad del aislamiento. Mientras menor es el coeficiente de pérdidas (W/°C), (que depende de la naturaleza y espesor del aislamiento) mejor comportamiento tendrá.

Un buen diseño de un termotanque debe permitir que se produzca la “estratificación”, es decir que la temperatura del agua se distribuya verticalmente. Con esto se mejora el funcionamiento del sistema, ya que el agua más caliente se sitúa en la parte más alta del termotanque y es la que va al servicio, mientras que el agua que retorna al colector es la más fría, con lo cual el colector es más eficiente. 2.3 Subsistema de Circulación o Hidráulico 2.3.1 Tuberías Es evidente que un sistema térmico solar tiene que incorporar las correspondientes tuberías y accesorios por las que circula el fluido de trabajo. El dimensionado correcto, la elección del material y el aislamiento cuando sea necesario son aspectos claves para conseguir una buena instalación solar. En general, es bueno optimizar el trazado de las tuberías a emplear a una determinada instalación. Teniendo en cuenta que el fluido de trabajo puede alcanzar temperaturas elevadas, las tuberías del circuito primario deben ser de cobre, acero inoxidable o material plástico resistente al calor. Las uniones de las tuberías entre sí y con otros accesorios deben resistir también las temperaturas y presiones de trabajo previsibles. No olvidar los aspectos de corrosión cuando se utilicen materiales diferentes. Sin embargo, las tuberías del circuito secundario pueden ser también de cobre, acero inoxidable y de material plástico acreditado para esta aplicación.

Fig. 7 Tuberías que forman parte del circuito hidráulico

2.3.2 Bomba de circulación Normalmente en las instalaciones de energía térmica solar de grandes dimensiones, se emplean bombas para impulsar el fluido de trabajo, aunque en algunos casos pueda evitarse su uso y producir el movimiento del fluido por diferencias de densidad producidas por cambios de temperatura (efecto termosifón). Por lo tanto, es un componente importante en las instalaciones. Las bombas pueden ser del tipo en línea, de rotor seco o húmedo o de bancada. El diseño debe hacer que las bombas trabajen dentro de los límites recomendados por el fabricante y preferentemente en el retorno del circuito, que es la parte más fría del sistema. En general, los materiales de la bomba serán resistentes a la corrosión y a las temperaturas del fluido y deben funcionar correctamente a la presión máxima del circuito. La

Fig. 6 termotanque azul = agua fría, rojo = agua caliente

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normativa tanto nacional como internacional, exige que en instalaciones grandes las bombas estén duplicadas, para evitar paradas del sistema cuando se produzca una avería en alguna de ellas.

Fig. 8 Ejemplos de Bombas: en línea y centrifugas

2.3.3 Válvulas Todas las instalaciones térmicas solares requieren el uso de diferentes tipos de válvulas para cumplir funciones diversas, como las que se describen a continuación:

- Válvula de corte: Permite o impide el paso del fluido de trabajo. Este tipo de válvulas son muy frecuentes y se utilizan con gran profusión en todas las instalaciones.

- Válvula de seguridad: Permite limitar la presión máxima del circuito. Normalmente se taran o calibran por debajo de la presión máxima de trabajo de los componentes del circuito.

- Válvula anti retorno: Impide el paso del fluido en un sentido y permite la circulación en el otro. más conocida como válvula check.

- Válvula de regulación: Permite equilibrar hidráulicamente el circuito. Puede ser manual o automática.

- Válvula de llenado automático: Sirve para introducir el fluido de trabajo en el circuito y mantener la presión de funcionamiento.

- Válvula termostática: Permite limitar la temperatura del fluido por lo que sirve como elemento de control y seguridad frente a posibles quemaduras.

- Válvula eliminadora de aire (sistema de purga): Es el dispositivo que permite la salida del aire que puede acumularse dentro de los circuitos, en forma de burbujas atrapadas dentro de la tubería o elementos del sistema. El purgador puede ser manual o automático.

a b c

d

Fig. 9 Válvulas: a) de corte, seguridad y llenado, b) Anti retorno o check c) de seguridad instalada en colector d) Eliminadora de aire (sistema de purga)

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2.3.4 Aislamiento térmico El aislamiento térmico en los sistemas solares es fundamental, en particular en los Termotanques y en las tuberías. En la elección de los materiales aislantes a emplear hay que tener en cuenta una serie de circunstancias:

- Los aislantes deberán de soportar temperaturas elevadas (de alrededor de 120 °C durante mucho tiempo y de 180 °C en periodos cortos).

- Deben ser resistentes a los efectos de la intemperie (radiación ultravioleta, corrosión por agentes externos) y a la fauna nociva (roedores, pájaros, insectos, etc.).

- Deben cumplir los requisitos de espesor e instalación de acuerdo a las especificaciones técnicas del FIRCO para Sistemas Térmicos Solares.

El aislamiento no dejará zonas visibles de tuberías o accesorios, quedando únicamente al exterior los elementos que sean necesarios para el buen funcionamiento y operación de los componentes.

Fig. 10 detalle del aislamiento térmico de una tubería 2.3.5 tanque de expansión Es un dispositivo que permite absorber las variaciones de volumen y presión en un circuito cerrado producidas por las variaciones de temperatura del fluido circulante. Un error muy frecuente en el diseño de las instalaciones térmicas solares es el no considerar este dispositivo o emplear un tanque de expansión demasiado ajustado en tamaño, por lo que se recomienda su inclusión y su dimensionamiento con un margen de protección. Tanques de expansión de hasta 35 litros pueden ser conectados directamente en la tubería correspondiente. Cuando se trate de tamaños mayores, el tanque viene provisto de patas de apoyo con lo cual normalmente se conectará a la red por la parte superior del tanque.

Fig. 11 Tipos de tanques de expansión 2.4 Subsistema de Control. En un sistema térmico solar, es necesario ajustar en el tiempo el consumo, la captación solar, la acumulación y el aporte auxiliar. De aquí la necesidad de que las instalaciones térmicas solares incluyan un subsistema de control.

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2.4.1 Sistema de control - termosifón Del lado de la captación y la acumulación, el sistema termosifónico supone por sí mismo un buen instrumento de control ya que no se necesita ningún dispositivo especial. Como se indica en la figura 12, la circulación natural como consecuencia de la variación de temperatura del fluido de trabajo supone un buen procedimiento de captación y acumulación controlado por la intensidad de la radiación solar incidente. En aquellos lugares donde haya riesgo de congelamiento la circulación por termosifón no impide usar un sistema de control de este tipo. Basta con utilizar mezclas anticongelantes en el primario de una instalación con circuito indirecto, o adicionar una válvula anticongelante en caso de usar un circuito directo.

Fig. 12 Control por termosifón 2.4.2 Sistema de control - circulación forzada Cuando el sistema es de circulación forzada es imprescindible un sistema de control basado en la medida de las temperaturas del fluido de trabajo en la salida de los colectores y en la parte baja del termotanque. Hay que prestar atención a la colocación correcta y a la medición precisa de temperatura de los sensores de control. El aparato de control debe incorporar una pantalla en la cual se puedan leer los valores más significativos del funcionamiento de la instalación. En cualquier caso, es interesante conocer la temperatura del fluido disponible para consumo. Hay aparatos de control que informan de defectos de funcionamiento de la instalación. Es especialmente importante que se disponga de la documentación técnica del sistema de control de forma permanente.

Fig. 13 Control en sistemas de circulación forzada En una instalación con circulación forzada se acciona la bomba de circulación cuando la diferencia de temperaturas entre la parte baja del termotanque y la parte más caliente de los colectores solares es

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superior a un cierto valor, y se para la bomba cuando esta diferencia de temperatura baja a otro valor inferior. En caso de no contar con la suficiente experiencia se recomienda dejar el control con los parámetros de fábrica. Tómese en cuenta que las medidas que accionan el control pueden no ser perfectas y dar lugar a funcionamientos inadecuados. Por ello debe asegurarse bien una instalación adecuada de los sensores y un funcionamiento correcto del subconjunto. A este tipo de control se le conoce comúnmente como control diferencial.

Fig. 14 Principio de funcionamiento del control diferencial 2.4.3 Sensores de temperatura Para poder registrar o conocer las distintas temperaturas del fluido de trabajo, se emplean los sensores correspondientes. Existen diferentes tipos de sensores: de resistencia de platino (Pt100, Pt1000) o termistores (de semiconductor NTC o PTC). Un aspecto fundamental para una buena medida de la temperatura es la correcta colocación del sensor, es decir que la temperatura que marca el dispositivo de medida sea lo más próxima posible a la temperatura del fluido que pretendemos medir. Para conseguirlo, es mejor emplear una sonda de inmersión que una de contacto y, en este último caso, asegurarse de un buen contacto térmico y el correspondiente aislamiento. Es evidente que hay que asegurarse que el sensor elegido sea el adecuado (rangos de temperaturas, precisión de la medida, estabilidad y durabilidad).

Fig. 15 Sensores de inmersión y de contacto 2.4.4 Otros componentes de medición y control En ocasiones resulta conveniente medir otras variables de las instalaciones solares: Caudal: Se emplean Caudalímetros que se deben colocar en la zona de menor temperatura del circuito. Adicionalmente se puede incorporar a la medida de caudal, la medición de temperatura, con lo cual podemos obtener la entalpía del fluido (vulgarmente conocido como contador de calor). Presión: Se emplean manómetros absolutos o relativos que permiten conocer las pérdidas de carga o visualizar la presión absoluta de un circuito.

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Filtros: es interesante incluir filtros en algunas instalaciones en las que puedan introducirse elementos extraños al fluido de trabajo que perjudiquen el buen funcionamiento de algunos elementos

Fig. 16 caudalímetro, manómetro y filtro 2.5 Subsistema Auxiliar Un sistema térmico solar es un sistema que convierte la energía del sol en energía térmica transferida a un fluido de trabajo, aplicado a los agronegocios. Sin embargo, como sabemos, el recurso solar no siempre está disponible debido a las condiciones climáticas que prevalezcan en el lugar, limitando dicho recurso solar y haciendo el servicio intermitente, debido a nublados que se pudieran presentar en varios días consecutivos, o por fenómenos atmosféricos extraordinarios, como tormentas tropicales o huracanes. Por lo anterior, para garantizar siempre la cantidad de agua caliente a la temperatura requerida, se recomienda instalar un sistema de calentamiento de respaldo, el cual apoyará al sistema térmico solar en caso de las eventualidades explicadas anteriormente. Este sistema de calentamiento de apoyo, deberá estar dimensionado de tal manera que sea capaz de suministrar la demanda completa del proceso para el caso de una indisponibilidad completa del sistema solar térmico, por ejemplo por una falla, mantenimiento o condiciones climáticas desfavorables. El sistema de respaldo puede ser convencional, pudiendo ser calentadores eléctricos, o bien que utilicen gas LP, diesel u otros combustibles, y se conocen como boilers o calderas (ver fig. 17). Como se indica en la figura 17 el subsistema auxiliar debe colocarse en serie con el consumo, ya que si se sitúa dentro del termotanque (o en paralelo con él) perjudica de manera importante el rendimiento total del sistema. En sistemas pequeños, si el sistema auxiliar en línea no es modulante, hay que hacer la conexión mediante un by – pass de acuerdo a la figura 17.

Fig. 17 Subsistema auxiliar con by pass caldera de respaldo Boiler de respaldo

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III. CONFIGURACIONES BÁSICAS DE SISTEMAS TERMICOS SOLARES 3.1 Generalidades Para efectos de definir los requisitos mínimos de los sistemas térmicos solares aplicados a los agronegocios, se consideran las siguientes clases de sistemas: a) Sistemas solares de calentamiento compactos o prefabricados: Son lotes de productos con una marca registrada, los que son vendidos como equipos completos y listos para instalar, con configuraciones fijas. Los sistemas de esta categoría se consideran como un solo producto de un modelo definido. Si un sistema es modificado, ya sea cambiando su configuración, o variando uno o más de sus componentes, éste será considerado como un nuevo sistema. Hay varios tipos de productos dentro de esta categoría:

- Sistemas con Colector – termotanque integrados.

- Sistemas por termosifón.

- Sistemas por circulación forzada como lote de productos con configuración fija Fig. 18 Sistemas solares compactos o prefabricados b) Sistemas solares de calentamiento a medida o por elementos: Son aquellos sistemas construidos de forma única, o montados con partes elegidas de una lista de componentes y como resultado de un dimensionamiento. Los sistemas de esta categoría son considerados como un conjunto de componentes conformado en subsistemas (ver capitulo anterior). Los sistemas solares de calentamiento a medida se subdividen a su vez en dos categorías: i. Sistemas grandes a medida: En general, son diseñados por ingenieros, proyectistas y fabricantes para un proyecto en específico, que requiere satisfacer una demanda específica en cuanto a cantidad y nivel de temperatura a emplear.

ii. Sistemas pequeños a medida: Son ofrecidos por una compañía y descritos en un archivo de clasificación, en el cual se especifican todos los componentes y posibles configuraciones de los sistemas fabricados por la compañía. Cada una de estas combinaciones se considera como un solo sistema a medida.

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Fig. 19 Sistema grande a medida para Agronegocio en Yucatán Como referencia se puede consultar la Tabla 1, en donde se exponen algunas diferencias entre estas definiciones. Tabla 1: División de sistemas solares de calentamiento prefabricados y a medida

Sistemas Solares Prefabricados1 Sistemas Solares a Medida

2

Sistemas por termosifón3 para agua caliente

sanitaria Sistemas montados de circulación forzada

4 – o

termosifón, usando componentes y configuraciones descritos en un archivo de clasificación (principalmente sistemas pequeños)

Sistemas de circulación forzada como lote de productos con configuración fija, para agua caliente sanitaria

Sistemas con colector – termotanque integrados (es decir, en un mismo aparato), para agua caliente sanitaria.

Sistemas únicos en el diseño y montaje, (principalmente sistemas grandes).

1 También denominados “equipos domésticos” o “equipos compactos”. 2 También denominados “instalaciones diseñadas por elementos”. 3 Termosifón es un circuito con canalizaciones o conductos por los cuales circula un líquido, sin ser impulsado ni aspirado por bombas, simplemente en razón de las variaciones de densidad que experimenta al calentarse en una parte del mismo y enfriarse en otra. 4 Los sistemas de circulación forzada son aquellos que requieren de una bomba de circulación para transferir la energía de los colectores al, o los Termotanques.

3.2 CLASIFICACIONES BÁSICAS En consideración con los diferentes objetivos atendidos por este manual, se aplicarán los siguientes criterios de clasificación: a) Por el principio de circulación se clasificarán en:

- Instalaciones por termosifón o circulación natural, en la que el fluido de trabajo circula por convección natural.

- Instalaciones por circulación forzada, equipada con dispositivos (bombas) que provocan la circulación forzada del fluido de trabajo.

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Fig. 20 Clasificación por el principio de circulación b) Por el tipo de circuito:

- Sistema directo (abierto). Son aquellos en las que el fluido de trabajo se calienta directamente en los colectores solares y el circuito que sigue el fluido de trabajo es abierto, es decir, el fluido que circula por los colectores es el mismo que va al consumo.

- Sistema indirecto (cerrado). Son aquellas en las que el fluido que se calienta en los colectores

solares no es el mismo que el que va al consumo. Es decir, el agua de consumo se calienta indirectamente a partir del fluido de trabajo que circula por el circuito primario de la instalación.

En particular hay un circuito primario cerrado sin comunicación con el circuito secundario o de consumo, con el que sólo intercambia energía térmica.

Fig. 21 Clasificación por el tipo de circuito d) Por el sistema de aporte de energía auxiliar: En la Figura 22, se observan las diferentes configuraciones de instalaciones recomendadas según el tipo de clasificación, considerando las más usuales. Siempre pueden existir combinaciones de éstas e incluso otras. El empleo de configuraciones diferentes a las que aquí se recomiendan debe dar lugar a prestaciones o ganancias solares similares o mejores a las obtenidas por éstas.

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Figura 22 IV. CRITERIOS GENERALES DE DISEÑO Y CONSTRUCCION 4.1 Requisitos generales Los materiales de la instalación deben soportar las máximas temperaturas y presiones que puedan alcanzarse. Todos los componentes y materiales cumplirán lo dispuesto en las normas de Aparatos a Presión, que les sea de aplicación. Cuando sea imprescindible utilizar en el mismo circuito, materiales

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diferentes, especialmente cobre y acero, en ningún caso estarán en contacto, siendo necesario situar entre ambos juntas o acoplamientos dieléctricos. En todos los casos es aconsejable prever la protección catódica del acero. Los materiales situados a la intemperie se protegerán contra los agentes ambientales, en particular contra el efecto de la radiación solar y la humedad. Para procesos intensivos en agronegocios, el diseño, cálculo, montaje y características de los materiales, deberán cumplir los requisitos establecidos por el proceso. Se debe tener particular precaución en la protección de equipos y materiales que puedan estar expuestos a agentes exteriores especialmente agresivos, producidos por procesos cercanos. Antes de entrar de lleno a definir los pasos necesarios a seguir para un buen dimensionamiento y diseño del sistema, es necesario enumerar los requisitos generales de seguridad que toda persona que vaya a dimensionar un sistema térmico solar, debe tener siempre en cuenta para asegurar un diseño de calidad, y libre de riesgos. Dichos requisitos vienen señalados en los siguientes 6 apartados de este capítulo. 4.1.1 Fluido de trabajo Como fluido de trabajo en el circuito primario se utilizará agua de la red, agua desmineralizada o con aditivos, según las características climatológicas del lugar y del agua utilizada. Los aditivos más usuales son los anticongelantes, aunque en ocasiones se puedan utilizar anticorrosivos. La utilización de otros fluidos térmicos requerirá incluir su composición y calor específico en la documentación del sistema y la certificación favorable de un laboratorio acreditado. En cualquier caso, el pH (Indicador de la acidez de una sustancia) a 20°C del fluido de trabajo, estará comprendido entre 5 y 9, y el contenido en sales (dureza del agua) se ajustará a los señalados en los puntos siguientes: a) La salinidad del agua del circuito primario no excederá los 500 mg/l totales de sales solubles.

b) El contenido en sales de calcio no excederá los 200 mg/l, expresados como contenido en carbonato cálcico. c) El límite de dióxido de carbono libre contenido en el agua no excederá los 50 mg/l. Fuera de estos valores, el agua deberá ser tratada. El diseño de los circuitos evitará cualquier tipo de mezcla de los distintos fluidos que pueden operar en la instalación. En particular, se debe prestar especial atención a una eventual contaminación del agua potable por el fluido del circuito primario. Para aplicaciones en procesos industriales, las características del agua exigidas por dicho proceso no sufrirán ningún tipo de modificación que pueda afectar al mismo. 4.1.2 Protección contra congelamiento El fabricante, proveedor final, instalador o diseñador del sistema, deberá fijar la mínima temperatura permitida en éste. Todas las partes del sistema que estén expuestas al exterior deberán ser capaces de soportar la temperatura especificada sin daños permanentes en él. Cualquier componente que vaya a ser instalado en un recinto donde la temperatura pueda caer por debajo de los O °C, deberá estar protegido contra congelamiento. El fabricante deberá describir el método de protección anti-congelamiento usado por el sistema. Para efectos de este manual, podrán utilizarse los siguientes métodos como sistemas de protección anti-congelamiento:

Efectos indeseables por el frío

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a) Mezclas Anticongelantes en el circuito primario b) Recirculación de agua de los circuitos c) Drenaje automático con recuperación de fluido d) Drenaje al exterior (sólo para sistemas prefabricados y que no excedan la cantidad de 3 sistemas) 4.1.2.1 Mezclas anticongelantes Como anticongelantes podrán utilizarse los productos, solos o mezclados con agua, que cumplan la reglamentación vigente y cuyo punto de congelación sea inferior a 0°C, o que deberá estar acorde con las condiciones climáticas del lugar. En todo caso, su calor específico no será inferior a 3 kJ/(kgºK), equivalentes a 0,7 kcal/(kg°C). Se deberán tomar precauciones para prevenir posibles deterioros del fluido anticongelante, como resultado de condiciones de altas temperatura. La instalación dispondrá de los sistemas necesarios para facilitar el llenado de la misma y para asegurar que el anticongelante esté perfectamente mezclado. Es conveniente que se disponga de un depósito auxiliar para reponer las pérdidas de fluido que se puedan dar en el circuito, de forma que nunca se utilice para la reposición un fluido cuyas características no cumplan lo estipulado en este manual. Este último punto será de carácter obligatorio en los casos en que exista riesgo de congelamiento y cuando el agua deba ser tratada. En cualquier caso, el sistema de llenado no permitirá que las pérdidas de concentración producidas por fugas del circuito sean resueltas con reposición de agua de red.

Fig. 23 Características del líquido anticongelante. Ejemplo mezcla de agua - glicol 4.1.2.2 Recirculación del agua del circuito Este método de protección anti-congelamiento asegurará que el fluido de trabajo esté en movimiento cuando exista riesgo a helarse. Cuando la temperatura detectada, preferentemente en la entrada de colectores (o salida, o aire ambiente circundante), alcance un cierto valor cercano al de congelación del agua (como mínimo 3 °C superior para mayor seguridad), el sistema de control actuará activando la circulación del circuito primario. Este sistema es adecuado para zonas climáticas con períodos de baja temperatura de corta duración. Se evitará, siempre que sea posible, la circulación de agua en el circuito secundario, debido a que supone grandes pérdidas energéticas. 4.1.2.3 Drenaje automático con recuperación del fluido Cuando hay riesgo de congelamiento, el fluido en los componentes del sistema que está expuesto a baja temperatura ambiente, es drenado a un depósito para su posterior uso. La inclinación de las tuberías horizontales debe estar en concordancia con las recomendaciones del fabricante en el manual del instalador y ésta será de al menos 20 mm. /m, para así evitar estancamientos y posibles congelamientos. El sistema de control activará la electroválvula de drenaje, cuando la temperatura detectada en colectores alcance un cierto valor cercano al de congelación del agua (como mínimo 3°C superior para una mayor seguridad). El vaciado del circuito se realizará en un tanque auxiliar de almacenamiento, debiéndose

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prever un sistema de llenado de colectores para recuperar el fluido. El sistema requiere utilizar un intercambiador de calor entre los colectores y el acumulador, para mantener en éste la presión de suministro de agua caliente. 4.1.2.4 Sistemas de drenaje al exterior (sólo para sistemas solares prefabricados) El fluido en los componentes del sistema que está expuesto a baja temperatura ambiente, es drenado al exterior cuando existe peligro de congelamiento. La inclinación de las tuberías horizontales debe estar en concordancia con las recomendaciones del fabricante en el manual de instalación y cuya pendiente será de 1°en el sentido de la circulación del fluido. Este sistema no está permitido en los sistemas solares a medida. 4.1.3 Sobrecalentamientos 4.1.3.1 Protección contra sobrecalentamientos El sistema deberá estar diseñado de tal forma que con altas radiaciones solares prolongadas sin consumo de agua caliente, no se produzcan situaciones en las cuales el usuario tenga que realizar alguna acción especial para que el sistema retome su forma normal de operación. Cuando el sistema disponga de la posibilidad de drenajes, como protección ante sobrecalentamientos, la construcción deberá realizarse de tal forma que el agua caliente o vapor del drenaje no supongan ningún peligro para los habitantes y no se produzcan daños en el sistema, ni en ningún otro material en el edificio o vivienda. Cuando las aguas sean duras (con un contenido en sales de calcio mayores a 200 mg/L), se realizarán las previsiones necesarias para que la temperatura de trabajo de cualquier punto del circuito de consumo no sea superior a 60°C, En cualquier caso, se dispondrán los medios necesarios para facilitar la limpieza de los circuitos. En cuanto a la selección de materiales, existen variadas alternativas que responden satisfactoriamente a estas condiciones operacionales. Su elección va a depender principalmente si la aplicación se refiere al circuito primario o secundario. Dado que normalmente el circuito primario utiliza fluido caloportador, existe mayor libertad en cuanto a la selección de materiales. Uno de los materiales más adecuados para aplicaciones en circuitos secundarios es el cobre. 4.1.3.2 Protección contra quemaduras En sistemas de agua caliente sanitaria donde la temperatura de agua caliente en los puntos de consumo pueda exceder los 60°C, se deberá instalar un sistema automático de mezcla u otro que limite la temperatura de suministro a 60°C aunque en la parte solar pueda alcanzar una temperatura superior para sufragar las pérdidas. Este sistema deberá ser capaz de soportar la máxima temperatura posible de extracción del sistema solar. 4.1.3.3 Protección de materiales y componentes contra altas temperaturas El sistema deberá ser diseñado de tal forma que la temperatura máxima alcanzada por el sistema sea siempre inferior a la permitida por los materiales y componentes. 4.1.4 Resistencia a la presión Se deberán cumplir los requisitos de la norma mexicana NOM-020-STPS-2002, Recipientes sujetos a presión y calderas – Funcionamiento -Condiciones de seguridad. En caso de sistemas de consumo abiertos con conexión a la red, se tendrá en cuenta la máxima presión de la misma para verificar que todos los componentes del circuito de consumo soportan dicha presión. 4.1.5 Prevención de flujo inverso La instalación del sistema deberá asegurar que no se produzcan pérdidas energéticas relevantes, debidas a flujos inversos no intencionados, en ningún circuito hidráulico del sistema. La circulación

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natural que produce el flujo inverso se puede favorecer cuando el acumulador se encuentra por debajo del colector, por lo que en esos casos habrá que tomar las precauciones oportunas para evitarlo. En sistemas con circulación forzada, se aconseja utilizar una válvula anti-retomo para evitar flujos inversos. 4.2 Dimensionado y cálculo 4.2.1 Datos de partida Los datos de partida necesarios para el dimensionado y cálculo de la instalación están constituidos por dos grupos de parámetros, que definen las condiciones de uso y climáticas. 4.2.1.1 Condiciones de uso Las condiciones de uso vienen dadas por la demanda energética asociada a la instalación, según los diferentes tipos de consumo: — Para aplicaciones de agua caliente sanitaria, la demanda energética se determina en función del consumo de agua caliente. — Para aplicaciones en procesos agropecuarios intensivos, se deberá tener en cuenta la demanda energética y potencia necesaria, realizándose un estudio específico y detallado de las necesidades, definiendo claramente si es un proceso discreto o continuo, y el tiempo de duración del mismo. — Para instalaciones combinadas, se realizará la suma de las demandas energéticas sobre base diaria o mensual, aplicando factores de simultaneidad si es necesario. 4.2.1.2 Condiciones climáticas Las condiciones climáticas vienen dadas por los siguientes factores:

- la radiación global total en el campo de colectores, - la temperatura ambiente diaria - la temperatura del agua de la red.

Para objeto de este manual podrán utilizarse datos de radiación y temperatura de entidades de reconocido prestigio nacional. A falta de otros datos, se recomienda usar las tablas de radiación publicados por el Observatorio Meteorológico Nacional, o por el Instituto de Geofísica de la UNAM. Los datos de temperatura ambiental se pueden obtener del Instituto Nacional de Estadística Geografía e Informática (INEGI). 4.2.2 Dimensionado básico El dimensionado básico de una instalación, cualquiera que sea su aplicación, deberá realizarse de modo que durante ningún mes del año la energía producida supere el 110% de la demanda de consumo, ni el 100% en no más de tres meses seguidos. Para estos efectos, y para instalaciones de un marcado carácter estacional, no se tomarán en consideración aquellos períodos de tiempo en los cuales la demanda se sitúe un 50% debajo de la media correspondiente al resto del año. En caso de no aplicarse esta restricción, se debe indicar el sistema utilizado para la disipación del exceso de energía producida. En el caso de que se dé la situación de estacionalidad en los consumos indicados anteriormente, deberán tomarse las siguientes medidas de protección de la instalación: – Vaciado parcial del campo de colectores. Esta solución permite evitar el sobrecalentamiento, pero dada la pérdida de parte del fluido del circuito primario, si éste es un anticongelante, deberá ser repuesto por un fluido de características similares, debiendo incluirse este trabajo entre las labores del contrato de mantenimiento.

– Tapado parcial del campo de colectores. En este caso, el colector está aislado del calentamiento producido por la radiación solar y a su vez, evacua los posibles excedentes térmicos residuales a través del fluido del circuito primario (que sigue atravesando el colector).

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– Desvío de los excedentes energéticos a otras aplicaciones existentes o redimensionar la instalación con una disminución del número de colectores. El rendimiento de la instalación se refiere a la producción de la energía solar térmica necesaria para el sistema térmico solar. Para este caso, se definen los conceptos de fracción solar y rendimiento medio estacional o anual de la siguiente forma: a) Fracción solar f = Es / D b) Eficiencia del sistema ηSys = Es / (S * Icol) Donde: Icol = Σ Iglob * Δt c) Coeficiente de rendimiento βSys = Es / Pel Donde: Es [kWh] Energía térmica suministrada por el sistema solar. D [kWh] Demanda Energética o Carga térmica. S [m²] Superficie Colectora o Área de apertura de los colectores. Icol [kWh/m²] Irradiación solar que incide sobre una cierta superficie durante cierto tiempo y por unidad de área. Iglob [W/m²] Irradiación solar recibida por un objeto por unidad de tiempo y por unidad de superficie. Pel [kWh] Energía parásita. El concepto de energía solar suministrada (Es), se refiere a la energía demandada que realmente es satisfecha por la instalación de energía solar. Esto significa que para su cálculo nunca podrá considerarse más de un 100% de aporte solar en un determinado periodo (día, mes o año). Para el cálculo del dimensionado de instalaciones a medida, podrá utilizarse cualquiera de los programas informáticos de dimensionamiento comerciales de uso aceptado y mencionados en la especificación técnica de sistemas térmicos solares del Firco.

Fig. 24 Ejemplo de un programa de dimensionamiento y simulación El programa informático de dimensionamiento especificará, al menos sobre base mensual, los valores medios diarios de la demanda de energía y del aporte solar. Asimismo, el programa informático de dimensionamiento incluirá las prestaciones globales mensuales y anuales definidas por: — La demanda de energía térmica — La energía solar térmica aportada — La fracción solar media anual — El rendimiento medio anual

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La selección de sistemas solares prefabricados se realizará a partir de los resultados de las pruebas de certificación del sistema, obtenidas por medio de un organismo certificador, como se menciona en la especificación técnica del Firco. Independientemente de lo especificado en los párrafos anteriores, en caso de agua caliente sanitaria, hay que tener en cuenta que el sistema solar se debe diseñar y calcular en función de la energía que aporta a lo largo del día, no de la potencia de los colectores solares. Por tanto, se debe prever una acumulación acorde con la demanda y el aporte, al no ser ésta simultánea con la generación. Para esta aplicación, el área total de los colectores tendrá un valor tal que cumpla la condición: V 50 < --- < 180 A Donde A será el área total de los colectores expresada en m

2 y V, el volumen del depósito de

acumulación solar expresado en litros, cuyo valor recomendado es aproximadamente la carga de consumo diaria M: V= M Además, para instalaciones con fracciones solares bajas (definidas más arriba en este mismo punto), se deberá considerar el uso de relaciones V/A pequeñas y para instalaciones con fracciones solares elevadas, habrá que aumentar dicha relación. 4.3 Diseño del sistema de captación (Campo de colectores solares) 4.3.1 Generalidades Los colectores planos con cubierta, de tubos evacuados o de tubos de calor, deberán ser nuevos y estar certificados por algún organismo de certificación nacional o internacional ampliamente reconocido, cuyo logotipo estará impreso en la placa de identificación. Además, deberá existir rastreabilidad con el número de certificado otorgado así como las curvas de rendimiento obtenidas por el citado laboratorio, y el organismo certificador. No se aceptan certificados que vengan en otro idioma distinto al español o al inglés. Sin exclusiones de selección de materiales, se destaca el uso del cobre en la fabricación de los absorbedores para colectores solares, principalmente dada su alta conductividad térmica. La pérdida de carga del colector para un caudal de 1 litro/minuto por m2 será inferior a 1 m c.a. El colector, si este es de placa plana llevará, preferentemente, un orificio de ventilación, de diámetro no inferior a 4 mm., situado en la parte inferior, de forma que puedan eliminarse acumulaciones de agua en el colector. El orificio debe realizarse de manera que el agua pueda drenarse totalmente sin afectar al aislamiento. Cuando se utilicen colectores con absorbedores de aluminio, obligatoriamente se debe usar fluidos de trabajo con un tratamiento inhibidor de los iones de cobre y hierro. En general, dentro de los sistemas térmicos solares, se presentan perdidas de calor en particular en los colectores, debido al proceso de transformación de energía solar a energía térmica. En este sentido y dependiendo de los usos del agua caliente, existen 2 rangos que definirán que tan grandes pueden ser dichas pérdidas. Tomando en cuenta el coeficiente global de pérdidas de los colectores solares, se considerarán dos grupos, dependiendo del rango de temperatura de trabajo: Sistemas solares prefabricados1 Sistemas solares a medida2 — Las instalaciones destinadas exclusivamente a producir agua caliente sanitaria, precalentamiento de agua de procesos agropecuarios intensivos, podrán emplear colectores cuyo coeficiente global de pérdidas esté comprendido entre 9 W/(m2°C) y 4,5 W/(m2°C). En particular, para colectores con cubierta, se exigirá un factor de pérdidas menor a 7 [W/(m2C)]. En ambos grupos, el rendimiento medio anual de la instalación deberá ser mayor al 40%.

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4.3.2 Orientación, inclinación, sombras La orientación e inclinación del sistema de captación y las posibles sombras sobre el mismo, serán tales que las pérdidas respecto al óptimo sean inferiores a los límites de la tabla 2. Se considerarán dos casos: General y superposición de colectores, según se define más adelante. En todos los casos se deben cumplir tres condiciones: Pérdidas por orientación e inclinación, pérdidas por sombreado y pérdidas totales inferiores a los límites estipulados respecto a los valores óptimos. Tabla 2

Orientación e inclinación (OI)

Sombra (S)

Total (OI+S)

General 10 % 5 % 15 %

Superposición 15 % 15 % 30 %

Se considera la dirección sur como orientación óptima y para la inclinación óptima βopt, se elige uno de los valores siguientes, dependiendo del período de utilización: — Consumo constante anual: βopt = Latitud Geográfica — Consumo preferente en invierno: βopt = Latitud Geográfica + 10º — Consumo preferente en verano: βopt = Latitud Geográfica - 10º Se debe evaluar la disminución de prestaciones que se origina al modificar la orientación e inclinación de la superficie de captación, no aceptándose en este concepto la disposición horizontal del colector. Una regla fundamental para conseguir la superposición de las instalaciones solares es la de mantener, dentro de lo posible, la alineación con los ejes principales de la edificación. Para situar una instalación solar correctamente, es necesario conocer los ángulos más importantes de posición del sol y de los colectores:

Fig. 25 Ángulos significativos del colector solar: inclinación (β) y Azimut (ψ) Definiciones: – Ángulo de inclinación, β, definido como el ángulo que forma la superficie de los colectores con el plano horizontal (ver Figura 26). Su valor es 0° para colectores horizontales y 90° para verticales. – Ángulo de azimut, ψ, definido como el ángulo entre la proyección sobre el plano horizontal de la normal a la superficie del colector y el meridiano del lugar (ver Figura 27). Valores típicos son 0° para colectores orientados al sur, +90° para colectores orientados al este y -90° para colectores orientados al oeste.

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Figura 26 Angulo de Inclinación

Figura 27 Angulo de Azimut

Se deberá de efectuar un estudio de perfil de obstáculos, para determinar si la instalación solar sufrirá un sombreado, y definir si este impactará o no al rendimiento de la instalación, tomando en cuenta la trayectoria en la bóveda celeste que el sol sigue a lo largo del año, y la obstrucción que puedan tener los rayos solares con respecto a posibles obstáculos que se pudieran superponer durante su recorrido (árboles, edificios, torres, cerros, etc)

Fig. 28 Diagrama de altura solar con perfil de obstáculos También se deberán de tomar en cuenta las posibles sombras que pudieran efectuarse entre las filas de los colectores de la instalación, por lo que se deberán de calcular las distancias entre filas. Para evitar que las filas precedentes proyecten una sombra excesiva, se deberá de efectuar el siguiente procedimiento: La separación entre líneas de colectores se establece de tal forma que al mediodía solar del día más desfavorable (altura solar mínima) del periodo de utilización, la sombra de la arista superior de una fila de colectores ha de proyectarse, como máximo, sobre la arista inferior de la fila siguiente. En equipos ue se utilicen todo el año o en invierno, el día más desfavorable corresponde al 21 de diciembre (con

Ψ

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respecto al hemisferio norte). En este día la altura solar es mínima, y al mediodía solar tiene el valor siguiente: h0= (90˚ – Latitud del lugar) – 23.5˚ En la figura 2 vemos que la distancia mínima, d, entre filas de colectores es: d= d1 + d2 = z/tanh0 + z/tan α = lsen α/tanh0 + lsen α/tan α Por lo tanto, la formula de la distancia mínima entre hileras de colectores queda así: d= l(sen α/tanh0 + cos α)

Fig. 29 Distancia entre filas de colectores 4.3.3 Conexionado Los colectores se dispondrán en filas constituidas preferentemente por el mismo número de elementos. Las filas de colectores se pueden conectar entre sí en paralelo, en serie o en serie-paralelo. Se debe instalar válvulas de cierre en la entrada y salida de las distintas baterías de colectores y entre las bombas, de manera que puedan utilizarse para aislamiento de estos componentes en labores de mantenimiento, sustitución, entre otros. Dentro de cada fila, los colectores se conectarán en serie o en paralelo. El número de colectores que se pueden conectar en paralelo tendrá en cuenta las limitaciones del fabricante. El número de colectores conexionados en serie no será superior a cinco para evitar bajos rendimientos. Se dispondrá de un sistema para asegurar igual recorrido hidráulico en todas las baterías de colectores. En general, se debe alcanzar un flujo equilibrado mediante el sistema de retorno invertido. Si esto no es posible, se puede controlar el flujo mediante válvulas de equilibrado. Se deberá prestar especial atención en la estanquidad y durabilidad de las conexiones del colector.

Figura 30. Conexión de colectores: a) En serie; b) En paralelo; c) En serie-paralelo.

z

h0

d1 d2

l

α

RAYO

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4.3.4 Estructura de soporte Si el sistema posee una estructura soporte que es montada normalmente en el exterior, el fabricante deberá diseñar dicha estructura para soportar ráfagas de viento de acuerdo a los reglamentos de construcción de la localidad, en caso de no existir dichos reglamentos, se considerará una velocidad de diseño igual al récord máximo reportado para la localidad de acuerdo al Servicio Meteorológico Nacional (SMN), no siendo en ningún caso inferior a 27.78 m/s (100 km/h). El diseño y la construcción de la estructura y el sistema de fijación de colectores, permitirá las necesarias dilataciones térmicas, sin transmitir cargas que puedan afectar a la integridad de los colectores o al circuito hidráulico. Los puntos de sujeción del colector serán suficientes en número, teniendo el área de apoyo y posición relativa adecuada, de forma que no se produzcan flexiones en el colector superiores a las permitidas por el fabricante. Los topes de sujeción de los colectores y la propia estructura no darán sombra sobre estos últimos. Los criterios de construcción así como los materiales empleados en la elaboración de la estructura, deberán cumplir con los lineamientos establecidos en la especificación técnica de sistemas térmicos solares del Firco. 4.4 Diseño del sistema de acumulación térmica solar (Termotanque) 4.4.1 Generalidades Los termotanques para agua caliente sanitaria y las partes de termotanques combinados que estén en contacto con agua potable, deberán cumplir los requisitos establecidos en la especificación técnica de sistemas térmicos solares del Firco y con la norma NOM-020-STPS-2002, Recipientes sujetos a presión y calderas – Funcionamiento – Condiciones de seguridad. Preferentemente, los termotanques serán de configuración vertical y se ubicarán en zonas interiores. Los termotanques se clasifican según 3 criterios fundamentales:

Posición vertical u horizontal.

Sin intercambiador o con intercambiador de calor incorporado, siendo de serpentín o de doble envolvente.

Por el tipo de material empleado

Fig. 31 Clasificación de termotanques En caso de que el termotanque esté directamente conectado con la red de distribución de agua caliente sanitaria, deberá ubicarse un termómetro en un sitio claramente visible por el usuario. Aun cuando los termotanques solares tengan el intercambiador de calor incorporado, se cumplirán los requisitos establecidos para el diseño del sistema de intercambio en el apartado correspondiente de este manual.

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Los termotanques de los sistemas grandes a medida, con un volumen mayor de 20 m3, deberán llevar válvulas de corte u otros sistemas adecuados para cortar flujos al exterior del depósito no intencionados en caso de daños del sistema. Cuando el intercambiador esté incorporado al acumulador, la placa de identificación indicará además, los siguientes datos: – Superficie de intercambio térmico en m2 – Presión máxima de trabajo del circuito primario Cada termotanque vendrá equipado de fábrica con los necesarios empalmes o manguitos de acoplamiento, soldados antes del tratamiento de protección, para las siguientes funciones: – Empalmes roscados para la entrada de agua fría y la salida de agua caliente. – Registro embridado para inspección del interior del termotanque y eventual acoplamiento del serpentín. – Empalmes roscados para la entrada y salida del fluido primario. – Empalmes roscados para accesorios como termómetro y termostato. – Empalmes para el vaciado. Los termotanques vendrán equipados de fábrica con las bocas necesarias, soldadas antes de efectuar el tratamiento de protección interior. El termotanque estará enteramente recubierto con material aislante y es recomendable disponer una protección mecánica en chapa pintada al horno, o lámina de material plástico. Todos los termotanques irán equipados con la protección catódica establecida por el fabricante para garantizar la durabilidad del mismo. Todos los termotanques se protegerán, como mínimo, con lo indicado en el reglamento de aparatos a presión correspondiente. Para objeto de este manual, podrán utilizarse termotanques con las características y tratamiento descritos a continuación: – Termotanques de acero vitrificado – Termotanques de acero con tratamiento epóxíco. – Termotanques de acero inoxidable. 4.4.2 Situación de las conexiones Con objeto de aprovechar al máximo la energía captada y evitar la pérdida de la estratificación de temperatura en los depósitos (ver figura 32), la situación de las tomas para las diferentes conexiones serán las establecidas en los siguientes puntos: Conexión con el circuito primario:

- Conexión directa: La alimentación del agua caliente se ubicará entre el 90% al 100% de la altura en la parte superior del tanque y la toma del agua fría se ubicará en la parte inferior entre el 5% y 10% de la altura del tanque.

- Conexión indirecta mediante un intercambiador térmico: La alimentación del agua caliente estará entre el 10 % y el 50 % de la altura en la parte superior y la toma del agua fría estará ubicada en la parte inferior entre el 5% y el 10% de la altura del tanque.

Conexión con el circuito secundario:

- Conexión directa: La toma del agua caliente se ubicará entre el 90% al 100% de la altura del termotanque, siendo la conexión más alta; y la alimentación con agua fría se realiza en el parte inferior.

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- Conexión indirecta (vía intercambiador): La toma de agua caliente se realizará entre el 90% al 100% y la alimentación con agua fría entre el 50% al 75% de la altura en la parte superior.

- Con el propósito de evitar la pérdida de la estratificación de temperatura, se deberá asegurar que el regreso de agua caliente proveniente de los colectores solares ingrese al termotanque en un punto localizado entre el 50% y 75% de la altura del tanque de almacenamiento, o bien incorporar difusores interiores en el termotanque.

Con el propósito de afectar al mínimo la estratificación de temperaturas, los Termotanques deben tener difusores en la entrada del agua fría de alimentación y deberán estar colocados en la parte inferior del termotanque. Un diseño delgado y cilíndrico del termotanque favorece también una buena estratificación.

Fig.32 Estratificación de la temperatura 4.4.3 Varios acumuladores Cuando sea necesario que el sistema de acumulación solar esté formado por más de un depósito, éstos se conectarán en serie invertida en el circuito de consumo o en paralelo con los circuitos primarios y secundarios equilibrados, tal como se puede ver en la Figura 33. La conexión de los termotanques permitirá la desconexión individual de los mismos sin interrumpir el funcionamiento de la instalación.

Fig. 33. a) Conexión en serie invertida con el circuito de consumo; b) Conexión en paralelo con el circuito secundario equilibrado. 4.4.4 Sistema auxiliar en el termotanque No se permite la conexión de un sistema auxiliar en el termotanque, ya que esto puede suponer una disminución significativa de la eficiencia de la instalación solar, para proporcionar las prestaciones energéticas que se pretenden obtener con este tipo de instalaciones.

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4.5 Diseño del sistema de intercambio térmico (Intercambiador de calor) Un intercambiador térmico transfiere indirectamente la energía térmica absorbida en el conjunto de colectores, del circuito primario al termotanque. Se necesita si se utilizan diferentes fluidos en el circuito primario y secundario como anticongelantes o si los circuitos se manejan a diferentes presiones y/o temperaturas. Especialmente en regiones de agua dura es muy importante separar el circuito primario por medio de un intercambiador para proteger los colectores de depósitos de sales. Si el sistema cuenta con intercambiadores térmicos internos o externos (ver figura 34), se deberá cumplir con lo siguiente: El intercambiador del circuito de colectores incorporado al termotanque estará situado en la parte inferior de este último y podrá ser de tipo sumergido o de doble envolvente. El intercambiador sumergido podrá ser de serpentín o de haz tubular. La relación entre la superficie útil de intercambio del intercambiador incorporado y la superficie total de captación, no será inferior a 0,15.

La potencia P mínima de diseño del intercambiador (en Watts), en función del área A de colectores (en m2) cumplirá la condición:

El intercambiador será de placas de acero inoxidable o cobre, y deberá soportar las temperaturas y presiones máximas de trabajo de la instalación. Se deberá tener especial cuidado en aquellos sistemas en donde se pueda generar corrosión por corrientes galvánicas. El intercambiador térmico podrá ser retirado para reparación o mantenimiento, sin drenado o vaciado del liquido del circuito. Por tanto, se preverán válvulas de corte en todos los orificios del intercambiador, además se recomienda instalar las válvulas de purga de aire y drene necesarias. El diseño del intercambiador de calor permitirá su limpieza utilizando productos líquidos. El fabricante del intercambiador de calor garantizará un factor de ensuciamiento menor al permitido en diseño, dimensionado y cálculo de instalaciones de energía solar térmica.

En regiones con agua dura y temperaturas del fluido de transferencia térmica que excedan los 60°C, se necesita tomar medidas contra incrustación, por ejemplo la ampliación de la superficie del intercambiador y permitir su limpieza. Especialmente intercambiadores de placas y de tubos lisos se prestan para estas condiciones porque son menos propensos a la incrustación. Los tubos de los intercambiadores de calor tipo serpentín sumergido en el depósito, tendrán diámetros interiores inferiores o iguales a una pulgada, para instalaciones por circulación forzada. En instalaciones por termosifón, tendrán un diámetro mínimo de una pulgada. Cualquier intercambiador de calor existente entre el circuito de colectores y el sistema de suministro al consumo, no debería reducir la eficiencia del colector debido a un incremento en la temperatura de funcionamiento de colectores en más de lo que los siguientes criterios especifican: – Cuando la ganancia solar del colector haya llegado al valor máximo posible, la reducción de la eficiencia del colector causada por el intercambiador de calor, no debería exceder el 10% (en valor absoluto). – Si se instala más de un intercambiador de calor, tampoco este valor debería ser excedido por la suma de las reducciones debidas a cada intercambiador. El criterio se aplica también si existe en el sistema un intercambiador de calor en la parte de consumo. – Si en una instalación a medida sólo se usa un intercambiador entre el circuito de colectores y el acumulador, la transferencia de calor del intercambiador de calor por unidad de área de colector no debería ser menor de 40 W/(°K m2). La pérdida de carga de diseño en el intercambiador de calor no será superior a 3 m c.a., tanto en el circuito primario como en el secundario.

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Fig. 34 Diferentes tipos de intercambiadores de calor

4.6 Diseño del circuito hidráulico 4.6.1 Generalidades En la fase de diseño debe concebirse un circuito hidráulico de por sí equilibrado, realizando un apropiado dimensionamiento del diámetro de las tuberías del circuito hidráulico, y/o utilizando el método del retorno inverso. Si no fuera posible, el flujo debe ser controlado por válvulas de equilibrado. En particular, México es un país que posee una gran diversidad de calidad de aguas, las que no se encuentran totalmente normalizadas. Por esta razón, se debe tomar especial precaución al momento de especificar los materiales y condiciones de operación del circuito secundario. 4.6.2 Tuberías El conjunto de tuberías y conexiones deberán cumplir con las siguientes características: En las tuberías del circuito primario podrán utilizarse como materiales cobre o acero inoxidable. Se admiten tuberías de material plástico, como Polipropileno copolímero random (PP-R), Policloruro de vinilo superclorado (CPVC) con protección a la irradiación solar, siempre que tengan la acreditación de que son aptas para esta aplicación.

En el circuito secundario o de servicio de agua caliente sanitaria, podrá utilizarse cobre y acero inoxidable, además de materiales plásticos que soporten la temperatura máxima del circuito como los que

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se mencionan en el párrafo anterior. No se utilizarán tuberías de acero negro para circuitos de agua sanitaria debido a la corrosión y la consiguiente contaminación del agua. Cuando se utilice aluminio en tuberías o accesorios, la velocidad del fluido será inferior a 1,22 m/s y su pH estará comprendido entre 5 y 9. No se permitirá el uso de aluminio en sistemas abiertos o sistemas sin protección catódica. El diámetro de las tuberías se seleccionará de forma que la velocidad de circulación del fluido sea mayor a 0.3 m/s y menor a 2.4 m/s. El dimensionado de las tuberías se realizará de forma que la pérdida de carga unitaria en tuberías nunca sea superior a 40 mm de columna de agua por metro lineal. Con el propósito de evitar pérdidas térmicas, la longitud de las tuberías del sistema deberá ser tan corta como sea posible, evitando al máximo los codos y pérdidas de carga en general. En caso de tuberías al descubierto, éstas deben contar con un aislamiento suficiente, para que la superficie exterior del aislante no tenga una temperatura sustancialmente mayor a la ambiente en ningún momento. El diseño y los materiales deberán ser tales que no exista posibilidad de formación de obturaciones o depósitos de cal en sus circuitos, los que puedan influir drásticamente en el rendimiento del sistema. 4.6.3 Bombas Las bombas podrán ser del tipo en línea, de rotor seco o húmedo, o de bancada. Siempre que sea posible se utilizarán bombas tipo circuladores en línea. En circuitos de agua caliente para usos sanitarios, los materiales de la bomba deberán ser resistentes a la corrosión. Los materiales de la bomba del circuito primario serán compatibles con las mezclas anticongelantes y en general, con el fluido de trabajo utilizado. Las bombas serán resistentes a las averías producidas por efecto de las incrustaciones calizas. Las bombas serán resistentes a la presión máxima del circuito. La bomba se seleccionará de forma que el caudal y la pérdida de carga de diseño se encuentren dentro de la zona de rendimiento óptimo especificado por el fabricante. La presión de la bomba deberá compensar todas las pérdidas de carga del circuito correspondiente. La potencia eléctrica parásita para la bomba no deberá exceder los valores dados en la Tabla 8. Tabla 8. Potencias parásitas admitidas

La potencia máxima de la bomba especificada anteriormente excluye la potencia de las bombas de los sistemas de drenaje con recuperación, que sólo es necesaria para rellenar el sistema después de un drenaje. La bomba permitirá efectuar de forma simple la operación de retiro de aire o purga. Si el circuito de colectores está dotado con una bomba de circulación, la caída de presión se debería mantener aceptablemente baja en todo el circuito. Siempre que sea posible, las bombas en línea se montarán en las zonas más frías del circuito, teniendo en cuenta que no se produzca ningún tipo de cavitación (La cavitación o aspiración en vacío, es un efecto hidrodinámico que se produce cuando el agua o cualquier otro fluido pasa a gran velocidad por una arista afilada, produciendo una descompresión del fluido y un ruido característico), y siempre con el eje de rotación en posición horizontal. En instalaciones con superficies de captación superiores a 50 m2, se montarán dos bombas idénticas en paralelo, dejando una de reserva tanto en el circuito primario como en el secundario. En este caso se

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establecerá el funcionamiento alternativo de las mismas, de forma manual o automática. Las tuberías conectadas a las bombas se soportarán en las inmediaciones de éstas, de forma que no provoquen esfuerzos recíprocos de torsión o flexión. El diámetro de las tuberías de acoplamiento nunca podrá ser inferior al diámetro de la boca de aspiración de la bomba. 4.6.4 Aislamientos

Un elemento fundamental en una instalación de energía solar térmica es el aislamiento de todos los elementos que puedan tener pérdidas caloríficas. En una instalación se emplea el aislamiento en tres lugares bien diferenciados: La parte posterior del colector, las tuberías y el depósito de almacenamiento de agua caliente, o termotanque. El primero, por ser ya proporcionado dentro de los colectores solares, no será mencionado en este manual. La elección de un aislamiento viene determinada por varios factores, entre los que se destacan:

- Bajo coeficiente de conductividad térmica - Precio bajo (incluida la instalación) - Colocación relativamente sencilla - Gama de temperatura adecuada - Ser ignifugo (protección contra el fuego) - No ser corrosivo para las superficies con las que estará en contacto - Ser estable y no enmohecerse - Resistencia mecánica buena - Peso específico reducido

El aislamiento de termotanques cuya superficie sea inferior a 2 m2 tendrá un espesor mínimo de 30 mm; para volúmenes superiores, el espesor mínimo será de 50 mm El espesor del aislamiento del intercambiador de calor no será inferior a 20 mm. Los espesores de aislamiento (expresados en mm.) de tuberías y accesorios situados al interior no serán inferiores a los valores mencionados en la especificación técnica del FIRCO. Para tuberías y accesorios situados al exterior, los valores de la Tabla referida9 se incrementarán en 10 mm. como mínimo. El material aislante se sujetará con medios adecuados, de forma que no pueda desprenderse de las tuberías o accesorios. Cuando el material aislante de tubería y accesorios sea de fibra de vidrio, deberá cubrirse con una protección no inferior a la proporcionada por un recubrimiento de venda y escayola. En los tramos que discurran por el exterior será terminada con pintura asfáltica. El aislamiento no dejará zonas visibles de tuberías o accesorios, quedando únicamente al exterior los elementos que sean necesarios para el buen funcionamiento y operación de los componentes. Para la protección del material aislante situado a la intemperie, se podrá utilizar una cubierta o revestimiento de escayola protegido con pinturas asfálticas, poliéster reforzado con fibra de vidrio o chapa de aluminio. En el caso de depósitos o cambiadores de calor situados a la intemperie, podrán utilizarse forros de telas plásticas. 4.6.5 Válvulas La elección de las válvulas se realizará de acuerdo con la función que desempeñan y las condiciones extremas de funcionamiento (presión y temperatura), siguiendo preferentemente los criterios que a continuación se citan: – Para aislamiento: Válvulas de esfera. – Para equilibrado de circuitos: Válvulas de asiento. – Para vaciado: Válvulas de esfera o de macho. – Para llenado: Válvulas de esfera. – Para purga de aire: Válvulas de esfera o de macho.

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– Para seguridad: Válvulas de resorte. – Para retención: Válvulas de disco de doble compuerta, o de clapeta o especiales para sistemas por termosifón. Para los efectos de este manual, no se permitirá la utilización de válvulas de compuerta. La presión nominal mínima de todo tipo de válvulas y accesorios deberá ser igual o superior a 4 Kg./cm2. Los diámetros libres en los asientos de las válvulas tienen que ser correspondientes con los diámetros nominales de las mismas, y en ningún caso inferior a 12 mm. Las válvulas de seguridad, por su importante función, deben ser capaces de derivar la potencia máxima del colector o grupo de colectores, incluso en forma de vapor, de modo que en ningún caso se sobrepase la máxima presión de trabajo del colector o del sistema. Las válvulas de retención se situarán en la tubería de impulsión de la bomba, entre la boca y el manguito antivibratorio, y en cualquier caso, aguas arriba de la válvula de interceptación. Los purgadores automáticos resistirán la temperatura máxima de trabajo del circuito.

Válvula de seguridad Purgador automático Válvula mezcladora termostática 4.6.6 Tanque de expansión Con el propósito de absorber las dilataciones del agua y las sobrepresiones, los sistemas térmicos solares deberán de equiparse con depósitos o tanques de expansión. La capacidad de este tanque debe ser suficiente para admitir la expansión del agua o de la mezcla anticongelante – agua. Las instalaciones en circuito abierto a la atmosfera se equipan con tanques de expansión abiertos, que se colocan por encima del punto más alto de la instalación. Las instalaciones de energía solar térmica tienden a efectuarse con circuito cerrado, utilizando tanques de expansión cerrados, que presentan ventajas notables respecto a los tanques abiertos. Los tanques de expansión se conectarán preferentemente en la aspiración de la bomba. Cuando no se cumpla el punto anterior, la altura en la que se situarán los tanques de expansión abiertos será tal que asegure el no desbordamiento del fluido y la no introducción de aire en el circuito primario. Es absolutamente necesaria la incorporación de al menos un tanque de expansión en el circuito primario y otro en el circuito secundario. a) Tanques de expansión abiertos Los tanques de expansión abiertos cumplirán los siguientes requisitos:

- Se construirán, soldados o remachados, en todas sus juntas y serán reforzados para evitar deformaciones, cuando su volumen así lo exija.

- El material y tratamiento usados será capaz de resistir la temperatura máxima de trabajo. - El volumen útil se determinará de forma que sea capaz de absorber la expansión completa del

fluido de trabajo entre las temperaturas extremas de funcionamiento. - El nivel mínimo libre de agua del tanque se situará a una altura mínima de 2,5 metros sobre el

punto más alto de la instalación. - Tendrán una salida de rebosamiento. - Cuando se utilicen como sistemas de llenado o de rellenado, dispondrán de una línea de

alimentación automática, mediante sistemas tipo flotador o similar.

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- La salida de rebosamiento se situará de manera que el incremento del volumen de agua antes del rebose sea igual o mayor a un tercio del volumen del tanque. Al mismo tiempo permitirá que, con agua fría, el nivel sea tal que al incrementar la temperatura de agua en el sistema a la temperatura máxima de trabajo, no se produzca derrame de la misma.

- En ningún caso la diferencia de alturas entre el nivel de agua fría en el tanque y el rebosadero puede ser inferior a 3 cm.

- El diámetro del rebosadero será igual o mayor al diámetro de la tubería de llenado. En todo caso, el dimensionado del diámetro del rebosadero asegurará que, con válvulas de flotador totalmente abiertas y una presión de red de 4 Kg./cm2, no se produzca derramamiento de agua.

- La capacidad de aforo de la válvula de flotación, cuando se utilice como sistema de llenado, no será inferior a 5 l/min. En todo caso, el diámetro de la tubería de llenado no será inferior a ½ pulgada o 15 mm

- El flotador del sistema de llenado resistirá, sin deterioro, la temperatura máxima de trabajo durante 48 horas.

b) Tanques de expansión cerrados

Los datos que sirven de base para el dimensionado y la selección del tanque son los siguientes: – Volumen total de agua en la instalación, en litros. – Temperatura mínima de funcionamiento, para la cual se asumirá el valor de 4°C, a la que corresponde la máxima densidad. – Temperatura máxima que pueda alcanzar el agua durante el funcionamiento de la instalación. – Presiones mínima y máxima de servicio, en bar, cuando se trate de vasos cerrados. – Volumen de expansión calculado, en litros. Los cálculos darán como resultado final el volumen total del vaso y la presión nominal PN, que son los datos que definen sus características de funcionamiento. Los vasos de expansión cerrados cumplirán con la norma de Recipientes sujetos a Presión y estarán debidamente tarados. Los tanques de expansión cerrados cumplirán los siguientes requisitos:

- La temperatura extrema del circuito primario a considerar para el dimensionamiento del tanque será, como mínimo, la temperatura de estancamiento del colector.

- Deberá ser capaz de compensar el volumen del medio de transferencia de calor en el grupo de colectores completo, incluyendo todas las tuberías de conexión entre colectores, más un 10%.

- El volumen de dilatación será, como mínimo, igual al 4,3% del volumen total del fluido en el circuito primario.

- Se dimensionarán de manera que la presión mínima en frío en el punto más alto del circuito, no sea inferior a 1,5 Kg./cm2 y la presión máxima en caliente en cualquier punto del circuito no supere la presión máxima de trabajo de los componentes.

- Deberá estar dimensionado de tal forma que, incluso después de una interrupción del suministro de potencia a la bomba de circulación del circuito de colectores, justo cuando la radiación solar sea máxima, se pueda restablecer la operación automáticamente cuando la potencia esté disponible de nuevo.

- Cuando el medio de transferencia de calor pueda evaporarse bajo condiciones de estancamiento, hay que realizar un dimensionado especial del volumen de expansión.

- La tubería de conexión del tanque de expansión no se aislará térmicamente y tendrá volumen suficiente para enfriar el fluido antes de alcanzar el tanque.

4.6.7 Sistema de llenado Los sistemas con tanque de expansión abierto podrán utilizar éste como sistema de llenado. En cambio, los circuitos con tanque de expansión cerrado deben incorporar un sistema de llenado manual o automático que permita llenar el circuito y mantenerlo presurizado. En general, es recomendable la adopción de un sistema de llenado automático con la inclusión de un depósito de recarga u otro

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dispositivo, de forma que nunca se utilice un fluido para el circuito primario cuyas características incumplan este manual. Será obligatorio cuando exista riesgo de congelamiento o cuando la fuente habitual de suministro de agua incumpla las condiciones de pH y pureza requeridas en el apartado “Requisitos generales” del presente manual. En cualquier caso, nunca podrá rellenarse el circuito primario con agua de red si sus características pueden dar lugar a incrustaciones, deposiciones o ataques en el circuito, o si este circuito necesita anticongelante por riesgo de congelamiento o cualquier otro aditivo para su correcto funcionamiento. Las instalaciones que requieran anticongelante deben incluir un sistema que permita el relleno manual del mismo. Para disminuir los riesgos de fallos se evitarán los aportes incontrolados de agua de reposición a los circuitos cerrados y la entrada de aire que pueda aumentar los riesgos de corrosión originados por el oxígeno del aire. Es aconsejable no usar válvulas de llenado automáticas. 4.6.8 Purga de aire El sistema de purga de aire es el elemento encargado de evacuar los gases, generalmente aire, contenidos en el fluido caloportador. En los puntos altos de la salida de los arreglos de colectores y en todos aquellos puntos de la instalación donde pueda quedar aire acumulado, se colocarán sistemas de purga constituidos por botellines de desaireación y purgador manual o automático. El volumen útil del botellín será superior a 100 cm3 (0.1 litros). Este volumen podrá disminuirse si se instala a la salida del circuito solar y antes del intercambiador un desaireador con purgador automático. En general, el trazado del circuito evitará los caminos tortuosos para favorecer el desplazamiento del aire atrapado hacia los puntos altos. Los trazados horizontales de tubería tendrán siempre una pendiente mínima del 1 % en el sentido de circulación. Si el sistema está equipado con líneas de purga, deberán ser colocadas de tal forma que no se puedan helar y no se pueda acumular agua en las líneas. Los orificios de descarga deberán estar dispuestos de tal forma que el vapor o medio de transferencia de calor que salga por las válvulas de seguridad, no cause ningún riesgo a las personas, materiales o medio ambiente. Se evitará el uso de purgadores automáticos cuando se prevea la formación de vapor en el circuito. Los purgadores automáticos deberán soportar, al menos, la temperatura de estancamiento del colector. En el trazado del circuito deberá evitarse, en lo posible, los sifones invertidos; pero cuando se utilicen, se situarán sistemas similares a los descritos en párrafos anteriores en el punto más desfavorable del sifón. 4.6.9 Drenaje Los conductos de drenaje de los arreglos de colectores deben diseñarse, en lo posible, de forma que no puedan congelarse. 4.7 Recomendaciones específicas adicionales para sistemas por circulación natural Es muy importante, en instalaciones que funcionen por circulación natural, el correcto diseño de los distintos componentes y circuitos que integran el sistema, de forma que no se introduzcan grandes pérdidas de carga y se desfavorezca la circulación del fluido por termosifón. Para esto se recomienda prestar atención a: a) El diseño del colector y su conexionado: Preferentemente se instalarán colectores con conductos distribuidores horizontales y sin cambios complejos de dirección de los conductos internos.

b) El trazado de tuberías: Deberá ser de la menor longitud posible, situando el acumulador cercano a los colectores. El diámetro de las tuberías se calculará de forma que corresponda al diámetro normalizado inmediatamente superior al necesario en una instalación equivalente con circulación forzada. c) El sistema de acumulación: Depósitos situados por encima del arreglo de colectores favorecen la circulación natural. En caso de que la acumulación esté situada por debajo del arreglo de colectores, es

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muy importante utilizar algún tipo de dispositivo que, sin introducir pérdidas de carga adicionales de consideración, evite el flujo inverso no intencionado. d) Válvulas de Seguridad: Es imprescindible la incorporación de válvulas de seguridad tanto de presión como de temperatura en los circuitos. 4.8 Recomendaciones específicas adicionales para sistemas directos Con la documentación del sistema, se deberá aportar un certificado de los análisis de agua de la empresa de abastecimiento, en el cual sea posible verificar que se cumple con lo especificado en el apartado “Requisitos generales” del presente manual. En este caso, el usuario debe utilizar el agua que provenga de la fuente de abastecimiento referida, no empleando por ningún motivo la procedente de otros suministros, tales como pozos. En el caso de que no esté previsto el suministro por parte de la empresa de abastecimiento y se utilicen otras fuentes, se realizarán las mediciones correspondientes para comprobar que cumple con lo especificado en el apartado “Requisitos generales”, aportando en la documentación el certificado correspondiente. En este caso, el usuario debe comprometerse a utilizar el agua que provenga de la fuente de abastecimiento referida, no empleando por ningún motivo la procedente de otros suministros. En el caso que no se disponga de una fuente de suministro que cumpla con lo especificado sobre el fluido de trabajo en el apartado “Requisitos generales”, se incorporará un equipo de tratamiento de agua. En este caso, el usuario debe mantener el equipo siempre en perfectas condiciones de utilización, para así respetar los parámetros de calidad de agua del presente manual. En el manual de instrucciones se indicará las condiciones del agua para el buen funcionamiento de la instalación. No podrán instalarse sistemas directos en zonas con riesgo de congelamiento. Siempre que se opte por un sistema directo se aportará documentación, obtenida en el Observatorio Meteorológico Nacional, el INEGI u otra entidad similar, donde se demuestre que la zona donde se va a realizar la instalación no tiene riesgo de congelamiento. 4.9 Diseño del sistema de energía auxiliar Para asegurar la continuidad en el abastecimiento de la demanda térmica, las instalaciones de energía solar deben disponer de un sistema de energía auxiliar. Por razones de eficiencia energética, entre otras, se desaconseja la utilización de energía eléctrica por efecto Joule (calentamiento de un conductor eléctrico) como fuente auxiliar, especialmente en los casos de altos consumos y fracciones solares anuales bajas. Queda prohibido el uso de sistemas de energía auxiliar en el circuito primario de colectores. El diseño del sistema de energía auxiliar se realizará en función de la aplicación (o aplicaciones) de la instalación, de manera que sólo entre en funcionamiento cuando sea estrictamente necesario y que se aproveche lo máximo posible la energía extraída del campo de captación solar. Para ello se seguirán los siguientes criterios: 1. Para pequeñas cargas de consumo, se recomienda usar un sistema de energía auxiliar en línea, siendo para estos casos los sistemas de gas modulantes en temperatura los más idóneos.

2. La documentación que se entregará al usuario deberá contener instrucciones claras de operación del sistema auxiliar. 3. No se recomienda la conexión de un retomo desde el acumulador de energía auxiliar al termotanque, salvo que existan períodos de bajo consumo estacionales en los que se prevea elevadas temperaturas en este último. La instalación térmica deberá efectuarse de modo que en ningún caso se introduzca en el termotanque energía procedente de la fuente auxiliar. 4. Para la preparación de agua caliente sanitaria, se permitirá la conexión del sistema de energía auxiliar en paralelo con la instalación solar cuando se cumplan los siguientes requisitos:

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— Que exista previamente un sistema de energía auxiliar constituido por uno o varios calentadores instantáneos no modulantes y sin que sea posible regular la temperatura de salida del agua. — Que exista una preinstalación solar que impida o dificulte el conexionado en serie. La conmutación de sistemas (solar y auxiliar) será fácilmente accesible. Para A.C.S., el sistema de aporte de energía auxiliar con acumulación o en línea siempre dispondrá de un termostato de control sobre la temperatura de preparación, que en condiciones normales de funcionamiento permitirá cumplir con el. Este punto no será de aplicación en los calentadores instantáneos de gas no modulantes. Cuando el sistema de energía auxiliar sea eléctrico, la potencia correspondiente será inferior a 300 W por cada metro cuadrado de superficie colectora. Para instalaciones de tamaño inferior a 5 m2, la potencia podrá ser de 1500 W. 4.10 Diseño del sistema eléctrico y de control El diseño del sistema de control asegurará el correcto funcionamiento de las instalaciones, procurando obtener un buen aprovechamiento de la energía solar captada y asegurando un uso adecuado de la energía auxiliar. El sistema de regulación y control comprende los siguientes sistemas: 1. Control de funcionamiento del circuito primario y secundario (si existe).

2. Sistemas de protección y seguridad de las instalaciones contra sobrecalentamientos, congelamiento, etc. El sistema de control asegurará que en ningún caso se alcancen temperaturas superiores a las máximas soportadas por los materiales, componentes y tratamientos de los circuitos. Con independencia de que realice otras funciones, el sistema de control se realizará por control diferencial de temperaturas, mediante un dispositivo electrónico (módulo de control diferencial, en los planos usualmente representado por las siglas MCD), que compare la temperatura de colectores con la temperatura de acumulación o retorno.

Control diferencial y puntos de conexión de sensores El sistema de control actuará y estará ajustado de manera que las bombas no estén en marcha cuando la diferencia de temperaturas sea menor de 2°C y no estén paradas cuando la diferencia sea mayor de 7°C. La diferencia de temperaturas entre los puntos de arranque y de parada de termostato diferencial no será menor a 2°C. De esta forma, el funcionamiento de la parte solar de una instalación se optimiza. El sistema de control asegurará que en ningún punto la temperatura del fluido de trabajo, descienda por debajo de una temperatura de tres grados, superior a la de congelación del fluido. Las instalaciones con varias aplicaciones deberán ir dotadas con un sistema individual para seleccionar la puesta en marcha de cada una de ellas, complementado con otro que regule la aportación de energía a la misma. Esto se

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puede realizar por control de temperatura o caudal actuando sobre una válvula de reparto, de tres vías todo o nada, bombas de circulación, o por combinación de varios mecanismos. Las sondas de temperatura para el control diferencial se colocarán en la parte superior de los colectores, de forma que representen la máxima temperatura del circuito de captación. Cuando exista, el sensor de temperatura de la acumulación (termotanque) se colocará preferentemente en la parte inferior, en una zona no influenciada por la circulación del circuito secundario o por el calentamiento del intercambiador si éste fuera incorporado. El sistema eléctrico y de control cumplirá con la norma NOM-001-SEDE-1999 en todos aquellos puntos que sean de aplicación. Los tableros de cargas serán diseñados siguiendo los requisitos de estas especificaciones y se construirán de acuerdo con la norma NOM-001-SEDE-1999. El usuario estará protegido contra posibles contactos directos e indirectos y riesgos de descarga eléctrica. El tiempo mínimo entre fallos especificados por el fabricante del sistema de control diferencial, no debe ser inferior a 7000 horas. Los sensores de temperaturas soportarán las máximas temperaturas previstas en el lugar en que se ubiquen. Deberán soportar, sin alteraciones de más de 1°C, las siguientes temperaturas en función de la aplicación: – Agua Caliente Sanitaria: 100°C. – Usos en procesos agropecuarios intensivos: En función de la temperatura de uso. La localización e instalación de los sensores de temperatura deberá asegurar un buen contacto térmico con la parte en la cual hay que medir la misma. Para conseguirlo en el caso de las de inmersión, se instalarán en contracorriente con el fluido. Los sensores de temperatura deberán estar aislados contra la influencia de las condiciones ambientales que le rodean. La ubicación de las sondas debe realizarse de modo que éstas midan exactamente las temperaturas que se desean controlar, instalándose los sensores en el interior de vainas, y evitándose las tuberías separadas de la salida de los colectores y las zonas de estancamiento en los depósitos. Preferentemente las sondas serán de inmersión. Se tendrá especial cuidado en asegurar una adecuada unión entre las sondas de contactos y la superficie metálica. 4.11 Diseño del sistema de monitorización Para el caso de todas las instalaciones térmicas solares, se deberá disponer al menos de un sistema analógico de medida local que indique y registre como mínimo las siguientes variables: Opción 1: — Temperatura de entrada de agua fría de red — Temperatura de salida del termotanque — Caudal de agua fría de red Opción 2: — Temperatura inferior del termotanque — Temperatura de colectores — Caudal por el circuito primario El tratamiento (cálculo) de los datos proporcionará, al menos, la energía solar térmica acumulada a lo largo del tiempo. El sistema de monitorización realizará la adquisición de datos, al menos, con la siguiente frecuencia: – Toma de medidas o estados de funcionamiento: cada minuto. – Cálculo de medias de valores y registro: cada 10 minutos. – Tiempo de almacenamiento de datos registrados: mínimo 1 año.

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Las variables analógicas que deben ser medidas por el sistema de monitorización serán seis como mínimo; entre las cuales deberán estar las cuatro siguientes: – Temperatura de entrada de agua fría – Temperatura de suministro de agua caliente solar – Temperatura de suministro de agua caliente a consumo – Caudal de agua de consumo El sistema de monitorización registrará, con la misma frecuencia, el estado de funcionamiento de las bombas de circulación de primario y secundario, la actuación de las limitaciones por máxima o mínima, y el funcionamiento del sistema de energía auxiliar. Opcionalmente, el sistema de monitorización medirá, además, las siguientes variables: – Temperatura de entrada a colectores – Temperatura de salida de colectores – Temperatura de entrada secundaria – Temperatura de salida secundaria – Radiación global sobre plano de colectores – Temperatura ambiente exterior – Presión de agua en circuito primario – Temperatura fría del termotanque – Temperatura caliente del termotanque – Temperaturas de salidas de varios grupos de colectores – Variables que permitan el conocimiento del consumo energético del sistema auxiliar El tratamiento de los datos medidos proporcionará, al menos, los siguientes resultados: – Temperatura media de suministro de agua caliente a consumo – Temperatura media de suministro de agua caliente solar – Demanda de energía térmica diaria – Energía solar térmica aportada – Energía auxiliar consumida – Fracción solar media – Consumos propios de la instalación (bombas, controles, etc.) Con los datos registrados, se procederá al análisis de resultados y evaluación de las prestaciones diarias de la instalación. Estos datos quedarán archivados en un registro histórico de prestaciones, que será responsabilidad del productor su preservación y dar el acceso al personal de Firco que así lo solicite; mientras que la recolección organización y presentación de los datos será responsabilidad del personal de Firco de las gerencias estatales. 4.12 Equipos de medida Medida de temperatura Las medidas de temperatura se realizarán mediante sensores de temperatura. La medida de la diferencia de temperatura entre dos puntos del fluido de trabajo, se realizará mediante los citados sensores de temperatura, debidamente conectados, para obtener de forma directa la lectura diferencial. Estos sensores son generalmente del tipo termistor PTC, o del tipo denominado resistencia metálica, principalmente hechas de platino.

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En lo referente a la colocación de las sondas, han de ser preferentemente de inmersión y situadas a una distancia máxima de 5 cm. del fluido cuya temperatura se pretende medir. Las vainas destinadas a alojar las sondas de temperatura, deben introducirse en las tuberías siempre en contracorriente y en un lugar donde se creen turbulencias.

Posición de sensores (sondas) en el campo de captadores Medida de caudal La medida de caudales de líquidos se realizará mediante medidores de caudal, o también llamado caudalímetro, que es un dispositivo útil para conocer con precisión en cada momento el caudal circulante en un circuito. Los Caudalímetros pueden ser de los siguientes tipos:

- De turbina, - medidor de flujo magnético, - medidor de flujo de desplazamiento positivo - o por procedimientos gravimétricos.

Independientemente del tipo de caudalímetro utilizado, la precisión deberá ser igual o superior a ± 3 % en todos los casos. Cuando exista un sistema de regulación exterior, éste estará precintado y protegido contra intervenciones fraudulentas. Se suministrarán los siguientes datos dentro de la Memoria de Diseño o Proyecto, que deberán ser facilitados por el fabricante: – Calibre del contador

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– Temperatura máxima del fluido – Caudales: – En servicio continuo – Máximo (durante algunos minutos) – Mínimo (con precisión mínima del 5 %) – De arranque – Indicación mínima de la esfera – Capacidad máxima de totalización – Presión máxima de trabajo – Dimensiones – Diámetro y tipo de las conexiones – Pérdida de carga en función del caudal Cuando exista, el medidor de caudal se ubicará en la entrada de agua fría del termotanque. Medida de energía

Los contadores de energía térmica estarán constituidos por los siguientes elementos: – Contador de caudal de agua, descrito anteriormente – Dos sondas de temperatura – Microprocesador electrónico, montado en la parte superior del contador o separado En función de la ubicación de las dos sondas de temperatura, se medirá la energía aportada por la instalación solar o por el sistema auxiliar. En el primer caso, una sonda de temperatura se situará en la entrada del agua fría del termotanque y otra en la salida del agua caliente del mismo. Para medir el aporte de energía auxiliar, las sondas de temperatura se situarán en la entrada y salida del sistema auxiliar. El microprocesador podrá estar alimentado por la red eléctrica o mediante pilas, con una duración de servicio mínima de 3 años. En todo caso, se deberá asegurar que el contador almacene los valores de la energía generada y que estos datos estén disponibles para los técnicos que realicen las extracciones de datos, con una vigencia de anual. El microprocesador multiplicará la diferencia de ambas temperaturas por el caudal instantáneo de agua y su peso específico. La integración en el tiempo de estas cantidades proporcionará la cantidad de energía aportada. V: CONDICIONES GENERALES DE MONTAJE 5.1 Generalidades La instalación se construirá en su totalidad utilizando materiales y procedimientos de ejecución que garanticen las exigencias del servicio, durabilidad, salubridad y mantenimiento. Se tendrán en cuenta las especificaciones dadas por los fabricantes de cada uno de los componentes. Para efectos de las especificaciones de montaje de la instalación, éstas se complementarán con la aplicación de las reglamentaciones de construcción vigentes en la localidad donde tengan competencia en cada caso. Independientemente del tamaño de la instalación térmica solar, siempre se deberá prestar atención a las medidas de seguridad más elementales. Por lo anterior, se recomienda:

- Tomar todas las medidas de seguridad en el montaje. - Usar siempre el equipo de protección personal en el sitio de la instalación, tales como guantes,

zapatos de seguridad, casco, arnés para trabajos en altura, etc. - Tener siempre extremo cuidado cuando se trabaje sobre un tejado o a alturas elevadas. - Evitar peligros tales como cables eléctricos o tejas y/o ladrillos sueltos. - Es recomendable desconectar la corriente eléctrica en el área de instalación.

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- Cumplir siempre los requisitos de seguridad del agronegocio, así como la de los establecidos por la Secretaría del Trabajo y Previsión Social de la localidad donde se está instalando el equipo.

Cumplimiento de los requerimientos de seguridad en la instalación Es responsabilidad del proveedor comprobar que el edificio reúna las condiciones necesarias para soportar la instalación, indicándolo expresamente en la documentación. Es responsabilidad del proveedor el comprobar la calidad de los materiales y agua utilizados, cuidando que se ajusten a lo especificado en este manual, y el evitar el uso de materiales incompatibles entre sí. El proveedor será responsable de la vigilancia de sus materiales durante el almacenaje y el montaje, hasta la recepción del sistema. Las aperturas de conexión de todos los aparatos y máquinas deberán estar convenientemente protegidas durante el transporte, el almacenamiento y el montaje, hasta tanto no se proceda a su unión, por medio de elementos de taponamiento de forma y resistencia adecuada, para evitar así la entrada de cuerpos extraños y suciedades dentro del aparato. Especial cuidado se debe tener con materiales frágiles y delicados, como, mecanismos y equipos de medida, entre otros, que deberán quedar debidamente protegidos. Durante el montaje, el proveedor deberá evacuar de la obra todos los materiales sobrantes de trabajos efectuados con anterioridad, en particular, retazos de conducciones y cables. Asimismo, al final de la obra, deberán limpiar perfectamente todos los equipos (colectores, acumuladores, etc.), tableros eléctricos e instrumentos de medida, entre otros, dejándolos en perfecto estado. Antes de su colocación, todas las canalizaciones deberán reconocerse y limpiarse de cualquier cuerpo extraño, como rebabas, óxidos y suciedades, entre otros. La alineación de las canalizaciones en uniones y cambios de dirección se realizará con los correspondientes accesorios y/o cajas, centrando los ejes de las canalizaciones con los de las piezas especiales, sin tener que recurrir a forzar la canalización. En las partes dañadas por roces en los equipos, producidos durante el traslado o el montaje, el proveedor aplicará pintura rica en zinc u otro material equivalente. La instalación de los equipos, válvulas y purgadores permitirá su posterior acceso a las mismas para efectos de su mantenimiento, reparación o desmontaje. Una vez instalados, se procurará que las placas de características de los equipos sean visibles. Todos los elementos metálicos que no estén debidamente protegidos contra la oxidación por el fabricante, serán recubiertos con dos manos de pintura antioxidante. Todos los equipos y circuitos podrán vaciarse total o parcialmente, realizándose este procedimiento desde los puntos más bajos de la instalación. Las conexiones entre los puntos de vaciado y desagües se realizarán de forma que el paso del agua quede perfectamente visible. Los botellines de purga estarán siempre en lugares accesibles y, siempre que sea posible, visibles.

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5.2 Montaje de estructura soporte y colectores Si los colectores son instalados en los tejados de edificios, deberá asegurarse la estanquidad en los puntos de anclaje.

Estanquidad en los puntos de anclaje

La instalación permitirá el acceso a los colectores de forma que su desmontaje sea posible en caso de rotura, pudiendo desmontar cada colector, o parte de él, con el mínimo de actuaciones sobre los demás. Las tuberías flexibles se conectarán a los colectores utilizando, preferentemente, accesorios para mangueras flexibles. Cuando se monten tuberías flexibles se evitará que queden retorcidas y que se produzcan radios de curvatura superiores a los especificados por el fabricante. El proveedor evitará que los colectores queden expuestos al sol por períodos prolongados durante el montaje. En este período las conexiones del colector deben estar abiertas a la atmósfera, pero impidiendo la entrada de suciedad. Terminado el montaje, durante el tiempo previo al arranque de la instalación, el proveedor procederá a tapar los colectores si se prevé que éste pueda prolongarse. 5.3 Montaje de Termotanque La estructura soporte para los termotanques y su fijación se realizará según la normativa vigente. La estructura soporte y su fijación para termotanques de más de 1000 litros situados en cubiertas o pisos, deberá ser diseñada por un profesional competente. La ubicación de los acumuladores y sus estructuras de sujeción, cuando se sitúen en cubiertas de piso, deben tomar en cuenta las características de la edificación; para termotanques de más de 300 litros. Se deberá asegurar que existirá el suficiente espacio rodeando al termotanque, de tal forma que permita efectuar labores de inspección y mantenimiento. 5.4 Montaje de intercambiador Se tendrá en cuenta la accesibilidad del intercambiador cuando éste sea externo al termotanque, para operaciones de sustitución o reparación.

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Montaje del intercambiador y tanque de expansión en lugar accesible

5.5 Montaje de bomba Las bombas en línea se instalarán con el eje de rotación horizontal y con espacio suficiente para que el conjunto motor-rodete pueda ser fácilmente desmontado. El acoplamiento de una bomba en línea con la tubería podrá ser de tipo roscado hasta el diámetro DN 32. El diámetro de las tuberías de acoplamiento no podrá ser nunca inferior al diámetro de la boca de aspiración de la bomba. Las tuberías conectadas a las bombas en línea se soportarán en las inmediaciones de las bombas, de manera que no provoquen esfuerzos recíprocos. La conexión de las tuberías a las bombas no podrá provocar esfuerzos recíprocos (se utilizarán manguitos antivibratorios cuando la potencia de accionamiento sea superior a 700 W). Todas las bombas estarán dotadas de tomas para la medición de presiones en aspiración e impulsión. 5.6 Montaje de tuberías y accesorios Antes del montaje, deberá comprobarse que las tuberías no estén rotas, fisuradas, dobladas, aplastadas, oxidadas o dañadas de cualquier manera. Se almacenarán en lugares donde estén protegidas contra los agentes atmosféricos. En su manipulación deben evitarse roces, rodaduras y arrastres que podrían dañar la resistencia mecánica, las superficies roscadas de los extremos o las protecciones anti-corrosión. Las piezas especiales, manguitos y gomas de estanquidad, entre otros, se guardarán en locales cerrados. Las tuberías serán instaladas de forma ordenada, utilizando fundamentalmente tres ejes perpendiculares entre sí y paralelos a elementos estructurales del edificio, salvo las pendientes que deban darse. Las tuberías se instalarán lo más próximas posible a las caras de pared o elementos estructurales, dejando el espacio suficiente para manipular el aislamiento y los accesorios. En cualquier caso, la distancia mínima de las tuberías o sus accesorios a elementos estructurales será de 5 cm. Las tuberías correrán siempre por debajo de canalizaciones eléctricas que crucen o corran paralelamente. Las tuberías no se instalarán nunca encima de equipos eléctricos como tableros o motores. No se permitirá la instalación de tuberías en huecos y salas de máquinas de ascensores, centros de transformación, chimeneas y conductos de climatización o ventilación. Las conexiones de las tuberías a los componentes se realizarán de forma que no se transmitan esfuerzos mecánicos. Las conexiones de componentes al circuito deben ser fácilmente desmontables por bridas (Accesorios para conectar tuberías con equipos como bombas, intercambiadores de calor, calderas, tanques, etc. u otros accesorios como codos, válvulas, etc.) o racores, con el fin de facilitar su sustitución o reparación. Los cambios de sección en tuberías horizontales se realizarán de forma tal que se evite la formación de bolsas de aire. Para evitar la formación de bolsas de aire, los tramos horizontales de tubería se montarán siempre con una pendiente ascendente, en el sentido de circulación, del 1%. Se facilitarán las dilataciones de tuberías utilizando los cambios de dirección o dilatadores axiales. En ningún caso se permitirá ningún tipo de soldadura en tuberías galvanizadas. Las uniones de tuberías de cobre se realizarán mediante manguitos soldados por capilaridad.

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Durante el montaje de las tuberías se evitarán en los cortes para la unión de tuberías, las rebabas y escorias. Los sistemas de seguridad y expansión se conectarán de forma que se evite cualquier acumulación de suciedad o impurezas. Las dilataciones que sufren las tuberías al variar la temperatura del fluido, deben compensarse a fin de evitar roturas en los puntos más débiles, que suelen ser las uniones entre tuberías y aparatos, donde suelen concentrarse los esfuerzos de dilatación y contracción. En las salas de máquinas se aprovecharán los frecuentes cambios de dirección, para que la red de tuberías tenga la suficiente flexibilidad y pueda soportar las variaciones de longitud. En los trazados de tuberías de gran longitud, horizontales o verticales, se compensarán los movimientos de tuberías mediante dilatadores axiales. 5.7 Montaje de aislamiento El aislamiento no podrá quedar interrumpido al atravesar elementos estructurales del edificio. El manguito pasamuros deberá tener las dimensiones suficientes para que pase la conducción con su aislamiento, con una holgura máxima de 3 cm. Tampoco se permitirá la interrupción del aislamiento térmico en los soportes de las conducciones, que podrán estar o no completamente envueltos por el material aislante. El puente térmico constituido por el mismo soporte deberá quedar interrumpido por la interposición de un material elástico (goma, fieltro, etc.) entre el mismo y la conducción. Después de la instalación del aislamiento térmico, los instrumentos de medida y de control, así como válvulas de desagües, volante, etc., deberán quedar visibles y accesibles. 5.8 Montaje de contadores Se instalarán siempre entre dos válvulas de corte para facilitar su desmontaje. El proveedor deberá prever algún sistema (“ by-pass” o carrete de tubería), que permita el funcionamiento de la instalación, aunque el contador sea desmontado para calibración o mantenimiento. Cuando el agua pueda arrastrar partículas sólidas en suspensión, se instalará un filtro de malla fina antes del contador, del tamiz adecuado.

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ANEXOS ANEXO I: Definiciones Absorbedor: Componente de un colector solar cuya función es absorber la energía radiante y transferirla en forma de calor a un fluido. Aire ambiente: Aire (tanto interior como exterior) que envuelve a un acumulador de energía térmica, a un colector solar o a cualquier objeto que se esté considerando. Almacenamiento estacional: Es el que se produce o realiza durante una estación o parte del año. Apertura: Superficie a través de la cual la radiación solar no concentrada es admitida en el colector. Área de apertura: Es la máxima proyección plana de la superficie del colector transparente expuesta a la radiación solar incidente no concentrada. Área total: Área máxima proyectada por el colector completo, excluyendo cualquier medio de soporte y acoplamiento de los tubos expuesta. Bomba de circulación: Dispositivo electromecánico que produce la circulación forzada del fluido a través de un circuito. Carcasa: Es el componente del colector que conforma su superficie exterior, fija la cubierta, contiene y protege a los restantes componentes del colector y soporta los anclajes del mismo. Circuito primario: Circuito del que forman parte los colectores y las tuberías que los unen, en el cual el fluido recoge la energía solar y la transmite. Circuito secundario: Circuito en el que se recoge la energía transferida del circuito primario para ser distribuida a los puntos de consumo. Circuito de consumo: Circuito por el que circula agua de consumo. Colector solar térmico: Dispositivo diseñado para absorber la radiación solar y transmitir la energía térmica así producida a un fluido de trabajo que circula por su interior. Colector solar de líquido: Colector solar que utiliza un líquido como fluido de trabajo. Colector solar de aire: Colector solar que utiliza aire como fluido de trabajo. Colector solar plano: Colector solar sin concentración cuya superficie absorbedora es sensiblemente plana. Colector sin cubierta: Colector solar sin cubierta sobre el absorbedor. Colector de concentración: Colector solar que utiliza reflectores, lentes u otros elementos ópticos para redireccionar y concentrar sobre el absorbedor la radiación solar que atraviesa la apertura. Colector de vacío: Colector en el que se ha realizado el vacío en el espacio entre absorbedor y cubierta. Colector de tubos de vacío: Colector de vacío que utiliza un tubo transparente (normalmente de cristal), donde se ha realizado el vacío entre la pared del tubo y el absorbedor. Controlador anti-hielo: Dispositivo que impide la congelación del fluido de trabajo. Controlador diferencial de temperaturas: Dispositivo electrónico que comanda distintos elementos eléctricos de la instalación (bombas, electro válvulas, etc.) en función, principalmente, de las temperaturas en distintos puntos de dicha instalación. Cubierta: Elemento o elementos transparentes (o translúcidos), que cubren el absorbedor para reducir las pérdidas de calor y protegerlo de la intemperie. Fluido de transferencia de calor o fluido de trabajo: Es el fluido encargado de recoger y transmitir la energía captada por el absorbedor. Instalaciones abiertas: Instalaciones en las que el circuito primario está comunicado de forma permanente con la atmósfera. Instalaciones cerradas: Instalaciones en las que el circuito primario no tiene comunicación directa con la atmósfera. Instalaciones de sistema directo: Instalaciones en las que el fluido de trabajo que pasa por los colectores es a la vez el agua de consumo. Instalaciones de sistema indirecto: Instalaciones en las que el fluido de trabajo se mantiene en un circuito separado, sin posibilidad de comunicarse con el circuito de consumo. Instalaciones por termosifón: Instalaciones en las que el fluido de trabajo circula por convección libre. Instalación con circulación forzada: Instalación equipada con dispositivos que provocan la circulación forzada del fluido de trabajo. Intercambiador de calor: Dispositivo en el que se produce la transferencia de energía del circuito primario al circuito secundario.

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Irradiancia solar: Potencia radiante incidente por unidad de superficie sobre un plano dado. Se expresa en W/m2. Irradiancia solar directa: Cociente entre el flujo radiante recibido en una superficie plana dada, procedente de un pequeño ángulo sólido centrado en el disco solar, y el área de dicha superficie. Si el plano es perpendicular al eje del ángulo sólido, la irradiancia solar recibida se llama directa normal. Se expresa en W/m2. Irradiancia solar difusa: Irradiancia de la radiación solar difusa sobre una superficie receptora plana. Hay que especificar la inclinación y el azimut de la superficie receptora. Irradiancia solar reflejada: La radiación por unidad de tiempo y unidad de área que, procedente de la reflexión de la radiación solar en el suelo y otros objetos, incide sobre una superficie. Irradiación: Energía incidente por unidad de superficie sobre un plano dado, obtenida por integración de la irradiancia durante un intervalo de tiempo dado, normalmente una hora o un día. Se expresa en MJ/m2 o kWh/m2. Junta de cubierta: Es un elemento cuya función es asegurar la estanquidad de la unión cubierta-carcasa. Materiales aislantes: Son aquellos materiales de bajo coeficiente de conductividad térmica, cuyo empleo en el colector solar tiene por objeto reducir las pérdidas de calor por la parte posterior y laterales. Placa absorbente: Absorbedor cuya superficie es sensiblemente plana. Purgador de aire: Dispositivo que permite la salida del aire acumulado en el circuito. Puede ser manual o automático. Radiación solar: Energía procedente del sol en forma de ondas electromagnéticas. Radiación solar directa: Radiación solar incidente sobre un plano dado, procedente de un pequeño ángulo sólido centrado en el disco solar. Radiación solar hemisférica: Radiación solar incidente en una superficie plana dada, recibida desde un ángulo sólido de 2_ sr (del hemisferio situado por encima de la superficie). Hay que especificar la inclinación y azimut de la superficie receptora. Radiación solar difusa: Radiación solar hemisférica menos la radiación solar directa. Radiación solar global: Radiación solar hemisférica recibida en un plano horizontal. Sistema solar prefabricado: Sistema de energía solar para los fines de preparación sólo de agua caliente, ya sea como un sistema compacto o como un sistema partido. Consiste bien en un sistema integrado o bien un conjunto y configuración uniformes de componentes. Se produce bajo condiciones que se presumen uniformes y ofrecidas a la venta bajo un solo nombre comercial. Un solo sistema puede ser ensayado como un todo en un laboratorio, dando lugar a resultados que representan sistemas con la misma marca comercial, configuración, componentes y dimensiones. Sistemas de energía auxiliar conectados en serie con el sistema solar prefabricado no se consideran partes del mismo. Sistema compacto: Equipo solar prefabricado cuyos elementos se encuentran montados en una sola unidad, aunque físicamente pueden estar diferenciados. Sistema partido: Equipo solar prefabricado cuyos elementos principales (captación y acumulación), se pueden encontrar a una distancia física relevante. Sistema integrado: Equipo solar prefabricado cuyos elementos principales (captación y acumulación) constituyen un único componente y no es posible diferenciarlos físicamente. Tanque de expansión: Dispositivo que permite absorber las variaciones de volumen y presión en un circuito cerrado producidas por las variaciones de temperatura del fluido circulante. Puede ser abierto o cerrado, según esté o no en comunicación con la atmósfera. Temperatura de estancamiento del colector: Corresponde a la máxima temperatura del fluido que se obtiene cuando, sometido el colector a altos niveles de radiación y temperatura ambiente, y siendo la velocidad del viento despreciable, no existe circulación en el colector y se alcanzan condiciones cuasi-estacionarias. Termostato de seguridad: Dispositivo utilizado para detectar la temperatura máxima admisible del fluido de trabajo en algún punto de la instalación. Termotanque o depósito solar: Depósito en el que se acumula el agua calentada por energía solar. Válvula de seguridad: Dispositivo que limita la presión máxima del circuito. Válvula anti-retorno: Dispositivo que evita el paso de fluido en un sentido.

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MANUAL PARA LA EVALUACIÓN DE OFERTAS TECNICO

ECONOMICAS DE SISTEMAS TÉRMICOS SOLARES

Tabla de Contenido

INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................... liii

Objetivo .............................................................................................................................. liii

Recomendaciones ............................................................................................................. liii

Especificaciones de partes y componentes .................................................................... liii

Evaluación de la oferta técnica del sistema térmico solar sobre diseño ............................. lv

Cobertura solar ................................................................................................................... lv

Evaluación de la memoria de cálculo ............................................................................... lvi

Cálculo del área captadora ........................................................................................ lvi

Dimensión del termotanque ..................................................................................... lvii

Potencia de la bomba .............................................................................................. lviii

Intercambiador ........................................................................................................... lix

Tubería ......................................................................................................................... lx

Aislamiento ................................................................................................................. lxi

Sistema convencional de energía ............................................................................. lxi

Estructura y soporte ................................................................................................. lxii

Sistemas cerrados ................................................................................................... lxiii

Evaluación de la lista de componentes del sistema ...................................................... lxiv

Evaluación del sistema de control .................................................................................. lxiv

Evaluación del sistema de seguridad y protección contra heladas .............................. lxv

Evaluación de la instalación ........................................................................................... lxvi

Evaluación del cronograma de implementación .......................................................... lxvii

Evaluación del programa de mantenimiento ................................................................ lxvii

Evaluación de las condiciones de la garantía .............................................................. lxviii

Evaluación de la oferta del sistema térmico solar sobre el diseño ................................... lxix

Evaluación del monto de inversión ................................................................................ lxix

Evaluación del costo de mantenimiento ........................................................................ lxix

Evaluación del tiempo de amortización o tasa de retorno de la inversión .................. lxix

Evaluación de la rentabilidad del proyecto ..................................................................... lxx

Indicadores para la evaluación ............................................................................................ lxxi

Indicadores en la producción de energía ....................................................................... lxxi

Indicadores para la bomba .............................................................................................. lxxi

Indicadores del colector ................................................................................................. lxxii

Indicadores de los datos de entrada ............................................................................. lxxii

Indicadores para el termotanque ................................................................................... lxxii

Indicadores para el sistema convencional de calentamiento ..................................... lxxiii

Indicadores para los costos de los combustibles ....................................................... lxxiii

Indicadores para la rentabilidad del proyecto ............................................................. lxxiii

INTRODUCCIÓN

El presente documento tiene el fin de orientar a los tomadores de decisión de FIRCO acerca de las condiciones que debe de presentar la oferta técnica – económica por parte de los proveedores del servicio de suministro e instalación de los sistemas térmicos solares en la agroindustria con el fin de que esta sea aprobada. Este documento contiene información complementaria a los documentos anexos relacionados al desarrollo de proyectos de sistemas térmicos solares de FIRCO para los agronegocios en México.

Objetivo

Identificar los elementos técnicos – económicos de las ofertas de los sistemas térmicos solares por parte de los proveedores que presenten las mejores propuestas de diseño, instalación y planeación y que los haga económicamente viables con el fin de ser aprobados como parte del programa de energía renovable de SAGARPA - FIRCO.

Recomendaciones

A todos los tomadores de decisión de FIRCO se les recomienda haber realizado una primera lectura de todos los documentos anexos que conforman la propuesta técnica - económica para conocer los elementos que contemplan cada uno de ellos; así como la especificación técnica de sistemas térmicos solares del FIRCO.

Especificaciones de partes y componentes Para la aplicación de las especificaciones técnicas, los sistemas térmicos solares se dividen en seis sub sistemas:

a) Campo solar: Colectores solares, estructuras y cimentación.

b) Sistema Hidráulico: Bombas, tuberías, válvulas, conexiones y accesorios del circuito primario y secundario.

c) Almacenamiento de energía térmica: Termotanque integrado ó independiente.

d) Sistema de control: Sistema de control diferencial de temperatura y cableado, incluyendo el contador de energía.

e) Sistema de seguridad: Sistema de protecciones para el buen funcionamiento del sistema en su totalidad, protegiéndolo frente a altas temperaturas, presiones máximas y contra heladas

f) Calentamiento de apoyo (opcional): Calentador de respaldo externo o integrado al termotanque.

(1) Válvula de llenado / válvula de drene (8) Intercambiador térmico

(2) Tanque de expansión (9) Válvula de tres vías

(3) Válvula de seguridad (10) Válvula de corte

(4) Válvula check (11) Bomba de circulación

(5) Sistema de purga de aire (12) Sensor de temperatura

(6) Manómetro (13) Caudalimetro

(7) Conexión de puenteo (by-pass) (14) Contador de energía

Imagen 1: Componentes de un sistema de calentamiento solar

1

Termotanque

2

3

4

5

6

7 8

9 10b

10a

11

12a 12d

12c

12e

12b

10c

10d

12f

12g

14

13

Evaluación de la oferta técnica del sistema térmico solar sobre diseño

En esta sección se presentan elementos que deben considerarse en la oferta en su parte técnica. La mecánica de trabajo consiste en revisar los criterios de selección presentados en dicho documento, los cuales vienen acompañados en algunos casos de arboles de decisión.

Cobertura solar

La cobertura solar se refiere a la proporción de energía producida por el sistema térmico solar que satisfaga la demanda de agua caliente del usuario. Con base en las especificaciones técnicas de FIRCO la cobertura solar deberá satisfacer como mínimo el 80% del requerimiento de agua caliente del agronegocio. En caso de no alcanzar esta condición se deberá considerar los siguientes criterios:

Que el espacio disponible para la instalación sea insuficiente, por lo que es necesario ajustar el diseño y el área de colectores, aunque la cobertura solar no alcance el 80%. No se aceptaran diseños que no cumplan con la cobertura cuando el espacio disponible para la instalación sea suficiente.

Que el volumen y temperatura del agua caliente del agronegocio sea elevado y por ello se supere el monto máximo del proyecto para la instalación del sistema.

Que el requerimiento de agua caliente por parte del cliente sea de 24 horas.

Que la radiación solar de la zona sea baja y ello limite la producción del sistema.

Para los casos anteriores se debe de tomar en cuenta que un Sistema Térmico Solar (STS) busca reducir el consumo de combustibles fósiles en el agronegocio, por lo que el proveedor debe de justificar en su oferta las razones por las cuales el 80% de cobertura solar no se alcanza. Adicionalmente, el dimensionado básico de una instalación, cualquiera que sea su aplicación, deberá realizarse de modo que durante ningún mes del año la energía producida supere el 115% de la demanda de consumo. En caso de no aplicarse esta restricción, se debe indicar el sistema utilizado para la disipación del exceso de energía producida.

Se recomienda también considerar los demás criterios que se presentan en esta guía.

Figura 1. Árbol de criterios para Sistema Térmico Solar

Evaluación de la memoria de cálculo

En este apartado se analizan aquellos elementos que deben ser dimensionados, tales como: cálculo del área captadora, volumen y dimensión del termotanque, potencia de la bomba, longitud y sección de las tuberías, vaso de expansión, aislamiento, entre otras.

De forma general se deben analizar los elementos que el proveedor propuso en el anexo 3 Oferta económica.

Cálculo del área captadora

El área de la superficie captadora puede variar debido a las dimensiones del colector que el proveedor utilice en sus instalaciones y a la calidad del mismo colector, por lo que se debe contemplar las siguientes consideraciones y elementos de cálculo:

Los colectores planos con cubierta, de tubos evacuados o de tubos de calor, deberán ser nuevos y estar certificados por algún organismo de certificación nacional o internacional ampliamente reconocido. Se deberá adjuntar copia del certificado, asegurando que deberá existir rastreabilidad con el número de certificado otorgado así como las curvas de rendimiento obtenidas por el citado laboratorio, y el organismo certificador. No se aceptan certificados que vengan en otro idioma distinto al español, o inglés, a excepción del idioma alemán o francés, en cuyo caso, se acepta una traducción al español en hoja membretada por el proveedor.

El promedio de producción por metro cuadrado de un colector es de 70 litros, con una diferencia de temperatura de 30°C. Por lo tanto, se debe considerar la superficie propuesta en la oferta y cotejarla con el valor promedio, teniendo en cuenta los volúmenes y temperaturas que el cliente desea.

Los valores de área bruta y área de apertura de los colectores solares propuestos en la oferta económica (anexo 3)- Se debe estimar el área multiplicando ambos por el número de colectores propuestos con el fin de conocer el área de captación.

El área propuesta debe contemplar espacios entre colectores útiles para el mantenimiento de los mismos, la cual debe ser calculada y acotada por separado en la documentación técnica que acompaña la oferta.

El área captadora deberá corresponder al espacio disponible mencionado por el beneficiario en el Anexo 1 parámetros de diseño. Un área captadora mayor al espacio disponible de instalación puede presentar problemas en el momento de su instalación.

Dimensión del termotanque

Para comprobar el correcto dimensionamiento y el número de los termotanques propuestos se debe considerar los siguientes elementos:

A fin de cumplir la demanda de agua caliente del beneficiario del Sistema Solar Térmico se deberá considerar uno o varios termotanques que cubran el volumen de agua, justificando las razones del número y capacidades de los termotanques (solo en caso de que se requiera más de un termotanque).

El proveedor deberá presentar un diseño especial de operación para agronegocios que suspendan sus actividades de producción por uno o varios meses. Para ello deberá considerar que durante dichos periodos sin consumo la generación de energía continuara lo cual puede poner en riesgo al STS y al sitio de instalación. Esto también aplicará para agronegocios que suspenden labores por uno o varios días.

La presión en el termotanque es uno de los elementos principales a considerar, por lo que el proveedor debe dejar por escrito en la oferta que el termotanque resistirá la presión generada por la circulación de los líquidos que maneje el sistema a altas temperaturas, ya que el no soportar estas presiones convierten al sistema en una elemento peligroso para su operación.

En el termotanque la resistencia a altas temperaturas es un elemento importante para la selección del mismo, debe estar proporcionalmente calculado al valor máximo de temperatura obtenido en la simulación.

En general, los criterios de diseño y construcción del termotanque se deberán ajustar a lo señalado en la especificación técnica para sistemas térmicos solares del FIRCO.

Figura 2. Árbol de criterios para termotanque

Potencia de la bomba Se debe analizar las características de la bomba que se presentan en el Anexo 3 y

comparar las curvas de caudal – presión - potencia y el flujo de entrega de la bomba contra el flujo calculado para el sistema térmico propuesto.

La instalación de una bomba dependerá del área de captación a instalar. Para instalaciones mayores a 15m2, los volúmenes de agua que tienen que desplazarse por la tubería son mayores y por el simple efecto del termosifón no realizara este desplazamiento, por lo cual se requiere forzosamente de la instalación de una bomba.

El instalar una bomba representa un consumo de energía eléctrica para su operación, la rentabilidad no debe verse afectada por la instalación de este equipo. El consumo máximo de energía de la bomba no deberá ser mayor al 1% de la producción total de energía del sistema de captación.

En la instalación de las bombas se deberá utilizar 2 llaves de corte y 2 tuercas unión para su conexión. Lo anterior debido a que existe la posibilidad de que la bomba presente una avería o pare simplemente de trabajar, por lo que su remplazo será más fácil con estos elementos. Considerar estos elementos en la propuesta asegura un trabajo de mantenimiento óptimo.

Figura 3. Árbol de criterios para Bombas

Intercambiador Algunas de las razones por las que se considera la utilización de intercambiadores externos o internos en los diseños son:

El intercambiador es indispensable en el diseño cuando se requiere calentar dos líquidos diferentes durante el proceso agroindustrial, debido a que uno de ellos puede presentar algún inconveniente en mezclarse o se prefiera que no tenga un contacto directo con el circuito conectado a los colectores.

Puede contemplarse en el diseño un intercambiador para zonas con periodos prolongados de heladas; el cual servirá como un sistema de protección para el STS (mantiene la temperatura del agua en un rango aceptable para la operación).

El uso de un intercambiador ayuda a reducir la producción de sarro en la línea de consumo, esto se debe al incremento de la temperatura del agua al separar en dos circuitos de flujo (consumo y colectores).

Para instalaciones con un área de captación mayor a 500m2 es necesario utilizar varios intercambiadores ya que no puede construirse para estas dimensiones un intercambiador con una gran capacidad de transferencia.

El proveedor deberá justificar las razones por las cuales propone un intercambiador y deberá anexar los cálculos para dimensionar el intercambiador de calor.

Figura 4. Árbol de criterios para Intercambiador

Tubería

El proveedor puede seleccionar el instalar diferentes tipos de tubería, siempre y cuando se ajuste al listado que se encuentra en las especificaciones técnicas de FIRCO. Cuando lo anterior no se cumpla el diseño deberá ser automáticamente anulado.

En el trazo o diagrama de instalación propuesto se debe incluir la longitud y diámetro de la tubería. Estos valores son importantes cuando se realiza un balanceo de flujo mediante cambio de diámetro.

El diseño propuesto debe de contemplar la dilatación que sufrirá la tubería por el aumento en la temperatura. Las tuberías deberán combinar soportes fijos (SF) y soportes deslizantes (SD) tomando en cuenta los siguientes arreglos:

Para esquinas se debe tomar en cuenta el brazo de flexión:

Figura 5. Ejemplo de dilatación en esquinas.

El proveedor tendrá que considerar el tipo de material de la tubería para calcular la distancia para la instalación de los soportes (longitud L).

Para uniones en U se debe de compensar los cambios de dirección lineal:

Figura 6. Ejemplo de dilatación en esquinas.

El proveedor tendrá que considerar el tipo de material de la tubería para calcular la distancia para la instalación de los soportes (longitud L y A).

Aislamiento El proveedor puede seleccionar entre diferentes tipos de materiales aislantes siempre y

cuando cumplan con el listado que se encuentra en las especificaciones técnicas de FIRCO. En caso de que esto no se cumpla el diseño debe de ser automáticamente anulado.

Debe existir una relación entre el diámetro de la tubería seleccionada y el diámetro del material aislante. Revisar las especificaciones técnicas de FIRCO.

Sistema convencional de energía El proveedor deberá justificar las razones por las cuales propone instalar un sistema convencional de energía. Algunos de los parámetros que se deben tener en cuenta son:

A fin de asegurar una producción que cubra la demanda de agua caliente en volumen y temperatura el sistema convencional será instalado o no dependiendo de la producción del STS, por lo tanto el proveedor deberá especificar la aportación del sistema convencional.

La instalación de un nuevo sistema convencional puede apoyar a remplazar calderas con eficiencias menores al 70% o con una vida útil mayor de 15 años.

El diseño debe incorporar un nuevo sistema convencional con una eficiencia mayor al 75%.

Queda prohibido el uso de sistemas de energía auxiliar en el circuito primario de colectores.

El diseño del sistema de energía auxiliar se realizará en función de la aplicación (o aplicaciones) de la instalación, de manera que sólo entre en funcionamiento cuando sea estrictamente necesario y que se aproveche lo máximo posible la energía extraída del campo de captación solar

La documentación que se entregará al usuario deberá contener instrucciones claras de operación del sistema auxiliar en idioma Español.

Para la preparación de agua caliente sanitaria, la conexión del sistema de energía auxiliar será en acumulación, o en línea con la instalación solar

El sistema de aporte de energía auxiliar con acumulación o en línea siempre dispondrá de un termostato de control sobre la temperatura de preparación, que en condiciones normales de funcionamiento permitirá cumplir con el aporte de energía auxiliar.

Figura 7. Árbol de criterios para Sistema convencional de calentamiento

Estructura y soporte

El área de la superficie captadora puede variar debido a las dimensiones del colector que el proveedor utilice en sus instalaciones, aunque esto suceda es importante conocer los siguientes elementos del cálculo:

Para el caso del termotanque se debe de considerar el peso cuando este se encuentre lleno. Es muy importante identificar la carga que pueden soportar durante la operación del sistema. Con este mismo criterio se considera la resistencia al viento, ya que muchas de las instalaciones se realizarán en los techos donde no hay barreras que rompan la fuerza del viento y por consiguiente la estructura deberá resistir las fuerzas generadas por el viento.

Para el caso de instalaciones ubicadas en costas se debe proponer un tratamiento especial a las estructuras debido al gran contenido de humedad, lo cual puede causar un proceso de oxidación acelerado a estructuras no protegidas, así como también se debe de considerar estructuras más robustas para el caso de zonas costeras propensas a huracanes.

El proveedor deberá mencionar en el diseño las características de su proceso de fijación y anclaje, así como las posibles soluciones sobre el tema de filtración en techos (impermeabilización).

Figura 8. Árbol de criterios para Estructuras y soportes

Sistemas cerrados Todos los sistemas cerrados en las ofertas deberán de ir acompañados con el

dimensionamiento de un tanque de expansión con el fin de regular las presiones que se generen en el sistema, por lo tanto es un elemento que debe de ser instalado obligatoriamente.

Se deberá utilizar un tanque de expansión independiente en cada uno de los circuitos cerrados del STS.

Los tanques de expansión dispondrán de al menos una válvula de seguridad. Dicha válvula deberá estar dimensionada con 1 o 2 bar por arriba de la presión del sistema.

No deberá proponerse en el diagrama ni contemplarse para su instalación válvulas check en la línea de agua que se conecta al tanque de expansión ni en la salida de los colectores.

Figura 9. Árbol de criterios para Circuito Cerrado

Evaluación de la lista de componentes del sistema

Para la evaluación de la lista de componentes el evaluador debe apoyarse en lo establecido en el anexo 3 oferta económica. Los parámetros que se deben de considerar son los siguientes:

Cotejar las partes que se presentan en el diagrama con respecto al número de piezas descritas en el anexo 3 con el fin de hallar una relación de la cantidad de material propuesta.

Recordar que todos los elementos que el proveedor presente en la oferta deben ser instalados (vasos de expansión, controladores, sensores, etc.).

Evaluación del sistema de control

Se deberán de considerar los siguientes elementos para la evaluación de esta sección:

CONTADOR DE ENERGIA:

El proveedor deberá contemplar en su oferta un contador que registre la producción de energía por parte del sistema térmico solar, el cual puede estar integrado o separado del controlador diferencial de temperaturas para el arranque / paro de la bomba. En el caso de que no se incluya el contador la oferta deberá de ser descartada.

Se deberá asegurar que el lenguaje del display del contador de energía, así como los marcajes e instrucciones de operación e instalación, deberán estar en idioma español.

El contador deberá incorporar siempre un sistema de registro y lectura de las mediciones, las cuales deberán ser registradas y almacenadas en un lapso de por lo menos un año.

En caso de que el contador de energía sea del tipo mecánico, se deberá anexar la gráfica de caída de presión del contador, para considerarla dentro del dimensionamiento del circuito hidráulico.

Cuando se instalen Caudalímetros mecánicos se deberá prever la instalación de un filtro antes del mismo, ya que las partículas sólidas que suele llevar el agua en suspensión pueden producir errores importantes de lectura y la parada del contador.

Para evitar inducciones, se deben de seguir las recomendaciones de conexión del fabricante, de tal forma que los cables de control queden lo bastante separados de los cables de tensión.

Los sensores mínimos de operación que deberá de incluir el contador para el registro de la producción de energía serán el de agua fría, caliente y el de volumen (caudalímetro).

CONTROLADOR DIFERENCIAL

Se deberá de utilizar al menos un control diferencial, cuando el tamaño de la instalación, sea igual o superior a 15m2 de área de colectores solares

El proveedor deberá especificar el número de controles diferenciales totales que el sistema requiere.

Se deberá asegurar que el lenguaje del display del controlador, así como los marcajes e instrucciones de operación e instalación, deberán estar en idioma español.

Se puede usar un sistema de monitorización, que contenga las funciones de control diferencial - contador de energía, con respaldo de datos registrados en una sola unidad.

Evaluación del sistema de seguridad y protección contra heladas Los sistemas de protección se enfocan principalmente para regiones con periodos

prolongados de heladas. En México en zonas muy específicas se pueden presentar estas condiciones climáticas.

Se recomienda el uso de anticongelante para sistemas de placa plana como una alternativa para la protección contra heladas.

El proveedor deberá de proponer alguna de las alternativas presentadas en el cuadro de decisión, explicando los detalles de su propuesta en la oferta.

Figura 10. Árbol de criterios para sistemas de protección contra heladas

Evaluación de la instalación El diagrama de tuberías debe de aclarar que línea está destinada para el transporte de agua

fría y cual para agua caliente; las distancias en los recorridos de estas en el sistema deben ser las mismas.

El proveedor deberá tomar en cuenta el número de colectores que deben ser conectados en serie. (si se emplean arreglos en serie mayores que las recomendaciones del fabricante, se deberá justificar su uso y asegurar mediante cálculo, que no existirá una pérdida de rendimiento y/o presión por usar este tipo de arreglo).

En la instalación de los colectores se debe de considerar una instalación orientada hacia el sur, con un ángulo de inclinación definido mediante el perfil de consumo (aprovechamiento óptimo de la energía solar).

Figura 11. Árbol de criterios para Instalaciones

Evaluación del cronograma de implementación

Se deberán considerar los siguientes elementos para la evaluación de la oferta en esta sección:

El proveedor deberá presentar un cronograma de actividades en donde contemple los tiempos de suministro, transporte, maniobras, instalación, inspección y pruebas y entrega oficial del sistema térmico solar.

El cronograma deberá contemplar por lo menos una día para pruebas en el sistema, y estas deberán ser realizadas de acuerdo a lo señalado en la especificación de sistemas térmicos solares del FIRCO.

Se estima que son necesarios de 15 a 20 días hombre por cada 100m2 de equipos instalados.

El proveedor deberá de dar un concepto de cómo entregará el termotanque o termotanques a la instalación.

Evaluación del programa de mantenimiento

Se deberán considerar los siguientes elementos para la evaluación de la oferta en esta sección:

Con base en lo establecido por el proveedor en el anexo 3 Oferta económica se debe considerar el listado de actividades y costos relacionados al mantenimiento preventivo.

Las actividades relacionadas al mantenimiento no deben ser correctivas, es decir, enfocadas a reparar elementos que no fueron correctamente instalados o para la reposición de algún dispositivo mal dimensionado.

El proveedor puede o no ofrecer dichos servicios si el beneficiario no lo desea, pero esto debe quedar por escrito.

Por lo general las labores de mantenimiento resultan ser tareas relacionadas a la inspección y reposición de dispositivos que han terminado con su vida útil.

Evaluación de las condiciones de la garantía

El proveedor debe de ajustarse a las especificaciones técnicas de FIRCO con los tiempos

de garantía y periodos de respuesta en caso de algún fallo en el sistema, de no corresponder esta oferta será automáticamente anulada.

Recordar que los plazos mínimos de garantía son los siguientes:

- Garantía por 5 años en Colectores, termotanque, controladores e intercambiadores de calor, siendo de 15 años mínimo de vida útil.

- Garantía por 2 años en bombas y partes móviles.

- Garantía por 2 años en la instalación y operación del sistema.

Evaluación de la oferta del sistema térmico solar sobre el diseño

Evaluación del monto de inversión

Se deberá de considerar los siguientes elementos para evaluar la oferta en esta sección:

Con ayuda de los cuadros informativos del anexo 3 oferta económica se deberá poder contabilizar el monto correcto del proyecto. En caso de que exista alguna diferencia no podrá ser considerado el proyecto por posibles problemas en el pago del mismo.

El monto mayor del total de la cotización del sistema térmico solar debe ser por la compra de los colectores solares, seguido por la compra y el montaje de las tuberías, aunque habrá que tomar en cuenta que existirán sistemas especiales que se aparten de este criterio.

La distribución del costo por lo general se presenta de la siguiente forma:

Distribución de montos

Elementos Colectores 32%

Tuberías para el resto de la instalación 15%

Planeación y diseño 14%

Estructura de soporte 11%

Termotanque e intercambiador 11%

Instalación de los colectores 6%

Tubería de colectores 4%

Controladores 4%

Otros 3%

Total 100%

Nota: Valores promedio para una instalación de 100 m2.

Evaluación del costo de mantenimiento

Se deberá de considerar los siguientes elementos para evaluar la oferta en esta sección:

El costo del mantenimiento no deberá de superar el 10% del valor total del proyecto.

Evaluación del tiempo de amortización o tasa de retorno de la inversión

Se deberán de considerar los siguientes elementos para la evaluación de la oferta en esta sección:

El tiempo de amortización de los proyectos deberá ser de 4 años como máximo.

De igual forma otro elemento de análisis es el cálculo de la anualidad, la cual se calcula por

medio de la siguiente expresión:

pp

pA

n

n

*)1)1((

)1(

Donde:

A = anualidad

p = tasa de interés

n = número de años

Evaluación de la rentabilidad del proyecto

Parte de la rentabilidad del proyecto se obtiene por medio de los ahorros generados al agronegocio. El ahorro estará dado por:

Ahorros de energía = (rendimiento solar- pérdidas de energía) / eficiencia del sistema convencional

Ahorro de los costos= ahorro de energía x costo del combustible

Indicadores para la evaluación

El uso de indicadores Técnicos – económicos pueden facilitar al tomador de decisión de FIRCO la elección de la oferta que cuente con los elementos suficientes para cubrir las necesidades del agronegocio, cuando se presenten más de una oferta enviada por varios proveedores.

Por lo tanto, los indicadores son parámetros que servirán como punto de comparación entre las diversas propuestas, lo que permitirá no sólo considerar los aspectos económicos sino también los técnicos. Los indicadores presentados en esta sección se obtienen de las Especificaciones técnicas de FIRCO y del Anexo 2 Oferta técnico económica del STS.

Dependiendo de los datos de entrada recabados en el formato Anexo 1 “Parámetros para el diseño”, cada uno de los indicadores presentados a continuación pueden variar.

Indicadores en la producción de energía

Estos indicadores están relacionados al potencial energético de los equipos propuestos por parte del proveedor. Estos elementos son los principales por lo que respecta al uso y ahorro que generará el agronegocio y son valores que se obtienen fácilmente mediante la simulación solicitada en la oferta.

Un valor a detallar en la tabla de indicadores es la eficiencia del sistema, la cual debe presentar valores por encima de 1 como parámetro inicial, aunque este no sea un criterio total de selección.

Indicadores para la bomba

En este apartado solo consideraremos los valores relacionados con la demanda de energía de la bomba. Las ofertas presentarán diversos tipos de valores pero conocer el consumo de energía eléctrica será referente de la viabilidad del equipo.

INDICADORES PARA EL CALENTAMIENTO DE APOYO

CONCEPTO VALOR UNIDAD

Caudal L/h

Consumo de electricidad kWh

INDICADORES DE GENERACION Y AHORRO DE ENERGÍA

VALOR UNIDAD

Cobertura Solar

%

Consumo total de energía sin Sol (Etot)

KWh

Consumo total de energía (Quse)

KWh

Eficiencia del sistema (Quse/Etot)

Rendimiento campo colectores total

KWh

Máximo ahorro de combustible

L/ KG

Máximo ahorro de energía

KWh

Máximo reducción de emisiones de CO2

KG

Indicadores del colector

Esta tabla proporciona información suficiente para comparar las cualidades y las características relacionadas con el colector. La superficie total de instalación nos proporciona información con respecto a la correspondencia del área disponible para la instalación en el sitio.

INDICADORES DEL COLECTOR

CONCEPTO VALOR UNIDAD

Superficie total m²

Superficie apertura total m²

Filas paralelas -

Filas en serie

-

Eficiencia de Colector %

Rendimiento campo colectores por abertura de los módulos kWh

Orientación

-

Inclinación

°

Caudal especifico por colector l/h

Indicadores de los datos de entrada

Estos parámetros permitirán al evaluador cerciorar la fuente del cálculo de las ofertas. Esto se puede comprobar en cualquier software o sitio web que proporcione estos valores (de esta forma comprobaremos la veracidad de los cálculos por parte del proveedor). Estos datos son valores que deben de coincidir o aproximarse entre las diferentes ofertas (son datos específicos para la ubicación de la instalación).

INDICADORES ENERGIA SOLAR

CONCEPTO VALOR UNIDAD

Irradiación sobre plano colectores (Esol) KWh

Irradiación directa considerada KWh

Irradiación difusa considerada KWh

Indicadores para el termotanque

El indicador del termotanque está relacionado al número de estos y su correspondencia con el volumen de agua.

INDICADORES DEL TERMOTANQUE

CONCEPTO VALOR UNIDAD

Volumen L

Numero de termotanques Material del termotanque

Material del aislamiento Espesor del aislamiento

mm

Pérdidas térmicas kWh

Indicadores para el sistema convencional de calentamiento

Para el caso de los sistemas de calentamiento de apoyo, los valores a considerar son la potencia y el consumo de energía de nuestro sistema de calentamiento.

INDICADORES PARA ELSISTEMA CONVENCIONAL DE CALENTAMIENTO

CONCEPTO VALOR UNIDAD

Potencia kWh

Eficiencia %

Energía al sistema kWh

Consumo de energía kWh

Consumo de combustible Lt / kg

Indicadores para los costos de los combustibles

Estos parámetros pueden ser considerados al igual que los valores de la energía solar como los de mayor importancia ya que los costos de los combustibles modificaran los valores de rendimiento y ahorro de los mismos, por lo cual es de suma importancia que estos valores sean actuales. Se debe de poner especial detalle en la unidad en la que se presentan los costos de los combustibles.

INDICADORES PARA EL CALENTAMIENTO DE APOYO

TIPO DE COMBUSTIBLE VALOR UNIDAD

Indicadores para la rentabilidad del proyecto

Analizar aspectos de rentabilidad mediante el apoyo de la siguiente tabla comparativa.

INDICADORES PARA EL CALENTAMIENTO DE APOYO

DATOS VALOR UNIDAD

Tamaño del sistema

m2

Total de la inversión

$

Tasa de retorno Vida útil

Años

Estimación del alza de precios de combustibles

%

Costo de energía solar

ANEXO 2

ELEMENTOS A CONSIDERAR PARA LA OFERTA TÉCNICO ECONÓMICA DEL SISTEMA

TÉRMICO SOLAR

TABLA DE CONTENIDO

1 Introducción ........................................................................................................................ 1

1.1 Criterios generales ........................................................................................................ 1

1.2 Especificaciones de partes y componentes ................................................................... 1

2 Requisitos mínimos de la oferta técnica ........................................................................... 3

2.1 Memoria de cálculo ....................................................................................................... 3

2.1.1 Sobre la instalación y estructuras. ..................................................................... 3

2.1.2 Sobre configuraciones y elementos de protección ............................................. 3

2.1.3 Sobre diseño, cálculo de componentes ............................................................. 3

2.1.4 Dimensionamiento ............................................................................................. 5

2.2 Pliego de condiciones (funcionamiento, uso y mantenimiento) ...................................... 6

2.3 Plazos de instalación y condiciones de entrega ............................................................ 6

3 Requisitos mínimos de la oferta económica .................................................................... 7

3.1 Características de la oferta económica .......................................................................... 7

3.1.1 Presupuesto ...................................................................................................... 7

3.1.2 Análisis financiero ............................................................................................. 7

3.2 Garantías ...................................................................................................................... 7

3.3 Casos especiales .......................................................................................................... 8

1 Introducción El presente documento tiene el propósito de establecer los elementos mínimos que debe de contener la propuesta técnico económica, que el proveedor del sistema térmico solar entregará al cliente o beneficiario. Lo anterior servirá para estandarizar las ofertas y, con ello, tener un mismo marco de referencia para la evaluación y selección del proyecto. La oferta deberá de estar conformada por lo menos por los siguientes documentos: Oferta técnica

1. Memoria de cálculo (anexos de cálculo, planos de instalación, pliego de condiciones, mediciones, otros).

2. Dimensionamiento del sistema. 3. Pliego de condiciones. 4. Plazos de instalación y condiciones de entrega recepción.

Oferta económica 5. Presupuesto (desglosando los equipos con marcas, capacidades,

rendimientos, entre otros) (anexo 3: Oferta económica para la adquisición de un sistema térmico solar).

6. Análisis financiero. 7. Garantías

1.1 Criterios generales

Todo proveedor que presente una oferta técnico económica deberá cumplir con los siguientes criterios:

Coherencia y suficiencia documental. Toda la documentación deberá ser proporcionada por el proveedor en hoja membretada de la empresa que representa.

Cumplimiento normativo. Los proveedores interesados en participar en la licitación deberán estar dados de alta en el padrón de empresas confiables para sistemas térmico solares del Fideicomiso de Riesgo compartido (FIRCO). Para mayor información consultar la siguiente dirección:

http://www.proyectodeenergiarenovable.com/Empresas/Padron_Termicos

Asimismo, el proveedor deberá considerar en la elaboración de la propuesta las características técnicas mínimas que se establecen en las Especificaciones Técnicas para Sistemas de Calentamiento de Agua con Energía Solar, Firco.

Mediciones puntuales. El diseño propuesto deberá corresponder a la radiación solar del lugar donde se realizará la instalación (se deberán presentar los valores en la memoria de cálculo).

1.2 Especificaciones de partes y componentes Si bien la presentación de las propuestas económicas dependerá de las diferentes características de los productos y servicios que proporcionará el proveedor, las propuestas deberán considerar como mínimo los 6 subsistemas siguientes:

g) Campo solar: Colectores solares, estructuras y cimentación. h) Sistema Hidráulico: Bombas, tuberías, válvulas, conexiones, aislamiento y

accesorios del circuito primario y secundario. i) Almacenamiento de energía térmica: Termotanque integrado ó

independiente. j) Sistema de control: Sistema de control diferencial de temperatura,

cableado y sensores. k) Sistema de seguridad: Sistema de protecciones para el buen

funcionamiento del sistema en su totalidad, protegiéndolo frente a altas temperaturas, presiones máximas y contra heladas

l) Calentamiento de apoyo (opcional): Calentador de respaldo externo o integrado al termotanque.

La imagen que a continuación se presenta muestra un esquema simplificado de los componentes de un sistema térmico solar. Esto permitirá conocer los elementos mínimos que las ofertas deben presentar (a excepción de los sistemas termosifónicos menores a 15 m2 que permite la especificación de FIRCO).

Imagen 2: Esquema de los componentes de un sistema térmico solar

(1) Válvula de llenado / válvula de drene (8) Intercambiador térmico

(2) Tanque de expansión (9) Válvula de tres vías

(3) Válvula de seguridad (10) Válvula de corte

(4) Válvula check (11) Bomba de circulación

(5) Sistema de purga de aire (12) Sensor de temperatura

(6) Manómetro (13) Caudalimetro

(7) Conexión de puenteo (by-pass) (14) Contador de energía

1

Termotanque

2

3

4

5

6

7 8

9 10b 10a

11

12a 12d

12c

12e

12b

10c

10d

12f

12g

14

13

2 Requisitos mínimos de la oferta técnica

2.1 Memoria de cálculo La memoria de cálculo tendrá que contemplar como mínimo lo siguiente: 2.1.1 Sobre la instalación y estructuras.

Diagramas de los componentes que forman parte del sistema.

Ubicación de todos los elementos adicionales (intercambiadores, bombas, expansión, válvulas, etc.).

Diagrama de ubicación de la instalación del Sistema Térmico Solar (STS), indicando cualquier modificación que sufrirá la estructura del sitio de instalación.

Para el caso de instalaciones en el techo, el cliente debe proporcionar la información de resistencia del mismo a fin de que la empresa proveedor integre la información a su diseño.

Características de los soportes de los colectores solares y del termotanque (material, peso, dimensiones, acabado, etc.). Considerar los valores presentes en el Anexo 3.

Características y método de anclaje utilizado, según el sitio de instalación.

Características de las medidas de protección contra descargas eléctricas.

La demanda mínima que debe cubrir el sistema térmico solar debe ser del 80%.

La oferta debe contemplar medidores de flujo, sensores de temperatura en la entrada y salida del agua y controles de regulación y toma de datos.

Adicional a los medidores y sistemas de control antes mencionados, se deberá incluir un contador de energía, con registro de datos en memoria del controlador, con una capacidad de almacenamiento de hasta un año, con capacidad de extracción de datos por puerto serial y/o paralelo, o memoria usb.

2.1.2 Sobre configuraciones y elementos de protección Para realizar un correcto dimensionamiento se deberán analizar las condiciones

climatológicas de la zona para evaluar si es necesario que el sistema cuente con un sistema contra protección de heladas.

Describir condiciones de operación del sistema y las recomendaciones de mantenimiento, incluyendo los casos donde el sistema no esté operando por un largo periodo de tiempo o cuando no se cuente con suministro de agua para que el sistema trabaje.

2.1.3 Sobre diseño y cálculo de componentes

Presentar la metodología del cálculo y resultados del dimensionamiento del sistema térmico solar propuesto.

Detallar características (modelo, marca, etc.) de cada uno de los elementos del sistema (colectores, termotanque, etc.) esta información debe ser presentada en el Anexo 3 Oferta económica.

Indicar el número de colectores a utilizarse con relación a las demandas de volumen y temperatura del agua caliente. Los colectores planos con cubierta, de tubos evacuados o de tubos de calor, deberán ser nuevos y estar certificados por algún organismo de certificación nacional o internacional ampliamente reconocido. Se deberá adjuntar copia del certificado, asegurando que deberá existir

rastreabilidad con el número de certificado otorgado así como las curvas de rendimiento obtenidas por el citado laboratorio, y el organismo certificador. No se aceptan certificados que vengan en otro idioma distinto al español, o inglés, a excepción del idioma alemán o francés, en cuyo caso, se acepta una traducción al español en hoja membretada por el proveedor.

Indicar el número de termotanques a utilizarse con relación a las demandas de volumen y temperatura del agua caliente.

Mencionar la orientación e inclinación de los colectores de la instalación.

Especificar el tipo de arreglo que se realizará con respecto a la conexión de los colectores, ya sea en paralelo, serie o mixto. (si se emplean arreglos en serie mayores que la recomendación del fabricante, se deberá justificar su uso y asegurar mediante cálculo, que no existirá una pérdida de rendimiento y/o presión por usar este tipo de arreglo).

Mencionar el número de piezas y partes a utilizarse con relación a las demandas de volumen y temperatura del agua caliente.

Especificar el número de elementos auxiliares a utilizarse con relación a las demandas de volumen y temperatura del agua caliente.

Establecer la potencia térmica de los colectores o la producción de energía.

Justificar el tipo y las cantidades de material empleados para la instalación esta información debe ser presentada en el Anexo 3 Oferta económica.

En caso de utilizar elementos de bombeo, presentar como mínimo los siguientes elementos: 1. Características de las bombas (capacidad, modelo, demanda energética,

propuesta de instalación.) esta información debe ser presentada en el Anexo 3 Oferta económica, incluyendo la curva de caudal – presión – potencia del fabricante de la bomba.

2. Elementos de conexión y protección. 3. Fuente de alimentación de energía. 4. Justificación a través de un programa de cálculo o simulación. 5. Asegurar como resultado del cálculo, que la potencia de la bomba no

excederá el 1% del total de la potencia calorífica instalada del campo de colectores.

En caso de que la instalación de que el diseño cuente con la instalación de uno o varios intercambiadores de calor, se deberá presentar una justificación técnica del tamaño y número de intercambiadores a utilizar (dimensionamiento del intercambiador).

En caso de que la instalación cuente con intercambiadores, el cliente debe proporcionar la información del mismo a fin de que la empresa proveedor integre la información a su diseño.

Para los aislantes a utilizar en la instalación se debe presentar el tipo de material y espesor a utilizar así como los métodos de instalación, del mismo. Las Especificaciones técnicas para sistemas de calentamiento de agua con energía solar de Firco contienen parámetros útiles para dimensionar el grosor de aislamiento, que deben ser tomado en cuenta.

En caso de necesitar un nuevo Sistema de apoyo (ej. Caldera) debe presentarse como mínimo: 1. Justificación de compra.

Presentar características del equipo (marca, modelo, consumo de energía etc.) esta información debe ser presentada en el Anexo 3 Oferta económica.

Presentar por escrito si forma parte del presupuesto o es un elemento que debe ser adquirido previamente por el productor.

En caso de necesitar un tanque de expansión, se deberá presentar la hoja o el método de cálculo de la capacidad del tanque, y su ubicación dentro del sistema térmico solar.

2.1.4 Dimensionamiento

Presentar un cálculo inicial tomando en cuenta las condiciones actuales del sitio de instalación, tomando como base la información proporcionada en el anexo 1 “Parámetros para el diseño del STS”.

El dimensionado básico de una instalación, cualquiera que sea su aplicación, deberá realizarse de modo que durante ningún mes del año la energía producida supere el 115% de la demanda de consumo, ni el 100% en no más de tres meses seguidos. Para estos efectos, y para instalaciones de un marcado carácter estacional, no se tomarán en consideración aquellos períodos de tiempo en los cuales la demanda se sitúe un 50% debajo de la media correspondiente al resto del año. En caso de no aplicarse esta restricción, se debe indicar el sistema utilizado para la disipación del exceso de energía producida. En el caso de que se dé la situación de estacionalidad en los consumos indicados anteriormente, deberán mencionarse e incorporarse a la oferta las medidas pertinentes de protección de la instalación térmica solar.

Sólo se deberán de emplear los valores de irradiación solar del sitio de la instalación, incorporando los valores diarios promedio al menos en base mensual. No se admitirá un solo valor global anual promedio.

Los valores del precio de los combustibles deben ser los más recientes posibles.

El dimensionamiento del funcionamiento del sistema térmico solar deberá de considerar, por lo menos, los siguientes elementos:

- El consumo de agua caliente, en su perfil diario y la temperatura prefijada. - La temperatura del agua de red. - La inclinación, orientación y la eficiencia de los colectores. - El clima del sitio. - El volumen del termotanque. - La longitud de tubería. - El tipo de calentador de respaldo.

Además deberá de incluir: - Nombre del responsable del informe de la oferta. - Diagrama unifilar de instalación del sistema térmico solar propuesto. - Diagrama básico de conexión y flujo de energía, es decir, presentar la aportación

anual que tendrá el sistema térmico solar sobre la producción de energía total que requiere el calentar agua para el cliente. Si el programa de dimensionamiento no tiene la facilidad de elaborar el diagrama de flujo de energía, se deberá presentar al menos una tabla con los valores del balance de energía correspondientes al cálculo.

- Especificar el aporte máximo de producción y las metas de ahorro de energía por desplazamiento de combustible que proporciona el sistema térmico solar propuesto, así como la reducción de gases de efecto invernadero.

- Indicar valores como superficie para la instalación de colectores, volúmenes de los termotanques y su espacio para instalación, elementos auxiliares como bombas, controladores y toda la información relativa a los elementos a instalar.

- Para el caso del sistema de calentamiento de apoyo o sistemas de bombeo, presentar su interacción con el sistema (consumos de energía, aportación, volúmenes de agua con los que trabaja, etc.)

- Presentar un cálculo de los ahorros y consumos de energía del sistema térmico solar (proyecciones a 1 año).

- El proveedor deberá de presentar de forma clara y precisa la información solicitada valiéndose de tablas y gráficos.

De acuerdo con lo que se establece en las especificaciones técnicas para

sistemas de calentamiento de agua con energía solar, se recomienda utilizar los siguientes paquetes informáticos para llevar a cabo la simulación y el dimensionamiento del sistema solar térmico:

- f-chart - TRANSOL - Polysun

- TRNSYS - ACSOL - GetSolar

- SIMSOL - T*Sol - Censol

Nota: El listado es enunciativo, mas no limitativo, por lo que se podrá usar cualquier otro paquete informático de simulación, siempre y cuando cumpla con los requerimientos de dimensionado establecidos en este apartado.

2.2 Pliego de condiciones (funcionamiento, uso y mantenimiento)

Definir cuáles serán las condiciones de seguridad empleadas en el periodo de instalación.

Presentar un manual o una presentación a los operadores del equipo sobre normas y procedimientos de seguridad.

Presentar propuesta de trabajo sobre el mantenimiento preventivo, incluyendo el cronograma de trabajo y definir si este servicio formara parte como un elemento extra.

Describir el programa de las actividades a realizar durante la operación y mantenimiento, indicando los tiempos para desarrollarlas (considerar los valores presentes en el Anexo 3).

Compromiso en la oferta, es decir, todo lo planteado por el proveedor al cliente deberá cumplirse cabalmente y ser presentado por escrito.

2.3 Plazos de instalación y condiciones de entrega

Presentar por escrito: - Vigencia de la propuesta - Fecha de inicio de actividades de instalación. - Tiempo de instalación. - Entrega recepción del equipo. - Tiempo de evaluación y pruebas.

Presentar que pruebas de operación se realizaran después de culminar la instalación. Tomar en cuenta que éstas deben ser como mínimo, las señaladas en las especificaciones técnicas de sistemas térmicos solares de Firco.

Solo en casos excepcionales considerados y aprobados por FIRCO, podrá haber modificación a las fechas estipuladas.

La oferta debe ser entregada con la firma del responsable.

3 Requisitos mínimos de la oferta económica

3.1 Características de la oferta económica

3.1.1 Presupuesto Presentar cotizaciones en pesos Mexicanos.

De ser de un origen distinto a pesos mexicanos se debe aclarar el tipo de cambio que se manejara, así como presentarlo por escrito.

Hacer una descripción de los elementos propuestos en la cotización.

Presentar costos unitarios y totales tomando como referencia el anexo 3: Oferta económica para la adquisición de un sistema térmico solar.

3.1.2 Análisis financiero Realizar una corrida financiera donde especifique:

- Costo del sistema instalado - Valor de energía producida - Costo y tipo del combustible consumido - Costos operativos

Dicha corrida financiera presentara como resultado: - Monto de inversión (considerar los valores presentes en el Anexo 3). - Costo de instalación (considerar los valores presentes en el Anexo 3). - Costo de operación y mantenimiento (considerar los valores presentes en el

Anexo 3). - Costo de amortización o tasa de retorno de la inversión. - Rentabilidad del proyecto - Relación beneficio costo - Tasa Interna de retorno - Valor presente neto

Presentar la proyección de los ahorros en la compra de combustible que el uso del sistema térmico solar proporciona.

Presentar la proyección de la disminución de los volúmenes de combustible utilizados que el uso del sistema térmico solar proporciona (esto de manera cuantitativa).

Con base en la corrida financiera y la eficiencia energética del sistema deberá presentar argumentos a favor de la sustentabilidad de la tecnología al cliente.

Todos los cálculos se realizarán con valores y cotizaciones vigentes.

La rentabilidad del sistema solar térmico instalado será de 4 años como plazo máximo.

3.2 Garantías El proveedor deberá dejar en claro las garantías del sistema propuesto, así como

la vigencia del mismo.

Los plazos mínimos de garantía son los siguientes: - Garantía por 5 años en Colectores, termotanque, controladores e

intercambiadores de calor

- Garantía por 2 años en bombas y partes móviles.

- Garantía por 2 años en la instalación y operación del sistema.

La vida útil de todos los componentes no será inferior a 15 (quince) años.

3.3 Casos especiales En el caso de que el sistema térmico solar no provea un 80% de la demanda total

de la energía que requiere el agronegocio, el proveedor junto con el beneficiario deberán presentar los motivos por el cual no se cumple dicha meta y presentar una alternativa de sistema.

En caso de que la rentabilidad del sistema térmico solar no se alcance en un plazo menor a 4 años, el proveedor junto con el beneficiario deberán presentar los motivos por el cual no se cumple dicha meta y presentar una alternativa de sistema.

Toda oferta técnico económica que no cumpla con algunos de los parámetros anteriores o no justifique el incumplimiento de alguno de los elementos de este documento será descartada de forma automática.

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS

PARA SISTEMAS DE CALENTAMIENTO DE AGUA

CON

ENERGÍA TÉRMICA SOLAR

COMISO DE RIESGO COMPARTIDO

PROYECTO DE ENERGIA RENOVABLE PARA LA AGROINDUSTRIA

Contenido

1 Introducción ............................................................................................................ 14

2 Objetivo del programa ........................................................................................... 14

3 Garantías ................................................................................................................. 15

4 Glosario de términos .............................................................................................. 16

5 Especificaciones de partes y componentes ........................................................ 21

5.1 Generalidades ............................................................................................................. 22

5.2 Campo solar ................................................................................................................ 23

5.2.1 Colectores. .................................................................................................... 23

5.2.2 Estructuras y Cimentación ............................................................................. 24

5.3 Sistema hidráulico ....................................................................................................... 25

5.3.1 Tuberías y conexiones ................................................................................... 26

5.3.2 Aislante térmico en el sistema hidráulico ....................................................... 20

5.3.3 Presión en el circuito ..................................................................................... 28

5.3.4 Bomba(s) ....................................................................................................... 29

5.3.5 Fluido de transferencia térmica ...................................................................... 30

5.3.6 Intercambiador térmico .................................................................................. 31

5.4 Almacenamiento de calor ............................................................................................ 31

5.4.1 Termotanque ................................................................................................. 32

5.4.2 Tanque interior .............................................................................................. 29

5.4.3 Base soporte ................................................................................................. 35

5.4.4 Aislamiento térmico ....................................................................................... 36

5.4.5 Tanque exterior ó recubrimiento exterior ....................................................... 37

5.5 Sistema de control ....................................................................................................... 38

5.5.1 Sistema de control diferencial de temperatura ............................................... 38

5.5.2 Medición de la presión ................................................................................... 39

5.5.3 Medición de la temperatura ........................................................................... 39

5.5.4 Medición de la energía térmica ...................................................................... 39

5.6 Calentamiento de apoyo (opcional) ............................................................................. 40

5.7 DISEÑO Y DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA ...................................................... 37

6 Especificaciones relativas a la instalación del sistema ...................................... 39

6.1 Generalidades ............................................................................................................. 43

6.2 CONEXIONES HIDRÁULICAS .................................................................................... 44

6.3 CONEXIONES ENTRE COLECTORES SOLARES - TERMOTANQUE ...................... 45

6.4 Conexiones entre colectores solares .......................................................................... 46

6.5 EMPALMES Y CONEXIONES ELÉCTRICAS .............................................................. 46

6.6 VÁLVULAS .................................................................................................................. 47

6.6.1 Válvulas de corte ........................................................................................... 47

6.6.2 Válvulas de seguridad ................................................................................... 47

6.6.3 Válvulas antiretornos ..................................................................................... 47

6.6.4 Válvulas de equilibrado .................................................................................. 48

6.6.5 Válvulas de drenado ...................................................................................... 48

6.6.6 Sistema de purga........................................................................................... 48

6.6.7 Válvula de 3 vías ó válvulas solenoide de 2 vías……...……………….. 45

6.7 SISTEMAS DE SEGURIDAD....................................................................................... 48

7 Documentos técnicos a entregar al cliente .......................................................... 46

7.1 DOCUMENTOS AL PRESENTAR LA OFERTA TÉCNICA-ECONÓMICA ................... 46

7.2 DOCUMENTOS A ENTREGAR despues de la instalación del SISTEMA SOLAR. ...... 47

8 PRUEBA DE ACEPTACIÓN .................................................................................... 48

9 CAPACITACION BASICA AL USUARIO ................................................................ 49

ANEXO .......................................................................................................................... 52

A. Hojas de Datos. ........................................................................................................... 52

B. SIMULACIÓN .............................................................................................................. 54

C. Requisitos al aislamiento ............................................................................................. 56

D. Determinación de la temperatura máxima de agua ...................................................... 57

E. Resumen de los ensayos requeridos por los distintos organismos de certificación de colectores ............................................................................................................... 58

F. Programas de simulacion ............................................................................................ 60

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS .............................................................................. 63

Lista de Tablas

Tabla 1: Perfil mensual de los parámetros a elevar en la simulación. ................................... 55

Tabla 2: Espesor mínimo del aislamiento del termotanque ................................................... 56

Tabla 3: Espesor mínimo del aislamiento de la tubería ......................................................... 56

Tabla 4: Temperatura máxima de agua en el sistema solar .................................................. 57

Lista de Imágenes

Imagen 1: Esquema de los componentes de un sistema de térmico solar ............................ 22

Imagen 2: Esquema simplificado de las conexiones del termotanque ................................... 28

Imagen 3: Esquema del aislamiento del termotanque ........................................................... 36

Imagen 4: conexión en serie invertida de varios Termotanques…………………...….32

1 Introducción

Uno de los principales usos finales de la energía en la agroindustria es el calentamiento de fluidos, principalmente de agua para procesos de secado, sanitización, higiene, confort, de crianza y de engorda de aves y animales, etc. Actualmente el calentamiento de agua es un proceso que se obtiene todavía, predominantemente, con la quema de combustibles fósiles. Bajo el trasfondo de la irradiación muy alta que llega al territorio mexicano, el calentamiento solar de agua es una alternativa que en muchos casos resulta más económica que los procedimientos que utilizan combustibles fósiles, además de que sus impactos al medio ambiente son prácticamente nulos.

2 Objetivo del programa

Las Especificaciones Técnicas establecen los requisitos de calidad, cantidad, frecuencia y otros aspectos relacionados con los servicios de dimensionamiento, suministro, instalación y pruebas, que deben cumplir los proveedores de sistemas de calentamiento de agua con energía térmica solar, durante el proceso de selección, dimensionamiento o diseño, instalación, pruebas de aceptación, entrega de garantías, capacitación, servicio y mantenimiento. Estas Especificaciones Técnicas serán de observancia obligatoria para todos los proveedores participantes en este Proyecto y en otros programas a cargo del FIRCO. El proveedor debe entregar todos los documentos especificados en este documento a favor del usuario.

3 Garantías

- El proveedor entregará por escrito y a favor del usuario, al término de la

instalación y previo a las pruebas de aceptación, las garantías de las partes,

componentes, y de la instalación del sistema contra defectos de fabricación,

deterioro posterior por intemperismo, incluyendo los vicios ocultos que pudieran

ofrecer el equipo o la instalación posteriormente a la entrega. La póliza entrará

en vigencia el día de la entrega - recepción oficial del sistema. La garantía de

fábrica otorgada para las partes y componentes del sistema, respaldada por el

vendedor será de acuerdo a lo siguiente:

- Garantía por 5 años en Colectores, termotanque, controladores e intercambiadores de calor

- Garantía por 2 años en bombas y partes móviles.

Sin embargo, la vida útil de todos los componentes no será inferior a 15 (quince) años. El proveedor o vendedor dará cumplimiento de estas garantías en el sitio de instalación del sistema. El proveedor garantizará que el sistema y suministros a instalar sean aquellos que constituyan las partes y componentes incluidos en la cotización que sirvieron de base para formular el dictamen técnico aprobatorio. En lo relativo a la instalación del sistema, el proveedor dará una garantía de su buen funcionamiento por un periodo de 2 (dos) años como mínimo. La garantía cubrirá las fallas o defectos en la operación del sistema producto de una mala instalación, o vicios ocultos, o el uso de materiales no adecuados para las condiciones climatológicas del sitio. En el caso de presentarse alguna falla o defecto, el proveedor procederá a la reparación o reemplazo de las partes y componentes, sin costo alguno para el usuario. El tiempo de respuesta para hacer válida la garantía no será mayor a 5 (cinco) días naturales, contados a partir de la reclamación de la falla. El tiempo de resolución de la falla, por necesitar el sistema una parte mayor o que no se tenga en ese momento, será de 15 días naturales como máximo, tiempo en el cual, se deberá de incluir los 5 días de respuesta inicial. Se excluyen de éstas garantías daños por fenómenos climatológicos extraordinarios, tales como: terremotos, huracanes, inundaciones, incendios y descargas eléctricas; además por los causados por el factor humano tales como: mal manejo, robo, vandalismo, cambios del sitio ó del uso.

4 Glosario de términos

Aislamiento térmico: aquellos materiales de bajo coeficiente de conductividad térmica, cuyo empleo en los sistemas solares tiene por objeto reducir las pérdidas de calor. Bombas de circulación: Dispositivo que produce el movimiento forzado de un fluido. Calentador de apoyo: Sistema de calentamiento auxiliar que calienta la cantidad de agua demandada a la temperatura requerida apoyando al sistema solar si es necesario. Es un sistema de calentamiento de agua convencional que utiliza combustibles fósiles o electricidad. Calor útil: Energía que de manera efectiva se aprovecha en un proceso para incrementar la temperatura de un fluido de trabajo, después de convertir la energía solar disponible a energía térmica. Capacidad de calentamiento: Cantidad de calor que aporta el colector solar en un periodo de tiempo. Carga térmica: Cantidad de energía térmica (calor), necesaria para obtener la cantidad y temperatura deseada de agua caliente. Circuito primario: Circuito del que forman parte los colectores solares y las tuberías que los unen, en el cual el fluido recoge la energía solar y la transmite hacia el termotanque, que está conectado directa, o indirectamente por medio de un intercambiador de calor al circuito primario. Circuito secundario: Circuito en el que se recoge la energía transferida del circuito primario, a través del termotanque para ser distribuida a los puntos de consumo. Circulación por termosifon o natural: Movimiento del fluido de trabajo a traves del sistema de aprovechamiento de energia solar, inducido por la conveccion libre generada por la diferencia de densidades del agua fria y el agua caliente. Circulación forzada: Movimiento del fluido de trabajo a traves del sistema de aprovechamiento de energía solar, inducido por dispositivos externos o auxiliares, tales como una bomba o recirculador para hacer circular el fluido de transferencia de calor a través de los colectores. Colector Solar: Dispositivo que absorbe la energía solar y la transfiere al fluido de transferencía térmica que está circulando en el circuito primario pasando los colectores. También llamado sistema termico solar. Colector de tubos evacuados: Colector al vacío que utiliza tubos transparentes básicamente de vidrio, donde se ha realizado el vacío entre la pared del tubo y el absorbedor que está colocado en la parte central, con el propósito de extraer la energía

térmica captada. Los tipos principales de este tipo de colectores, son los de tubos evacuados tipo “U” y los tubos evacuados tipo “heat pipe”.

Colector de tubos evacuados tipo “U”: Consiste básicamente en dos tubos de vidrio de boro silicato concéntricos Durante la fabricación del tubo, el aíre existente entre los dos tubos es extraído o evacuado del espacio entre tubos para formar al vacio, el cual elimina las pérdidas de calor por conducción y convección.

Colector de tubos evacuados tipo “Heat Pipe”: El fluido de trabajo en este tipo de tubo es un glicol de bajo calor específico, que está contenida en un tubo capilar de cobre dentro del tubo al vacio La placa de absorción del tubo “heat-pipe” está dentro de un tubo de vidrio en el que se ha evacuado el aire para eliminar pérdidas de calor por conducción y convección. La placa de absorción se fabrica con un recubrimiento especial selectivo apropiado para operar en alto vacío, asegurando una alta absorción de energía y bajas perdidas por radiación.

Colector solar plano: Colector en el cual la superficie absorbente es esencialmente plana, la cual consiste de aletas o superficie metálica, que se ha tratado con un recubrimiento a base de pintura o recubrimiento selectivo de alta absorción, y cuya superficie es soldada a los tubos de conducción del fluido de trabajo. El conjunto de placa absorbedora y tubos conductores del fluido se coloca en una caja o carcaza metálica, la cual tiene en su interior un aislante adecuado para minimizar las pérdidas térmicas, y por la parte frontal tiene una cubierta transparente para favorecer la absorción de la radiación solar y crear el efecto invernadero. Los tipos principales de este tipo de colectores, son los de tipo “Arpa” o rejilla, y los de serpentín. Combustibles fosiles: Aquellos no renovables, formados hace millones de años a partir de restos orgánicos de plantas y animales y sujetos a enormes presiones debajo de distintas capas dentro del subsuelo. Son básicamente tres: El Petróleo, el Carbon y el Gas Natural o cualquiera de sus combinaciones. Conjunto de colectores: Todos los colectores interconectados que integran la instalación del Sistema Térmico Solar, destinados al calentamiento del fluido de trabajo. Dispositivos de seguridad: Son la válvula de seguridad, el tanque de expansión y el sistema de purga de aire. Deflector: Dispositivo que reduce la velocidad del agua entrando al termotanque para realizar una velocidad uniforme. Energía solar: Radiación electromagnética emitida por el sol. Energía solar disponible: Cantidad de radiación solar promedio diaria mensual estimada estadísticamente, a partir de mediciones históricas en cierto lugar geográfico.

Energía eléctrica de autoconsumo: Energía eléctrica que se utiliza en equipos como bombas, válvulas, sistema de control necesaria para que funcione el sistema térmico solar. Fenómenos naturales: Viento, lluvias, tornados, descargas eléctricas, heladas, granizo o sismos. Fluido Anticongelante: Fluido con propiedades físicas de tener un punto de solidificación más bajo que el agua y es usado para proteger a los colectores solares de daños por congelamiento, aunque no está en contacto con el fluido de servicio (generalmente agua), éste no debe ser tóxico. Fluido (de transferencia térmica): Agua o cualquier otro medio utilizado para el transporte de energia térmica en un sistema de calentamiento de agua por medio del aprovechamiento de la energia solar. Grupo de colectores: Varios colectores conectados en serie o paralelo, forman un grupo de colectores que se puede aislar del conjunto por válvulas de corte. Si se forman varios grupos de colectores, se pueden conectar en serie o paralelo entre ellos. Intercambiador térmico: Dispositivo que transfiere la energía térmica del fluido del circuito primario, a otro fluido en el circuito secundario, sin que exista contacto físico entre ellos. Por el material y diseño, el intercambiador posee un alto coeficiente de transferencia de calor y se encuentra bien aislado del medio ambiente. Medidor de caudal: Dispositivo que determina el caudal en una sección transversal de un circuito hidráulico. Su unidad es m³/s, l/s, o equivalente. Medidor de presión: Dispositivo que registra la presión de un fluido en una sección transversal de un circuito hidráulico. Su unidad es el bar, Pascal, o equivalente. Medidor, termómetro o sensor de temperatura: Dispositivo que determina la temperatura de un fluido. Su unidad es el °C, K, o equivalente. Presión mínima: Es la presión atmosférica incrementada entre 0,5 a 1,5 bar en el circuito primario para evitar que entre aire al sistema. Presión máxima: Es la presión más alta que soporten todas las partes y materiales del sistema, y esta ocurre, cuando el tanque de expansión se llena completamente. Rendimiento térmico: Relación de la energía térmica útil que el colector solar entrega, respecto de la energía de radiación solar que incide sobre su área de apertura. Resistencia al Intemperismo: propiedad de los materiales a resistir la degradación debida a efectos de la intemperie, como son el asoleamiento (radiación solar con su componente de UV), la lluvia, el viento, la salinidad, la humedad atmosférica, y hasta los residuos orgánicos de animales (excretas, restos, polilla, etc.).

Sales: Es la formación de sedimentos resultante de la precipitación de los carbonatos de calcio que contiene el agua en algunas regiones con agua dura y en combinación con temperaturas arriba de 60°C. Sistema de almacenamiento de agua caliente (termotanque): Depósito en el que se almacena el fluido calentado, mediante el aprovechamiento de la energía solar y que se utiliza para conservar la temperatura del fluido con las menores pérdidas térmicas posibles. Sistema de calentamiento solar de agua (sistema térmico solar): Conjunto formado por los partes principales como el conjunto de colectores solares, el sistema hidráulico, el termotanque o sistema de almacenamiento de agua caliente, el sistemas de seguridad y el sistema de control. El sistema de calentamiento de apoyo no es parte del sistema solar. Sistema de drenado: Válvula o conjunto de ellas, que se utilizan para permitir la salida del fluido y de los sedimentos o partículas sólidas contenidas, de modo que se evite su acumulación. Sistema de purga: Dispositivo que permite la salida del aire acumulado en el circuito. Puede ser manual o automático y se coloca en el punto más alto de todos los circuitos cerrados. Sistema no presurizado. Sistema solar en la cual las instalaciones son del tipo abierto, debido a que el termotanque de almacenamiento del circuito primario está comunicado de forma permanente con la atmosfera. Sistema presurizado. Sistema solar en la cual las instalaciones son del tipo cerrado, debido a que el circuito primario no tiene comunicación directa con la atmosfera. Tanque de expansión: Dispositivo que permite absorber las variaciones de volumen y presión en un sistema cerrado o presurizado, debido a la dilatación volumétrica por un aumento en su temperatura, impidiendo de esta forma daños al sistema por una sobrepresión excesiva. Tanque interior: Es el depósito interno del termotanque. Está aislado del medio ambiente para minimizar pérdidas térmicas. Si el tanque es presurizado, existen requisitos adicionales a considerar. Tanque exterior ó recubrimiento exterior: El tanque o recubrimiento exterior es el envolvente que protege el tanque de impactos externos y de las condiciones climáticas, por lo tanto los requisitos dependen de la ubicación del tanque. Temperatura del agua de la red de suministro: Temperatura promedio anual a la que la red de suministro (municipal) entrega el agua potable a los inmuebles.

Temperatura mínima: Es la temperatura mínima de trabajo que puede soportar el sistema térmico solar, antes de que el fluido de transferencia térmica llegue al punto de congelación, lo cual debe ser evitado en regiones propensas a climas gélidos para prevenir daños a los colectores solares y tuberías. Temperatura máxima: Es la temperatura máxima de trabajo que puede soportar el sistema térmico solar, antes de que el fluido de transferencia térmica llegue al punto de ebullición. Con respecto a la seguridad, la temperatura del fluido de transferencia térmica siempre debe ser 5°C inferior a la temperatura al del punto de ebullición. El punto de ebullición depende de la presión del fluido y la altitud del sitio. En circuitos primarios presurizados y/o utilizando mezclas especiales, la temperatura máxima puede superar 100°C. En el circuito secundario, la temperatura se limita a un máximo como se especifica en el ANEXO D. Válvula check (anti retorno): Dispositivo que permita la circulación del fluido en un solo sentido e impide el reflujo del fluido de transferencia térmica. Válvula de corte (cierre): Dispositivo en la entrada y salida de un componente o parte que cierra la conexión de la circulación de agua, de tal forma que permite retirar dicho componente o parte, sin necesidad del drenado o vaciado del líquido del circuito. Válvula de equilibrado: Dispositivo que controla y regula los caudales de manera manual o automática para equilibrar los circuitos hidráulicamente igualando el flujo entre los arreglos de colectores. Válvula de llenado/de drene: Dispositivo que permita el llenado y drene de cada circuito cerrado. Válvula de seguridad (sistema de alivio de presión): Dispositivo de acción pasiva o activa que protege al sistema de calentamiento de agua, de incrementos de presión que pudiesen poner en riesgo su integridad física u operacional, limitando la presión máxima del circuito. Válvula de 3 vías y/o válvulas solenoides, Dispositivo activado o desactivado por el sistema de control para dirigir el flujo del agua caliente en el circuito primario a una vía alternativa. Válvula mezcladora: Dispositivo que mezcla agua caliente con agua fría de la red de suministro para limitar la temperatura.

5 Especificaciones de partes y componentes

Para la aplicación de las especificaciones técnicas, los sistemas térmicos solares se dividen en cinco sub sistemas, y uno virtual que está embebido en los otros 5 subsistemas:

m) Campo solar: Colectores solares, estructuras y cimentación.

n) Sistema Hidráulico: Bombas, tuberías, válvulas, conexiones y accesorios del

circuito primario y secundario.

o) Almacenamiento de energía térmica: Termotanque integrado ó independiente.

p) Sistema de control: Sistema de control diferencial de temperatura y cableado.

q) Calentamiento de apoyo (opcional): Calentador de respaldo externo o

integrado al termotanque.

r) Sistema de seguridad: Sistema de protecciones, incluidas en los subsistemas

mencionados anteriormente, usados para el buen funcionamiento del sistema en

su totalidad, protegiéndolo frente a altas temperaturas, presiones máximas y

contra heladas

La siguiente imagen muestra un esquema simplificado de los componentes de un sistema de calentamiento solar.

Imagen 3: Esquema de los componentes de un sistema térmico solar

5.1 GENERALIDADES

El objetivo básico del diseño de un sistema térmico solar será el de suministrar al usuario una instalación solar que: a) Optimice el ahorro energético global de la instalación. b) Garantice un uso seguro de la instalación. c) Garantice una durabilidad y calidad suficientes El diseño del sistema y la selección de materiales deberán cumplir las exigencias cualitativas e higiénicas del fluido de transferencia térmica en el proceso, así como la de evitar la corrosión interna, en especial, la del material del absorbedor de los colectores solares, de la tubería, accesorios, del fluido de transferencia térmica y de las soldaduras. Para tubería de plástico, se deberá consultar las normas NMX-E-226/2-CNCP-2007 y NMX-E-181-CNCP-2006. Se deberá de verificar los materiales mediante la inspección visual final.

1

Termotanque

2

3

4

5

6

7 8

9 10b 10a

11

12a

12d

12c

12e

(1) Válvula de llenado / válvula de drene (2) Tanque de expansión (3) Válvula de seguridad (4) Válvula check (5) Sistema de purga de aire (6) Manómetro

(7) Conexión de puenteo (by pass) (8) Intercambiador térmico (9) Válvula de tres vías (10) Válvula de corte (11) Bomba de circulación (12) Sensor de temperatura

12b

10c

10d

Todos los materiales usados, deberán resistir las temperaturas y presiones máximas que puedan ocurrir en el sistema (véase definiciones en el glosario de términos). En la selección de los materiales, se deberá considerar si el componente o parte, estará a la intemperie o dentro de un inmueble, para que en su caso, sea resistente a los diferentes impactos ambientales y meteorológicos. Todas las partes expuestas al exterior resistirán a la radiación ultravioleta, lluvias, granizadas y otros impactos del medio ambiente. En especifico, las partes exteriores de acero como estructuras, equipo para sujeción, tornillería y piezas auxiliares se protegerán mediante galvanizado por inmersión en caliente, pinturas orgánicas de zinc o tratamientos anticorrosivos equivalentes. Las perforaciones en la estructura, se deberán realizar antes de proceder al galvanizado o protección de la pieza. Las instalaciones eléctricas del Sistema Térmico solar deberán cumplir con lo establecido en la norma mexicana NOM-001-SEDE-1999 para garantizar el uso de la energía eléctrica en forma segura.

5.2 CAMPO SOLAR

5.2.6 Colectores

El fluido de transferencia térmica es calentado por la irradiación del sol entrando a la superficie de un colector solar. Existen varios tipos de colectores que se emplearán en instalaciones de la Agroindustria, como: el colector plano con cubierta, de tubos evacuados o de tubos de calor (tecnología heat-pipe). El tipo de tecnología más adecuado para la aplicación específica se selecciona evaluando los parámetros de la operación ya que la eficiencia de cada tipo de colector es muy diferente dependiendo del rango de temperatura, la presión y del caudal. Los colectores deberán cumplir con los siguientes requisitos:

- Deberán de ser nuevos. No se aceptan instalaciones con partes usadas o

reacondicionadas.

- Tendrán placa de identificación original indicando las características del mismo y llevar una hoja de datos como se especifica en el Anexo A.1.

- Deberán contar con una válvula de regulación de flujo al final de cada grupo de colectores conectados en serie, paralelo o una combinación de los mismos, Se sugiere evitar en medida de lo posible, los arreglos de colectores en serie, debiéndose usar solamente arreglos de colectores solares distribuidos en paralelo, de lo contrario debe justificarse técnica y económicamente en la memoria de cálculo. Se recomienda también utilizar el retorno inverso en lugar de las válvulas de regulación, usando éstas sólo en caso de que técnicamente no sea posible balancear el sistema con el método del retorno inverso.

- Además, en instalaciones mayores a 50 m2 de área de colectores solares, cada grupo de colectores deberá contar con una válvula de corte (de esfera) en la

entrada y salida, para permitir la reparación y mantenimiento y una válvula de seguridad calibrada a la presión necesaria para proteger el circuito aislado.

En regiones en las que existen temperaturas de congelamiento, se deberá utilizar alguno de los siguientes métodos que eviten la congelación del fluido de transferencia térmica:

- Protección por recirculación de agua,

- Protección por drenado

- Si el circuito primario está separado del circuito secundario, se recomienda

utilizar una mezcla anticongelante en el circuito primario para evitar la

congelación del fluido de transferencia térmica.

Si los colectores solares son del tipo de tubos evacuados, los métodos anteriores pueden ser sustituidos por el apropiado aislante en las tuberías de conducción del fluido de trabajo, siempre y cuando el proveedor certifique por escrito que los tubos evacuados a emplear resisten temperaturas gélidas. Si se usan colectores planos y la región es susceptible a heladas, se deberá escoger alguno de los métodos citados anteriormente. Los colectores planos con cubierta, de tubos evacuados o de tubos de calor, deberán estar certificados por algún organismo de certificación internacional ampliamente reconocido, como Solar Keymark, SRCC (OG-100), SPF, CENSOLAR, NMX-ES-001-2005 etc., pudiendo ser más organismos nacionales o internacionales de certificación, pero que tengan la aceptación del FIRCO, cuyo logotipo estará impreso en la placa de identificación. Además, deberá existir rastreabilidad con el número de certificado otorgado así como las curvas de rendimiento obtenidas por el citado laboratorio, y el organismo certificador. No se aceptan certificados que vengan en otro idioma distinto al español o al inglés.

5.2.7 Estructuras y Cimentación

Será responsabilidad del proveedor, que la estructura y las cimentaciones para el arreglo térmico solar sean diseñadas y construidas con materiales apropiados para evitar que, por causa de operación del sistema o por fenómenos naturales como el viento, granizo, heladas o descargas eléctricas, presenten corrosión, deformaciones, hundimientos, fallas de cimentación y problemas relacionados con la aerodinámica del arreglo, con lo cual la estructura y cimentación tendrán una vida útil de 15 años como mínimo. El anclaje a la azotea o área destinada al calentador solar de agua debe diseñarse para soportar ráfagas de viento de acuerdo a los reglamentos de construcción de la localidad, en caso de no existir dichos reglamentos, se considerará una velocidad de diseño igual al récord máximo reportado para la localidad de acuerdo al Servicio Meteorológico Nacional (SMN), no siendo en ningún caso inferior a 27.78 m/s (100 km/h).

La estructura será de metal, por ejemplo de aluminio anodizado, acero galvanizado con acabado de pintura electrostática ó acero inoxidable. En regiones costeras o salobres o con influencia de brisas marinas, la estructura será de aluminio anodizado, acero inoxidable, acero galvanizado con inmersión en caliente. Se deberán utilizar muretes de concreto para anclar los colectores al techo, para evitar la perforación de la loza del techo y así evitar filtraciones de agua futuras. En todo caso, si no se puede evitar las perforaciones al techo del inmueble, se deben sellar adecuadamente las perforaciones hechas en las azoteas (cuando se fijen a las mismas) para no perjudicar la impermeabilización del inmueble. En general, se recomienda un ángulo de inclinación del colector igual a la latitud del sitio más un incremento de aproximadamente entre 7 y 10° para tener la máxima captación durante los meses de invierno, si el sistema no es de carácter marcadamente estacional. La orientación deberá ser hacia el sur geográfico (azimut). Sin embargo, en algunos casos el perfil de uso requiere una orientación y/o inclinación diferente, por lo que el azimut y/o ángulo de inclinación deberá ser optimizado en consideración del consumo anual, y bajo los lineamientos de instalación del punto 6.1.

5.3 SISTEMA HIDRÁULICO

La energía térmica captada en el conjunto de colectores se transfiere indirectamente al resto del sistema por los diferentes circuitos del sistema hidráulico. Existen diferencias entre un circuito primario y un circuito secundario (véase definiciones en el Capitulo 4). En los circuitos, la circulación del fluido de transferencia térmica puede ser por circulación natural, en ese caso se usa el término de termosifón, o por circulación forzada utilizando bombas de circulación. El fluido se mantiene presurizado o no presurizado dependiendo si está en contacto con la atmosfera o no.

- El diseño del sistema hidráulico deberá garantizar que el flujo inverso del fluido se impida en cualquier parte del circuito.

- El sistema hidráulico se diseña para tener un flujo de agua igual en cada colector solar del conjunto o subconjuntos, tomando en cuenta los diámetros y bomba de recirculación seleccionadas de acuerdo con los puntos 5.3.1 y 5.3.4.

- El sistema hidráulico deberá contar con medidas para la protección del sobrecalentamiento y la sobrepresión que evitará exceder la temperatura y presión máxima.

- La temperatura en todos los circuitos que llevan agua se limitará a una temperatura como se especifica en el ANEXO D. Si el agua caliente distribuida del sistema solar se prevé para el uso de personas, la temperatura se limitara a un máximo de 60°C.

- Los sistemas con una superficie total de colectores superior a 15 m², deberán contar con circulación forzada.

En sistemas grandes con intercambiador térmico que cuentan con una tubería larga entre el conjunto de colectores y el termotanque, se recomienda contar con una conexión de puenteo (by-pass), entre los colectores y el termotanque (véase 7 en imagen 1) para precalentar el fluido en el circuito primario antes de alimentar el termotanque y que entre en funcionamiento de acuerdo al sistema de control. Por las mañanas, antes de que se alcance una condición mínima, la conexión de puenteo deberá estar abierta y el fluido calentado en los colectores solares circulará por convección natural. El termotanque estará desconectado. Esta condición mínima puede ser una temperatura mínima prefijada en la entrada de la conexión de puenteo (véase 12b en imagen 1). Cuando se supera esa condición mínima, la bomba se activará, y la válvula de 3 vías conectará también el intercambiador al circuito primario entrando el sistema en el modo de circulación forzada. Como alternativa, en lugar de válvula de 3 vías podrían ser 2 válvulas solenoides con la misma funcionalidad. En cuanto el sistema de control detecte la diferencia mínima de temperatura (véase cap. 5.5.1), la conexión de puenteo se cerrará y el termotanque estará alimentado con agua caliente.

5.3.6 Tuberías y conexiones

El conjunto de tubería y conexiones deberá cumplir con las siguientes características:

- El diseño deberá ser optimizado en cuanto a distancias entre las partes del sistema de tal forma que sean lo más corto posible, con el fin de reducir las pérdidas energéticas y abatir costos. En cada circuito cerrado, la tubería se instalará de tal forma que ascenderá continuamente y habrá un solo punto más alto donde se localizará el sistema de purga de aire (véase 5 en Imagen 1). Si el techo de las estructuras existentes no permite una instalación así, se preverá un sistema de purga de aire en cada uno de los puntos elevados de la tubería.

- El diámetro será adaptado al área total del conjunto de colectores. El cálculo de los diámetros de las tuberías de toda la red hidráulica se determinan en base al flujo nominal especificado por el fabricante del colector solar.

- Las tuberías principales y sus ramales se dimensionan de tal forma que la velocidad del fluido sea mayor a 0.3 m/s y menor a 2.4 m/s.

- El agua usada deberá tener una dureza comprendida en un rango de 5 a 9. Cuando el agua tenga un valor de pH menor a 5 (altamente corrosiva) o cuando ésta ha sido suavizada a dureza cero mediante un suavizador, la velocidad máxima no debe ser mayor de 1.2 m/s.

- Este límite de 1.2 m/s aplicará también cuando la temperatura del agua en las tuberías sea superior a 60°C ya que a esas temperaturas el agua se vuelve altamente corrosiva.

- Se recomienda prevenir la sedimentación de sales en las tuberías, para evitar taponamientos, por ejemplo mediante un sistema de tratamiento de agua o suavizador de agua dura.

- En función de las condiciones climatológicas y salobres del sitio, el diseño de las tuberías deberá soportar el rango de temperatura, presión y flujo de operación, para garantizar la calidad del fluido del proceso.

- El flujo en cada colector solar, deberá estar de acuerdo a las especificaciones del fabricante, dentro del rango de 0.012 l/s/m2 y .02 l/s/m2.

Dependiendo del rango de temperaturas y presiones de operación deseado, se recomienda tubería de:

- Cobre.

- Polipropileno copolímero random (PP-R).

- Policloruro de vinilo superclorado (CPVC) con protección a la irradiación solar.

- Acero inoxidable.

- Tubo ondulado.

- Tubo multicapa (Pex-Al-Pex).

Las temperaturas y presiones máximas de la tubería serán indicadas por el fabricante. Las indicaciones se entregan juntas con las hojas de datos de los componentes para verificar que la tubería es apta para las condiciones de operación. En el caso de tuberías de materiales plásticos utilizadas en el circuito primario. se deberán verificar si soportan las

condiciones extremas de presión y calor del circuito. En caso de tuberías de cobre, las interconexiones deberán estar soldadas con soldadura 95-5 % relación estaño – plomo en la primera capa y serán cerradas con soldadura 50-50 % relación estaño – plomo en la segunda capa para sellarlas. Además:

- Todos los tornillos de sujeción deben ser galvanizados en frío o de acero inoxidable.

- Las abrazaderas deben ser de acero inoxidable o plástico, y aisladas.

- Los cinturones de amarre (cinchos o corbatas) para ajustar o amarrar los cables a la estructura deben ser de plástico negro resistentes a los rayos solares ó metálicos tipo abrazadera sin fin.

5.3.7 Aislante térmico en el sistema hidráulico

Todo el sistema hidráulico deberá contar con un aislamiento térmico, para la conservación de la energía térmica y cumplir con las siguientes condiciones:

- Evitar que las pérdidas de calor en los ramales no supere el 10% de la energía

captada por el campo de colectores solares. Se debe incluir en el

dimensionamiento del sistema un análisis detallado de todos los ramales.

- Los aislantes térmicos deben resistir sin sufrir degradación, la temperatura de

estancamiento del colector solar considerando la irradiación solar y temperatura

ambiente más alta del año.

- El aislamiento térmico debe protegerse exteriormente de la intemperie, y contar

con una buena resistencia al intemperismo, debiendo estar selladas de tal forma

que no penetre la humedad del medio ambiente o del agua de lluvia.

- Cumplir con las especificaciones en el ANEXO C.2.

- Contar con un recubrimiento como acabado final en lámina lisa de acero inoxidable ó aluminio calibre 26 como mínimo y deberá estar rolada y biselada.

- Estar revisado para evitar puentes térmicos y por aislamiento incompleto.

Las partes de fijación del material aislante deberá ser la apropiada para asegurar la vida útil del aislante térmico. Sin embargo, existen en el mercado tubería que ya viene con aislamiento térmico integrado. Se permite el uso de estas tuberías, siempre y cuando su conductividad térmica y espesor del aislamiento cumplan con los requisitos del ANEXO C.2.

5.3.8 Presión en el circuito

En el siguiente apartado, se detallan las recomendaciones de las partes que deben considerarse en los sistemas que trabajan con o sin presión. 5.3.8.1 Sistemas presurizados

Si el circuito primario está presurizado, se requiere:

- Una válvula check o anti retorno (véase 4 en Imagen 1) antes del conjunto de colectores para evitar el flujo inverso que puede ocurrir por ejemplo por circulación natural en la noche cuando el fluido en el colector se enfría.

- Un sistema de purga de aire (o válvula de alivio) (véase 5 en Imagen 1) en el punto más alto para purgar el sistema.

- Para proteger el sistema contra sobrepresiones, se deberá contar con una válvula de seguridad (véase 3 en Imagen 1) calibrada al 110% de la presión máxima de diseño, y colocada en cada arreglo de colectores en la parte más alta del mismo.

- Un tanque de expansión (véase 2 en Imagen 1). Su volumen deberá ser mayor que la expansión máxima del fluido de transferencia térmica en el circuito primario más el contenido de los colectores. Incluyéndose su cálculo en la memoria correspondiente.

- Una válvula de llenado, o de drene respectivamente (véase 1 en Imagen 1).

- Se asegurará que los dispositivos de seguridad siempre estén operando. El diseño y conexión garantizará que se impiden taponamientos por contaminación o depósito de sales.

Todos los componentes y partes del circuito primario deberán resistir 1.5 veces la presión máxima especificada por el proveedor. El diseño resultante deberá asegurar que quede un margen de presión de 0,5 a 1,5 bar por encima de la presión atmosférica para evitar la entrada de aire. 5.3.8.2 Sistemas no presurizados

Si el circuito primario se maneja sin presión y el movimiento del líquido se hace por termosifón, o por medio de una bomba, se requiere:

- Una válvula check (véase 4 en Imagen 1) a la entrada del grupo de colectores para evitar el flujo inverso.

- Un sistema de purga de aire (véase 5 en Imagen 1) en el punto más alto.

- Un tanque de expansión (véase 2 en Imagen 1). Su volumen deberá ser mayor que la expansión máxima del fluido de transferencia térmica en el circuito primario y el contenido de los colectores.

- Una válvula de llenado, o de drene respectivamente (véase 1 en Imagen 1).

- Se asegurará que los dispositivos de seguridad estén operando permanentemente. El diseño y conexión garantizará que se impiden taponamientos por contaminación o depósito de sales.

Si el fluido de trabajo es agua, la temperatura se limitará a un máximo de 80 °C. 5.3.8.3 Válvulas

Las válvulas que se utilicen, deberán ser de construcción robusta, y resistentes a la corrosión, a las presiones y a las temperaturas máximas que puedan ocurrir con una vida útil de 5 años como mínimo.

5.3.9 Bomba(s)

La bomba o el sistema de bombas (véase 11 en Imagen 1) que se instalarán, deberán de cumplir con los siguientes requisitos:

- La selección y cálculo de la potencia de la bomba se debe realizar conociendo el

flujo total de agua requerido por todos los colectores solares y la carga dinámica

total (CDT) de la red hidráulica, con ayuda de las curvas características

proporcionadas por el fabricante de bombas.

- Si es necesario, las bombas deberán de estar protegidas contra la intemperie, mediante una cubierta o gabinetes adecuados que garanticen su operación.

- Estarán situadas en la zona más fría del circuito y, si es posible, en tubería vertical.

- Todas las bombas tendrán una placa con las características eléctricas del motor, así como los datos del fabricante.

- La bomba de circulación deberá compensar la pérdida de presión total de todo el sistema. En el dimensionamiento del cabezal de bombeo se deberán tomar en cuenta también las pérdidas de presión causadas por los accesorios y la tubería, por ejemplo por curvaturas, conexiones y/o la rugosidad de la pared del material.

- El consumo de energía máximo de la bomba deberá ser menor o igual que el 1% de la potencia máxima calorífica que pueden suministrar los colectores en total.

- Deberá ser controlada automáticamente por el sistema de control.

- La bomba podrá ser retirada para reparación o mantenimiento, sin drenado o vaciado del líquido del circuito. Esto se realizará por la instalación de válvulas de corte o, como mínimo, por tuercas uniones a la entrada y a la salida de la bomba (véase 10a y 10b en Imagen 1).

- Para sistemas con una superficie de colectores total superior a 50 m², se recomiende contar con una segunda bomba de respaldo que esté conectada en paralelo a la bomba operando.

Se deberán de considerar filtros con capacidad de tamaño de partícula adecuada para proteger el equipo de sedimentos que resulten de la corrosión de las tuberías y de las sales debido a la dureza del agua en, su caso, sobre todo al principio de operación. La bomba deberá soportar sedimentos que se pudieran llegar a pasar por el filtro. El cuerpo de la bomba y los impulsores deberán ser de material de alta resistencia y anticorrosivos, tales como acero inoxidable, bronce o polímeros de alta resistencia.

5.3.10 Fluido de transferencia térmica

En sistemas que cuentan con intercambiador de calor en el circuito primario, se puede utilizar un fluido de transferencia térmica alternativo al agua. No deberá de ser tóxico, ni contaminar el medio ambiente. Deberá tener una viscosidad baja y un calor especifico superior a 3 kJ/(kg K) y ser estable para todo el rango de presiones y temperaturas. En regiones que corren con peligro de heladas, en el circuito primario se deberá utilizar una mezcla anticongelante como fluido de transferencia térmica, como propilenglicol mezclado con agua, si se utiliza un fluido diferente que el agua, se deberá asegurar que no escape al medio ambiente por fugas, conexiones incorrectas o similares en ninguna parte del sistema. Es obligatorio que el intercambiador de calor impida la mezcla del anticongelante con el agua de consumo. En aplicaciones que superan los 60°C, es necesario proteger los equipos del circuito primario de agua dura. Por tal motivo, en regiones con agua dura, en el circuito primario se debe utilizar un fluido de transferencia térmica especial que cumple con los demás requisitos de estas especificaciones y que está separado de los otros circuitos. En instalaciones que utilizan la misma agua en toda la circulación del sistema, se deberá prever un tratamiento del agua que reduzca las sales (iones) de magnesio y calcio del agua de la red de suministro.

En el circuito secundario siempre se usa agua. Si se requiere que el agua de servicio sea de ciertas características y calidad, se deberán realizar las medidas necesarias para asegurar estas condiciones. En regiones con agua dura, en el circuito secundario se deberá realizar medidas contra la incrustación y el depósito de sales (p. ej. una limpieza frecuente).

5.3.11 Intercambiador térmico

Un intercambiador térmico (véase 8 en Imagen 1) transfiere indirectamente la energía térmica absorbida en el conjunto de colectores, del circuito primario al termotanque. Se necesita si se utilizan diferentes fluidos en el circuito primario y secundario como anticongelantes o si los circuitos se manejan a diferentes presiones y/o temperaturas. Especialmente en regiones de agua dura es muy importante separar el circuito primario por medio de un intercambiador para proteger los colectores de depósitos de sales. Si el sistema cuenta con intercambiadores térmicos internos o externos, se deberá cumplir con los siguientes requisitos:

- Serán dimensionados de tal manera que la razón de su superficie útil [m²] y el área total de colectores [m²] no sea inferior a 0.2.

- Deberán soportar las diferencias de presiones que puedan ocurrir.

- Los intercambiadores térmicos podrán ser retirados para reparación o mantenimiento, sin drenado o vaciado del liquido del circuito. Por tanto, se preverán válvulas de corte en todos los orificios del intercambiador, además se recomienda instalar las válvulas de purga de aire y drene necesarias.

En regiones con agua dura y temperaturas del fluido de transferencia térmica que excedan los 60°C, se necesita tomar medidas contra incrustación, por ejemplo la ampliación de la superficie del intercambiador y permitir su limpieza. Especialmente intercambiadores de placas y de tubos lisos se prestan para estas condiciones porque son menos propensos a la incrustación.

5.4 ALMACENAMIENTO DE CALOR

Los sistemas térmico solares cuentan con un sistema de almacenamiento de energía térmica llamado termotanque ya sea independiente o bien integrado.

La alimentación igual que la toma de agua se puede realizar, ya sea de forma indirecta mediante un intercambiador térmico, o de forma directa. Cada una de las conexiones de alimentación, y de toma respectivamente, tiene una entrada y una salida del termotanque.

5.4.6 Termotanque

El termotanque o los termotanques tienen como principal función el almacenamiento de agua a altas temperaturas. Estos recipientes se deberán diseñar de acuerdo a la norma mexicana NOM-020-STPS-2002, Recipientes sujetos a presión y calderas – Funcionamiento -Condiciones de seguridad. Termotanques no presurizados deberán cumplir con las normas mexicanas NMX-C-374-ONNCCE-CNCP-2008 sobre tinacos prefabricados. La capacidad de almacenamiento deberá ser apropiada a la cantidad de metros cúbicos circulando en el circuito primario y necesario en el proceso. En general, se recomienda un volumen del tanque de 1,5 más la cantidad del consumo de agua o 50-180l por metro cuadrado de área de apertura del colector. Además deberán de cumplir con las siguientes especificaciones:

- Tener una vida útil de 15 años como mínimo.

- Llevar una hoja de datos como está indicado en el Anexo A.2.

- Deberá soportar una presión de 1,5 veces de la presión máxima de operación indicada por el fabricante. Se entregarán los resultados del ensayo juntos con la hoja de datos.

- Llevar una placa indicando datos básicos.

- Deberán soportar las presiones y temperaturas máximas que pueden ocurrir. Por motivos de seguridad, la temperatura se limitará como se especifica en el ANEXO D.

- Deberá contar con una válvula de corte manual en la salida (véase 10d en Imagen 1) u otras medidas para evitar el derrame del termotanque en caso de cualquier peligro en el sistema. Sin embargo, se recomienda prever una válvula de corte automática, que se activa en cuanto el sistema de control detecte una pérdida de presión. Además deberá contar con otra válvula de corte en la entrada (véase 10c en Imagen 1).

- Todos los tanques de almacenamiento deberán estar provistos de orificios adecuados en la(s) entrada(s) y en la(s) salida(s); en el drene (con o sin sumidero), en los venteo(s) y en las conexiones para sensores, indicadores y/o controles de nivel.

- Deberá instalarse una válvula en la parte más baja del termotanque de almacenamiento que permita drenar periódicamente los sedimentos.

- Los tanques de almacenamiento con un volumen mayor a 1000 l, deberán contar con una forma de acceso adecuado, que generalmente es una brida desmontable, para permitir al personal de mantenimiento realizar limpieza, revisiones o reparaciones en el interior del tanque.

- El fabricante deberá garantizar por un periodo de al menos 5 años, la calidad de las soldaduras aplicadas.

- De preferencia se deberán de usar Termotanques verticales, para permitir una mejor estratificación de temperaturas en el agua almacenada. Sólo en caso de restricción de

poca altura del techo del inmueble donde se aloje o alguna restricción técnica justificable se pueden usar del tipo horizontal.

Debido al fenómeno de estratificación del fluido dentro del termotanque y con el propósito de conservarlo, las posiciones de las conexiones del termotanque deberán cumplir con los siguientes requisitos: Conexión con el circuito primario:

- Conexión directa: La alimentación del agua caliente se ubicará entre el 90% al 100% de la altura en la parte superior del tanque y la toma del agua fría se ubicará en la parte inferior entre el 5% y 10% de la altura del tanque.

- Conexión indirecta mediante un intercambiador térmico: La alimentación del agua caliente estará entre el 10 % y el 50 % de la altura en la parte superior y la toma del agua fría estará ubicada en la parte inferior entre el 5% y el 10% de la altura del tanque.

Conexión con el circuito secundario:

- Conexión directa: La toma del agua caliente se ubicará entre el 90% al 100% de la altura del termotanque, siendo la conexión más alta; y la alimentación con agua fría se realiza en el parte inferior.

- Conexión indirecta (vía intercambiador): La toma de agua caliente se realizará entre el 90% al 100% y la alimentación con agua fría entre el 50% al 75% de la altura en la parte superior.

- Con el propósito de evitar la pérdida de la estratificación de temperatura, se

deberá asegurar que el regreso de agua caliente proveniente de los colectores

solares ingrese al termotanque en un punto localizado entre el 50% y 75% de la

altura del tanque de almacenamiento, o bien incorporar difusores interiores en el

termotanque.

Lo anterior deberá ser indicado mediante el marcaje o etiquetado correspondiente en el termotanque.

Imagen 4: Esquema simplificado de las conexiones del termotanque

Conexión circuito secundario: Directo. Conexión circuito secundario: Indirecto.

Toma (agua caliente)

Alimentación (agua fría)

Toma (agua caliente)

Alimentación (agua fría)

Alimentación (agua caliente)

Toma (agua fría)

Alimentación

(agua caliente)

Toma (agua fría)

Conexión circuito primario: Directo. Conexión circuito primario: Indirecto.

Con el propósito de afectar al mínimo la estratificación de temperaturas, los Termotanques deben tener difusores en la entrada del agua fría de alimentación y deberán estar colocados en la parte inferior del termotanque. Un diseño delgado y cilíndrico del termotanque favorece también una buena estratificación. En sistemas presurizados, se deberá contar con una válvula de seguridad en la parte superior del termotanque, calibrada al 110% de la presión máxima definida por el proveedor. Deberán contar con un orificio exclusivo para venteo, que garantice la purga de aire, en la parte más alta del tanque. Para termotanques a alta presión en posición horizontal, se deberá contar con cubiertas toriesféricas por ambos lados, de acuerdo al código ASME sección VIII en el apartado “tipos de tapas de recipientes bajo presión interna”. Para termotanques verticales sólo la tapa inferior podrá ser plana, siempre y cuando cumpla con las condiciones de presión del sistema. Toda tubería de salida del termotanque, para conectarse a la red de distribución, deberá estar dirigida hacia abajo, y tener una longitud de al menos 0.3 m entre el termotanque y el punto de interconexión de la red. Se recomienda, que de ser posible, se instale un solo termotanque, para minimizar pérdidas térmicas.

5.4.7 Tanque interior

Materiales de fabricación del tanque interior recomendados:

- Acero inoxidable de grado alimenticio (SUS 304 ó SUS 316).

- Acero al carbón con recubrimiento porcelanizado o acabado vidriado.

- Para sistemas no presurizados, el tanque puede ser de polietileno grado alimenticio.

En general, deberán contar con medidas contra la corrosión interna, se recomienda considerar la norma UNE-EN 12499:2003/AC: 2006 sobre la protección de la corrosión de superficies de metal. En tanques que son de acero, esta protección se realiza mediante la instalación de un ánodo de sacrificio.

5.4.8 Base soporte

La estructura de soporte deberá resistir el peso del termotanque y, la carga hidrostática. Si se instala encima del techo de un edificio, se deberá asegurar que éste soporte el peso completo de todo el conjunto (termotanque-colector). Se deberá asegurar que la instalación del sistema térmico solar, no provoque daños a la estructura existente (filtraciones, cuarteaduras, estética, etc.). Como material se recomienda:

- Acero galvanizado con acabado de pintura electrostática.

- Acero inoxidable.

- Concreto.

- Ladrillo.

La unión entre la base soporte y el termotanque interior deberá estar separada por un material aislante con un espesor mínimo de 2”; y la unión entre el termotanque interior y la lamina del tanque exterior con un espesor mínimo de 1”, para evitar pérdidas conductivas (véase la siguiente imagen)

Imagen 5: Esquema del aislamiento del termotanque1

Los materiales podrán ser:

- Madera tratada, por ejemplo de encino.

- Polímeros de alta resistencia.

- Granulo de vidrio expandido (expanded glass granules)

- Grava de vidrio espumoso (foam glass gravel)

5.4.9 Aislamiento térmico

Un buen aislamiento completo del termotanque es esencial para reducir las pérdidas de calor y lograr una eficiencia alta del sistema solar, manteniendo las pérdidas térmicas no mayores al 10% de la energía captada por el conjunto de colectores solares. El aislamiento se debe seleccionar conforme a los conceptos de diámetro critico de aislante y se deberá ajustar estrechamente al tanque para evitar pérdidas por aire pasando a lo largo del tanque. Los orificios de conexión, el tanque y todas las tuberías deben contar con un aislamiento térmico completo, para evitar y/o minimizar pérdidas térmicas por conducción.

- El material y espesor del aislante, deberá cumplir con lo especificado en el ANEXO C.1.

- En la tapa del tanque se recomienda un aislante de un espesor 50% mayor al del termotanque.

1 Con motivo de ser más descriptivo, las razones geométricas no son reales. Además, se permiten otros

diseños del tanque y la base soporte que cumplan con las especificaciones.

Aislante base - exterior

Tanque interior

Base soporte

1‘‘

Aislante interior - base 2‘‘

Aislante tanque

Tanque exterior

5.4.10 Tanque exterior ó recubrimiento exterior

Se recomienda para instalaciones comerciales, que el termotanque se instale en espacios interiores, con el objeto de disminuir las pérdidas de calor en el mismo. Si no es posible lo anterior, el diseño del tanque exterior deberá garantizar una resistencia a cualquier impacto externo, como fenómenos naturales si está localizado fuera de un edificio. Como material de fabricación, dependiendo de la ubicación, se recomienda:

- Acero inoxidable (SUS 304 ó SUS 316).

- Aluminio anodizado.

- Lamina de acero galvanizado con acabado de pintura electrostática.

- Plástico reforzado con vidrio (GFRP) u otros plásticos.

Cuando se instalen en el exterior, deben contar con un recubrimiento exterior que evite la degradación del aislamiento así como la penetración de humedad. En regiones costeras o salobres o con influencia de brisas marinas, la lámina exterior del tanque será de aluminio anodizado, acero inoxidable (SUS 304 ó SUS 316) o GFRP (Glass Frame Reinforced Plastic). Si se llegan a requerir varios Termotanques, y con el propósito de lograr una estratificación adecuada de temperaturas, éstos se deben de conectar en serie invertida con el circuito de consumo, tal y como se muestra en la siguiente figura: Imagen 4: conexión en serie invertida de varios Termotanques

5.5 Sistema de control

5.5.6 Sistema de control diferencial de temperatura

La dinámica del calentamiento solar está dirigida por el sistema de control que maneja a las bombas, si estas existen, así como los mecanismos de seguridad, con la finalidad de hacer más eficiente el proceso de captación solar. El sistema de control diferencial de temperatura como factor de regulación se encarga de controlar el proceso de paro y encendido del sistema, esto se logra de la siguiente manera:

1. El paro y encendido de la bomba de circulación de un sistema de circulación

forzada, dependerá de la diferencia entre la temperatura del líquido almacenado

en el termotanque y la de la línea de descarga de los colectores solares (véase

12 a y 12c en Imagen 1). Esta se determinará, frecuentemente por sensores

térmicos que mandan señales electrónicas al sistema de control diferencial de la

bomba. Bajo ninguna circunstancia se deberá controlar manualmente la bomba

de recirculación para arrancar y parar el sistema. Por lo anterior y para asegurar

un funcionamiento automático, el sistema de control diferencial debe de contar

por lo menos con dos sensores de temperatura, uno se coloca en la parte inferior

del tanque de almacenamiento solar para detectar la temperatura del agua a

calentar y el otro se coloca en la parte superior de los colectores solares.

2. Entre paro y encendido del sistema, se deberá considerar un rango de

temperatura específico para dicho control. Para sistemas a temperaturas altas,

se recomienda una diferencia mínima de 8 a 10°C para encender y de 2 a 3°C

para parar el flujo en el sistema. En aplicaciones a temperaturas bajas, se

considerará un rango menor de temperaturas.

3. Para evitar el riesgo por congelación, el control diferencial arrancará la bomba

cuando la temperatura de los colectores solares sea de 3°C y la parará cuando

llegue a 7°C, exceptuando el caso de sistemas con protección por drenado.

4. Además controlará que la temperatura del fluido de transferencia térmica no

exceda el límite en ninguna parte del sistema, especialmente en el termotanque,

activando el paro de la bomba o accionando la conexión de puenteo.

5. Sistemas con una superficie de colectores total superior a 15 m² deberán contar

con una protección al sobrecalentamiento que no sea eléctrico en caso de un

corte de electricidad.

6. Si el agua está destinada para uso humano, se deberá controlar la temperatura,

para proteger de quemaduras a las personas. En estos casos, la temperatura se

limitará a un máximo de 60°C por lo que se preverá una válvula mezcladora

regulada por el sistema de control.

7. Si el sistema cuenta con una conexión de puenteo, un sensor de temperatura

(véase 12b en Imagen 1), mandará señales al sistema de control y así se

conecta o desconecta el by-pass y termotanque al circuito primario mediante una

válvula de 3 vías, o válvulas solenoides habilitadas para realizar esta función.

Se prefiere una regulación sencilla con 3 á 4 sensores térmicos en la salida del colector y en diferentes alturas del termotanque. Además, el sistema de control deberá conectarse con un contactor o arrancador termomagnético para evitar que la corriente de la bomba pase directamente por éste y reducir también los riesgos de daño al operador por descargas eléctricas durante las rutinas de mantenimiento. Este interruptor se localizará en la trayectoria o cable de interconexión entre la línea eléctrica y el sistema de control. Este interruptor debe ser calculado según las normas eléctricas mexicanas para soportar la corriente del circuito eléctrico del sistema y deberá estar contenido en un gabinete tipo NEMA 3R o superior. El sistema deberá también contar con protección de sobrecarga y corto circuito, de acuerdo a lo establecido en la NOM-001-SEDE-1999 de Instalaciones eléctricas. Todas las partes metálicas expuestas del sistema de control deberán ser puestas a tierra.

5.5.7 Medición de la presión

La presión del sistema se determinará por un manómetro instalado por lo menos en cada uno de los circuitos cerrados (véase 6 en Imagen 1). El manómetro será adecuado para el rango de presiones que pueden ocurrir. Normalmente deben disponer de una esfera de 100mm y una escala graduada de 0 a 10 bar.

5.5.8 Medición de la temperatura

Todos los sistemas de calentamiento térmico solar, deberán contar con termómetros o sensores adecuados al diámetro de la tubería de tal forma que detecten la temperatura del agua, instalándose un termómetro o sensor en la parte baja del termotanque o en la línea de succión de la bomba, a la entrada de agua fría (véase 12C en imagen 1), y otro termómetro o sensor en el retorno de los colectores solares (véase 12A en Imagen 1). Los termómetros o sensores deberán cumplir con las siguientes características:

- Podrán ser digitales ó analógicos.

- Deberán tener una escala no menor a la temperatura máxima y mínima del sistema. Normalmente se usa un rango de 0 a 200°C.

- Deberán contar con aislamiento térmico para el ambiente.

- Los sensores deberán estar dentro de un termopozo o vaina de inmersión y conectados al sistema de control en el cual se podrá “leer” la temperatura que exista en ese punto.

5.5.9 Medición de la energía térmica

La energía térmica producida por el calentador solar de agua se determinará por medio de contadores de energía. En el caso de no contar con integradores energéticos, se deberá contar con instrumentos de medición de temperatura a la entrada y salida, y del caudal a la entrada del sistema solar. El caudal del fluido se determina con turbinas

(sistema rotario volumétrico), medidores de flujo magnético, medidores de flujo de desplazamiento positivo u otros procedimientos. La temperatura se mide con sensores térmicos. La energía será determinada con estos datos a través de la aplicación de la siguiente fórmula:

E = *Cpa*(T2-T1) Donde: E [kJ/s] Rendimiento térmico

[kg/s] Caudal másico del agua CPa = 4.186 [kJ/(kg*K)] Calor específico del agua T2[K] Temperatura de salida del sistema (a proceso) T1 [K] Temperatura de entrada al sistema Los datos obtenidos por cualquiera de los métodos indicados, serán guardados y preparados en una manera que permitirá recabar un balance de energía anual. Se excluirá al sistema de apoyo. Si el sistema cuenta con un calentador auxiliar integrado al tanque, se deberá determinar la energía de apoyo para luego descontar su valor del rendimiento total.

5.6 CALENTAMIENTO DE APOYO (OPCIONAL)

Un sistema térmico solar es un sistema que convierte la energía del sol en energía térmica transferida a un fluido de trabajo, aplicado a los agronegocios. Sin embargo, como sabemos, el recurso solar no siempre está disponible debido a las condiciones climáticas que prevalezcan en el lugar, limitando dicho recurso solar haciendo el servicio intermitente, debido a nublados que se pudieran presentar en varios días consecutivos, o por fenómenos atmosféricos extraordinarios, como tormentas tropicales o huracanes. Por lo anterior, para garantizar siempre la cantidad de agua caliente a la temperatura requerida, se recomienda instalar un sistema de calentamiento de apoyo el cual apoyará al sistema térmico solar, en caso de las eventualidades explicadas anteriormente. Este sistema de calentamiento de apoyo, deberá estar dimensionado de tal manera que sea capaz de suministrar la demanda completa del proceso para el caso de una indisponibilidad completa del sistema solar térmico, por ejemplo por una falla, mantenimiento o condiciones climáticas desfavorables. Se clasifica en sistemas integrados al termotanque y de respaldo externo o combinados. Puede ser eléctrico, de gas LP u otros combustibles. Para permitir su operación independiente, se deberá prever una conexión de puenteo al sistema solar. Para evitar reducir significativamente la eficiencia del sistema, no se recomienda usar el tanque de almacenamiento de agua caliente del sistema convencional de apoyo como tanque de almacenamiento del sistema de colectores solares. Cuando el sistema de calentamiento convencional tenga una bomba recirculadora de retorno para mantener la tubería caliente, el regreso no deberá descargarse al Termotanque, para evitar que se reduzca la eficiencia del sistema.

5.7 DISEÑO Y DIMENSIONAMIENTO DEL SISTEMA

El diseño y dimensionamiento del sistema es un proceso iterativo que se deberá basar y comprobar mediante un programa informático de simulación. Dicho programa deberá tomar en cuenta como mínimo, los siguientes parámetros de entrada para el diseño y dimensionamiento:

- El consumo de agua caliente en su perfil diario y la temperatura prefijada.

- La inclinación y orientación de los colectores.

- La eficiencia de los colectores

- El clima del sitio.

- El volumen del termotanque.

- La longitud de la tubería.

- El tipo de calentador de respaldo.

- La temperatura del agua de la red

- Las coordenadas geográficas del sitio

- Los niveles de irradiación solar en base mensual

El diseño y dimensionamiento se realizará por parte del proveedor utilizando un programa de simulación, como los que se sugieren a continuación:

- f-chart.

- TRNSYS.

- SIMSOL.

- TRANSOL.

- ACSOL.

- T*Sol.

- Polysun.

- GetSolar.

- CENSOL

- O programas similares que usen el mismo concepto de dimensionamiento y cálculo para efectuar la simulación.

No todos los programas son aplicables en cualquier proyecto. Algunos programas llevan configuraciones predefinidas de sistemas y su adaptación es limitada. En estos casos, se deberá verificar si el programa de simulación utilizado está calificado. Se deberán atender las recomendaciones en el Anexo F. Además se recomienda una evaluación crítica de los resultados de la simulación debido a que asume condiciones óptimas e artificiales. Además, unos programas requieren una cierta experiencia del

proveedor y periodos de varios meses de familiarización. Se deberá llenar el formulario mostrado en el ANEXO B y aparte entregar el reporte original de la simulación. Dado que el usuario final es el que conoce con exactitud las características tanto del fluido que desea almacenar y el lugar donde se ha de instalar dicho sistema, el proveedor no deberá suponer estas condiciones, y si así fuera, el proveedor tiene la obligación de informar al usuario, quien tiene la responsabilidad de autorizar o no las condiciones expuestas por la compañía proveedora.

6 Especificaciones relativas a la instalación del sistema

6.1 GENERALIDADES

En la instalación se deberán evitar obstáculos que proyecten sombra sobre el arreglo solar así como entre ellos mismos a lo largo del día y a lo largo del año. En caso de no poder evitarse, las pérdidas de energía por sombreado no deben sobrepasar el 15% de la energía total anual ganada por el sistema solar en ausencia de sombras. En caso necesario, se ajustará la altura del arreglo, en lo posible evitando la tala de árboles. En general, se recomienda un ángulo de inclinación del colector igual a la latitud del sitio más un incremento de aproximadamente entre 7° y 10°. Si se aumenta el ángulo de inclinación del colector se obtiene la máxima captación durante el invierno y si se inclina con un ángulo menor a la latitud del lugar se obtiene la máxima captación en verano. La orientación (azimut) sea hacia el sur geográfico. Sin embargo, en algunos casos el perfil de uso requiere una orientación diferente debido a que el área disponible para instalar los colectores no permite orientarlos estrictamente hacia el Sur y/o inclinarlos con el ángulo correcto. En estos casos se pueden instalar los colectores solares desviados del Sur e inclinados con un ángulo diferente al óptimo, de acuerdo a las siguientes restricciones:

- La pérdida de irradiación solar incidente en su superficie no sobrepase el 30%

anual del valor máximo captado en condiciones normales.

- La desviación máxima del azimut del colector no deberá superar 10° hacia el

este y 30° hacia el oeste.

Al final del cálculo se debe incrementar el área de colectores solares para compensar las pérdidas de irradiación solar debidas a su orientación e inclinación alejadas de la posición ideal, así como de suciedad o pérdida térmica en la superficie del sistema, en caso de zonas muy sucias. Hay que tomar en cuenta que algunos de los colectores del tipo de tubos evacuados pueden absorber mayor radiación solar sin afectar demasiado la desviación del azimut, debido a que son de carácter “omnidireccional”. La estructura deberá quedar debidamente fijada y anclada para evitar cambios indeseables en la orientación del arreglo solar. Los colectores solares deberán sujetarse bien cada uno con 4 sujeciones a la estructura como mínimo, por lo que no se permite soportar los colectores en los cabezales de las tuberías, ni se permiten sujeciones de éstos con alambres. En la instalación eléctrica, los cables conductores o ductos de conducción deberán quedar protegidos de la luz solar directa, buscando su mejor ubicación para minimizar el calentamiento por la exposición a los rayos solares. Los conductores ó el ducto para los conductores deberán estar ajustados firmemente a la estructura mediante cinturones de amarre (cinchos o corbatas de plástico de color negro) o abrazaderas tipo sin fin de acero inoxidable. Las perforaciones en estructura de acero se deberán realizar antes de proceder al galvanizado o protección de la estructura.

6.2 CONEXIONES HIDRÁULICAS

Las conexiones hidráulicas deberán satisfacer los requerimientos siguientes:

En todas las conexiones hidráulicas roscadas deberá aplicarse cinta de teflón ó cualquier compuesto que selle juntas hidráulicas. No serán soldadas, para permitir la desconexión de cualquier pieza de tubería.

Se deberá usar una tuerca unión u otras medidas que permitan la desconexión de la tubería entre cada elemento del sistema tanto en la entrada como en la salida.

Todas las conexiones a la bomba y accesorios deben ser roscadas con acoplamiento.

Cada elemento del sistema deberá estar sujeto firmemente para evitar movimientos.

La tubería deberá fijarse mediante abrazaderas colocadas convenientemente, de acuerdo a las recomendaciones del fabricante. En tramos aéreos horizontales la distancia de fijación debe impedir que la deflexión de la tubería sobrepase 1.0 cm, tomando en cuenta la pérdida de rigidez que pueda tener por llegar a la temperatura de estancamiento, permitiéndose el uso de abrazaderas tipo uña en tramos verticales cuando el peso de la tubería y el agua sea mayor de 50 kilogramos se debe considerar un anclaje del tipo unicanal. Se deberá de contar con las especificaciones del proveedor, para que los elementos de fijación (abrazaderas, uñas, etc), de tal forma que garanticen una fijación adecuada y segura de las tuberías.

Para evitar los daños debidos a los esfuerzos por desplazamientos causados por la continua contracción y expansión de los tubos por los cambios de temperatura, las tuberías hidráulicas deben instalarse apropiadamente, colocándose juntas de expansión horizontal o juntas de expansión en las secciones de las líneas donde se requiera.

Se deberán de usar juntas de expansión en recorridos de tubería mayores a 30 metros en línea recta. En caso de no poder usar juntas de expansión horizontales, solamente se aceptan juntas de expansión verticales en conjunto con válvulas eliminadoras de aire.

Si las tuberías atraviesan muros o cimentaciones se deberán usar chaquetas de tubería de acero cuyo diámetro sea el doble del tubo a proteger, o se deberán construir arcos de cemento sobre el tubo. Se deberá de rellenar el espacio libre entre las chaquetas o los arcos de cemento y la tubería de algún material sellador flexible.

Para tuberías enterradas se debe abrir una zanja y colocar la tubería rodeada ya sea de arena o tierra fina sin piedras. Se debe colocar cuando menos 10 centímetros de relleno compactado alrededor de la tubería.

6.3 CONEXIONES ENTRE COLECTORES SOLARES - TERMOTANQUE

La interconexión entre el termotanque independiente (en caso de contar con él) ó la línea de suministro y los colectores solares cubrirá los siguientes requisitos:

- El diseño de la tubería, deberá asegurar particularmente la impermeabilidad completa y la durabilidad.

- Será de un diámetro que garantice el flujo ideal entre colectores solares

especificados anteriormente en el apartado tuberías, conexiones y accesorios.

- Se debe realizar una pendiente mínima ascendente de 1% en el sentido de la

circulación del fluido en los tramos horizontales de la tubería, hasta llegar al punto más alto donde se unan a la tubería principal para ir evacuando las burbujas de aire, o bien, deben de contar con válvulas eliminadoras de aire en los puntos elevados de la red.

- Se deberá emplear el método del retorno inverso para la conexión del arreglo de

colectores en paralelo, de tal forma de lograr un flujo de agua equilibrado en todo

el subconjunto, teniendo en el mejor de los casos la misma longitud de recorrido

por diferentes caminos. Cuando esto no sea posible, se deberán instalar válvulas

de control para el equilibrado de flujo.

- Se deberá verificar que todas las conexiones se instalen correctamente y en el

lugar previsto.

Cada línea de conducción proveniente de la línea hidráulica del termotanque o de suministro a dichos colectores así como la de retorno al termotanque deberá contar con las siguientes características:

- Se recomienda conexiones de cobre.

- Contará con elemento de conexión y desconexión (tuerca unión).

- Contará con elemento de apertura y cierre (válvula esfera).

- Contará con elemento anti retorno (válvula check).

Cada uno de los elementos mencionados deberán ser de un diámetro no menor al diámetro de la toma hidráulica del colector solar utilizando las conexiones necesarias para la reducción en el caso de conexión de la línea proveniente de la toma principal a la línea de colectores solares así como de ampliación en caso de línea de colectores solares a línea principal. Cada línea de colectores solares; en la conexión de la salida

del último colector deberá contar con una válvula de seguridad calibrada a la presión máxima. La tubería deberá ser aislada térmicamente bajo el siguiente criterio:

- El aislamiento térmico deberá cumplir con los requisitos anteriormente especificados.

- Deberá tener recubrimiento como acabado final en lámina lisa de acero inoxidable ó aluminio, calibre 26 como mínimo y deberá estar rolada y biselada.

6.4 CONEXIONES ENTRE COLECTORES SOLARES

La conexión entre equipos solares se realizará cumpliendo con los siguientes criterios:

- Deberá ser preferentemente de tubería de cobre de un diámetro no menor al diámetro de la conexión de los colectores solares.

- Se deberá procurar que la distancia entre los colectores sea la mínima necesaria para que entre ellos exista un elemento de conexión y desconexión (tuerca unión) para labores de mantenimiento.

La tubería deberá ser aislada térmicamente bajo el siguiente criterio:

- El aislamiento térmico deberá cumplir con los requisitos anteriormente especificados.

- Deberá tener recubrimiento como acabado final en lámina lisa de acero inoxidable ó aluminio calibre 26 como mínimo y deberá estar rolada y biselada.

6.5 EMPALMES Y CONEXIONES ELÉCTRICAS

Los elementos que utilizan una conexión eléctrica en un sistema térmico solar son: El sistema de control, la puesta a tierra y la bomba. En términos generales, estos se deberán apegar a lo indicado en la NOM-001-SEDE-1999, y satisfacer los siguientes requerimientos: Todos los cables deberán ser continuos sin empalmes intermedios, a excepción de los siguientes casos:

- la conexión a la bomba, en la que se permite un solo empalme soldado entre la

bomba y el sistema de control.

- Si se usan sensores de temperatura, también se deberá permitir solo 1 empalme

soldado, si la longitud del sensor es insuficiente para realizar la conexión

(ubicación del sensor) y el punto de uso de la lectura (unidad de control). Se

deberá asegurar que el calibre del cable conductor de la señal de los sensores

sea de un diámetro suficiente para evitar pérdidas de señal o caídas de tensión,

siguiendo las especificaciones técnicas del fabricante.

Se deberá de respetar el código de colores para los cables a usar entre el sistema de control y la bomba incluyendo los cables de puesta a tierra, de acuerdo a la norma

eléctrica. Si se difiere del código, se deberá apuntar claramente y explicar los colores usados en las instrucciones de operación y mantenimiento. El cable conductor hacia la bomba, así como los cables de los sensores deben estar firmemente sujetos a la tubería, usando cinturones de amarre (cinchos o corbatas) cada 1.5 metros. En todos los puntos de conexión y empalmes se dispondrá de un excedente de cable para permitir ajustes o reparaciones futuras, siempre y cuando el espacio físico lo permita. Todas las conexiones en donde no exista terminal con conectores de compresión deberán contar con terminales tipo ojillo estañadas para tornillo de tamaño adecuado. En todos los puntos de conexión se deberá usar grasa conductora anticorrosiva entre la terminal y el punto opresor.

6.6 VÁLVULAS

En términos generales, las válvulas se deben seleccionar de acuerdo a las condiciones de presión y temperatura maximas que pueda alcanzar el sistema.

6.6.6 Válvulas de corte (esfera)

Como requerimiento mínimo, para aislar un componente o parte del sistema se puede realizar por tuercas uniones. Sin embargo, se recomienda ampliamente instalar válvulas de corte en la salida y entrada de

- Cada grupo de colectores de tamaño superior de 100m².

- Termotanques, intercambiadores y bombas.

- Instalación solar para aislar el sistema de apoyo.

La ventaja de utilizar este tipo de dispositivos, es que el componente o parte se puede desconectar sin tener que vaciar el circuito o sistema.

6.6.7 Válvulas de seguridad (válvula de alivio)

Como mínimo, se deberá instalar una válvula de seguridad en cada uno de los circuitos cerrados del sistema. Siempre deben ir instaladas acompañadas de un manómetro y próximos al sistema de expansión si lo hubiera. La válvula de seguridad estará ajustada al 110% de la presión máxima del sistema. Sin embargo, se recomienda instalar válvulas adicionalmente en cada uno de los grupos de colectores y termotanques.

6.6.8 Válvulas anti retornos (check)

Se deberá instalar una válvula anti retorno (Check) del tipo columpio en:

- La alimentación de agua fría.

- Todos los circuitos cerrados.

- Cada una de las bombas.

6.6.9 Válvulas para equilibrado de circuitos

Donde sean necesarias, se recomienda instalar válvulas de globo (asiento) o válvulas de esfera para equilibrar los flujos en las entradas a cada subconjunto de colectores solares, en el caso de que no se pueda tener un flujo equilibrado por el método del retorno inverso.

6.6.10 Válvulas de drenado

Se deberán prever válvulas de drenado para permitir el desagüe total y parcial del sistema. Los Termotanques deben tener en la parte inferior una válvula de esfera de cuando menos 1.25 cm de diámetro, para poder evacuar los sedimentos o vaciarlos en forma periódica.

6.6.11 Sistema de purga (válvulas eliminadoras de aire)

En el punto más alto se instalará un sistema de purga de aire en cada uno de los circuitos cerrados. Si la tubería no presenta una línea vertical ascendente continua, se instalará un sistema de purga en cada uno de los puntos elevados (puntos máximos de altura).

6.6.12 Válvula de 3 vías ó válvulas solenoide de 2 vías.

Se deberá de utilizar una válvula de 3 vías, o dos válvulas solenoides con la misma funcionalidad; en sistemas grandes con intercambiador térmico que cuentan con una tubería larga entre el conjunto de colectores y el termotanque, para habilitar el puenteo y así precalentar el fluido en el circuito primario antes de alimentar el termotanque y que entre en funcionamiento de acuerdo al sistema de control, de acuerdo a la descripción y condiciones de funcionamiento descritas en la página 18.

6.7 SISTEMAS DE SEGURIDAD

Los sistemas de seguridad están compuestos por las válvulas reguladoras y de seguridad, el interruptor de desconexión, la tierra física y el anclaje de los colectores. Estos componentes deben satisfacer los requerimientos explicados con anterioridad. Deberán proteger frente a altas temperaturas, presiones máximas y contra heladas, si es necesario. Se deberá verificar que todos los medidores se encuentren fijamente y correctamente instalados.

7 Documentos técnicos a entregar al cliente

7.1 DOCUMENTOS AL PRESENTAR LA OFERTA TÉCNICA-ECONÓMICA

El vendedor o proveedor debe presentar al potencial comprador la siguiente documentación:

- Al respecto de partes y componentes del sistema de calentamiento solar: Los

formularios en el ANEXO A llenados completamente con los datos básicos del colector, termotanque y sistema.

- Dimensionamiento del sistema de calentamiento (colectores, tanque,

intercambiador de calor, tubería principal y ramales, tanque de expansión) y memoria de cálculo, incluyendo las curvas de eficiencia de operación de sistema y un pronóstico del rendimiento térmico anual y mensual. También se deben presentar las simulaciones de la carga y los datos climáticos. En el ANEXO B se presenta el formulario y el reporte original de la simulación.

- Cotización de las partes y componentes, desglosando las características,

cantidades, precios unitarios de cada parte y componente, así como el costo de la instalación, el monto de los impuestos correspondientes y el costo total. No se aceptan propuestas que indiquen un sistema o “paquete”, sin desglose y características de sus componentes. Además, se deberán indicar los costos, en su caso, para el entrenamiento y capacitación del usuario y del servicio de mantenimiento.

- Período de vigencia de la cotización.

- Tiempo de entrega e instalación del sistema para su puesta en operación.

- Garantías que se otorgarán al comprador.

7.2 DOCUMENTOS A ENTREGAR DESPUES DE LA INSTALACIÓN DEL SISTEMA SOLAR.

Como parte inicial del procedimiento de aceptación del Sistema Solar, el proveedor deberá entregar al usuario la siguiente documentación:

1) Manual de operación del sistema y de recomendaciones de uso, incluyendo métodos de operación manual y automática, operación con apoyo de energía de fuente convencional, protocolo de inspección y mantenimiento, información técnica relevante del equipo, descripción de los ajustes de seguridad y de regulación y relación de posibles causas de falla con procedimiento de chequeo y soluciones. También se entregarán los datos al cliente para contactarse en el caso de necesidad del servicio de mantenimiento o para hacer valida la garantía.

2) Manual de instalación del sistema, recomendaciones generales sobre la instalación, especificación de instalación de los arreglos de colectores solares (posición de líneas de alimentación de agua fría y descarga de agua caliente), especificación del diseño de las redes hidráulicas, temperaturas de operación recomendadas, definición de las superficies de soporte de los arreglos solares, especificación del acoplamiento entre arreglos de colectores solares, y de éstos con el termotanque y el sistema hidráulico, especificación de sus protecciones.

3) Diagrama simplificado de la instalación indicando claramente todos los componentes y partes del sistema incluyendo el sistema de control y un esquema detallado del termotanque y del arreglo de colectores solares, incluyendo la orientación, anclaje y su fijación.

4) Resultados de las pruebas de aceptación.

8 PRUEBA DE ACEPTACIÓN

De acuerdo con éstas Especificaciones Técnicas, el proveedor deberá realizar las pruebas de aceptación del sistema solar ante la presencia del usuario y del técnico designado por la Gerencia Estatal del FIRCO. El procedimiento de revisión del sistema solar consistirá en las siguientes pruebas, siguiendo el formato y orden establecido a continuación:

- Inspección visual del sistema solar de calentamiento de agua. Se deberá verificar que todos los componentes y accesorios del sistema, correspondan a los especificados en el manual de instalación, y se verifiquen visualmente para comprobar que están libres de daños, roturas, etc que puedan demeritar su funcionamiento. También se deberá verificar visualmente que el sistema hidráulico cumpla con las premisas asentadas en esta especificación.

- Prueba de estanqueidad. Se deberá efectuar una prueba hidrostática a un valor de 1.5 veces la presión de trabajo del sistema manteniéndola por lo menos una hora y observando que no existan fugas, deformaciones ni daños permanentes en los componentes del sistema; durante este tiempo la presión no debe caer más del 10% de su valor inicial.

- Prueba de rendimiento de energía a corto plazo. También llamada prueba de funcionamiento o calentamiento. Verificar que en un día claro con suficiente irradiación, sin efectuar consumos de agua, la bomba o bombas arrancan por la mañana en un tiempo prudencial, y paran al caer la tarde, obteniéndose una elevación correcta de la temperatura del agua en el depósito. La prueba puede acortarse reduciéndola a las 3 o 4 horas centrales del día, partiendo con agua fría en el tanque, debiéndose detectar un incremento de la temperatura en un día claro no inferior a 20°C (∆t > 20°C).

- Prueba de circulación del fluido. La prueba consiste en alimentar eléctricamente la bomba, bien directamente o bien con accionamiento manual cuando éste exista, comprobando que entran en funcionamiento y que el incremento de presión indicado por el manómetro del sistema, o uno

conectado exclusivamente para esta prueba, es el que corresponde, según la curva de desempeño de la bomba, al caudal de diseño del circuito.

- Prueba de accesorios. Comprobar que las válvulas de seguridad funcionan y que sus tuberías de conexión a la atmosfera no están obstruidas. El proceso se realizará durante la prueba de estanquidad, incrementando la presión delante de la válvula de seguridad hasta alcanzar un valor de 1.1 veces la presión de trabajo, comprobando que la válvula se acciona y abre. Debe verificarse también que las válvulas de corte, llenado, vaciado y purga de la instalación actúan correctamente.

Protocolo de pruebas y de aceptación. Antes de realizar el acto de recepción se efectuará una completa y cuidadosa limpieza de toda la instalación, retirando los restos de materiales que hayan quedado en los alrededores de la obra. En el momento de la entrega de la instalación, el proveedor hará también la entrega al cliente de la documentación mencionada en el punto 7.2. Una vez comprobado el buen funcionamiento de la instalación, se procederá a firmar el protocolo de pruebas – recepción del sistema, en donde la responsabilidad sobre el uso y mantenimiento de la instalación recaerá sobre el cliente o usuario final, sin perjuicio de las responsabilidades contractuales que, en concepto de garantía, hayan sido pactadas y que obliguen al proveedor.

9 CAPACITACION BASICA AL USUARIO

Sustentado en el Manual de Operación del sistema solar y en las recomendaciones de uso, el proveedor deberá dar una explicación clara al usuario, en el sitio de la instalación y como parte de las pruebas de aceptación, sobre el funcionamiento, operación y mantenimiento preventivo del sistema, indicando cuales son las partes y componentes del mismo, así como las causas probables de falla y posible corrección inmediata. La explicación deberá de incluir temas de seguridad del equipo y para la protección del usuario.

10 SERVICIO DE MANTENIMIENTO

En caso de falla del sistema solar durante la vigencia de la garantía del sistema, el proveedor en un período no mayor a 5 días naturales, después de haber recibido el reporte, enviará a un técnico capacitado al sitio de la instalación con el fin de corregir la falla.

ANEXO

A. Hojas de datos

A.1 COLECTOR Placa de identificación:

- Nombre del fabricante.

- Año de fabricación.

- Tipo del colector (cubierto, tubo vacío, tubo de calor, etc.).

- Número de serie.

- Dimensiones del colector solar (largo, ancho y espesor)

- Área bruta y de apertura.

- Presión de trabajo del colector.

- Volumen del fluido de trasferencia por cada modulo de colector.

- Tipos de fluido de transferencia permitidos.

- Peso en vacío y peso lleno

- Temperatura de estancamiento (indicando irradiación y temperatura del ambiente).

- Flujo recomendado

- Presión máxima de operación (a 45°C y a la temperatura máxima).

- Características máximas de viento que soporta la estructura.

Hoja de datos:

- Conjunto completo de dibujos (incluyendo medidas y estructuras).

- Lista de materiales (materiales de fabricación).

- Certificado indicando las siguientes características físicas y ópticas.

Curva de eficiencia del colector (de un modulo) basada en el área o apertura del absorbedor y de la temperatura del fluido promedio, indicando también las condiciones y las ecuaciones utilizadas.

Constante del tiempo.

Rendimiento térmico efectivo (J/K).

Factor(es) modificador(es) por efectos del ángulo de incidencia de la radiación solar, indicando también el ángulo consultado.

Resultados del ensayo de la resistencia al impacto (por si se determina su ejecución).

Daños observados antes, durante y después de los ensayos.

A.2 TERMOTANQUE Placa de identificación

- Nombre del fabricante.

- Año de fabricación.

- Presión de trabajo del termotanque.

- Volumen nominal.

- Temperatura máxima.

- Presión máxima de operación (a 45°C y a la temperatura máxima).

Hoja de datos

- Conjunto completo de dibujos (incluyendo medidas y estructuras).

- Lista de materiales.

- Características físicas e hidráulicas.

Pérdida de calor en espera (W/m²s).

Capacidad térmica del tanque completo.

Si cuenta con calentador eléctrico integrado:

- Voltaje de trabajo de la resistencia eléctrica.

- Capacidad térmica nominal del calentador.

- Detalles de la conexión.

Si cuenta con intercambiador térmico

- Volumen del intercambiador.

- Material del intercambiador.

- Tipo de tubería del intercambiador.

- Tamaño de superficie transmisora de calor del intercambiador.

- Ubicación en el tanque.

- Presión de operación permisible del intercambiador.

- Temperatura de operación permisible del intercambiador.

- Detalles de la conexión.

B. SIMULACIÓN

B.1 PERFIL ANUAL

a) Carga térmica _______________ [kWh] b) Rendimiento _______________ [kWh] c) Fracción solar _______________ [%] d) Eficiencia del sistema _______________ [%] e) Coeficiente de rendimiento _______________ [-]

B.2 PERFIL MENSUAL

Tabla 1: Perfil mensual de los parámetros a elevar en la simulación.

Mes

a) Carga térmica

b) Rendimiento

c) Fracción solar

d) Eficiencia del

sistema

e) Coeficiente de

rendimiento

[kWh] [kWh] [%] [%] [-]

Ene

Feb

Mar

Abr

May

Jun

Jul

Ago

Sep

Oct

Nov

Dic

B.3 ECUACIONES a) Fracción solar f = Es / D b) Eficiencia del sistema ηSys = Es / (S * Icol) Donde: Icol = Σ Iglob * Δt c) Coeficiente de rendimiento βSys = Es / Pel Donde: Es [kWh] Energía térmica suministrada por el sistema solar. D [kWh] Demanda Energética o Carga térmica. S [m²] Superficie Colectora o Área de apertura de los colectores. Icol [kWh/m²] Irradiación solar que incide sobre una cierta superficie durante

cierto tiempo y por unidad de área. Iglob [W/m²] Irradiación solar recibida por un objeto por unidad de tiempo y por

unidad de superficie. Pel [kWh] Energía parásita.

C. REQUISITOS AL AISLAMIENTO

C.1 TABLA MATERIAL-ESPESOR AISLAMIENTO TERMOTANQUE

Tabla 2: Espesor mínimo del aislamiento del termotanque

Material Espesor mínimo emin

[mm] [“]

Poliuretano 80 3 1/4

Lana mineral 100-120 4 1/2

Se toma como referencia una diferencia de temperatura entre fluido y medio ambiente de 40°C. Generalmente, el espesor del aislante del termotanque no deberá quedar por debajo de:

emin = 50 * λ / 0.04 [“] Donde: λ [W/(mK)]: conductividad térmica del aislante

C.2 TABLA MATERIAL-ESPESOR AISLAMIENTO TUBERÍA

Tabla 3: Espesor mínimo del aislamiento de la tubería

Material Espesor mínimo emin

[mm] [“]

d: Diámetro d<22 d>22 d< 7/8 d> 7/8

Poliuretano 15 20 5/8 3/4

Lana mineral 20 30 3/4 1 1/4

Se toma como referencia una diferencia de temperatura entre fluido y medio ambiente de 40°C. Generalmente, el espesor del aislante para tuberías de un diámetro d inferior a 7/8” (22 mm) no deberá quedar por debajo de:

emin = 8 * λ / 0.035 [“],

Respectivamente, para tuberías de un diámetro superior a 7/8” (22 mm), de emin = 12 * λ / 0.035 [“]

Donde: λ [W/(mK)]: conductividad térmica del aislante De no existir en el mercado el espesor requerido, se deberá siempre utilizar el espesor inmediato superior y nunca el inferior.

D. DETERMINACIÓN DE LA TEMPERATURA MÁXIMA DE AGUA

La temperatura de agua como fluido de transferencia térmica se limitará dependiente de la altitud del sitio como se especifica en la tabla 4. Sin embargo, en circuitos presurizados, la temperatura máxima se podrá limitar a un valor de 5°C menor de la temperatura del punto de ebullición para alcanzar temperaturas más elevados en aplicaciones de altas temperaturas. En estos casos se deberán prever medidas para garantizar siempre la presión del dimensionamiento de esta temperatura máxima.

Tabla 4: Temperatura máxima de agua en el sistema solar

Altitud del sitio2 Presión atmosférica

3 Temperatura máxima

[m] [hPa] [°C]

<500 1,013 95.0

501-1000 955.2 93.5

1001-1500 901.6 92.0

1501-2000 851.8 90.0

2001-2500 805.5 88.5

2501-3000 762.3 87.0

3001-3500 722.1 86.0

>3500 684.6 84.0

2 Sobre el nivel del mar

3 Temperatura ambiental de referencia: 15°C.

E. RESUMEN DE LOS ENSAYOS REQUERIDOS POR LOS DISTINTOS ORGANISMOS DE CERTIFICACIÓN DE COLECTORES

Ensayo Certificación Objetivo

SRCC

(OG-100) Solar

Keymark NMX-001

Inspección visual X X X Observar y documentar condiciones del colector antes de comprobarlo.

Ensayo resistencia a la presión estática

X X X Detectar fugas o deterioro por el fluido antes de la comprobación.

Ensayo resistencia a altas temperaturas

- X - Comprobar resistencia del colector a alta valores de irradiación.

Ensayo Exposición X X X Comprobar resistencia de la construcción expuesta a condiciones adverso durante 30 días.

Ensayo Choque térmico externo

X X X Comprobar resistencia de la estructura y la dependencia del rendimiento de expansión y reducción térmica abrupta.

Ensayo Choque térmico interno

X X X Determinar reacción de un colector calentado después el relleno con agua fría.

Ensayo permeabilidad - X - Comprobar colector por su permeabilidad durante 4 horas de simulación de lluvia fuerte

Ensayo resistencia a heladas

- X - Comprobar resistencia del colector vacío o lleno a heladas y rocío en una cámara frigorífica.

Ensayo resistencia a la presión (estática) repetido

X X X Detectar fugas o deterioro por el fluido después de la comprobación.

Ensayo resistencia a la carga mecánica

- X - Comprobar resistencia de la cubierta y la estructura del colector a cargas mecánicas causado por viento o nieve.

Ensayo resistencia al impacto

- X - Comprobar que cubierta resiste ciertos impactos, por ejemplo de granizos.

Ensayo temperatura de estagnación

- X - Determinar temperatura máxima que puede ocurrir en el colector.

Ensayo determinación constante del tiempo

X X X Determinar reacción temporal del colector al cambio abrupto de la irradiación o temperatura del fluido

Ensayo rendimiento térmico X X X Determinar la eficiencia instantáneo del colector bajo condiciones de operación

Ensayo factor modificador ángulo de incidencia

X X X Necesario para el pronóstico del rendimiento.

Ensayo perdida de presión X X X Determinar la perdida de presión por el colector bajo condiciones de operación.

Desmontaje y inspección final

X X X Observar y documentar las condiciones del colector después de la comprobación.

F. PROGRAMAS DE SIMULACIÓN

Los distintos programas de simulación se diferencian en programas simplificados de cálculo, y programas de simulación estáticos y dinámicos. F.1 PROGRAMAS SIMPLIFICADOS DE CÁLCULO

- Son basados en cálculos de programas de simulación detallados.

- Normalmente utilizan valores medios mensuales.

- No se puede considerar el comportamiento de un sistema en condiciones específicas, determinar configuraciones de instalaciones y usar intervalos de tiempo más pequeños.

- Requieren unos pocos parámetros de la instalación

La cantidad y el tipo de colector.

El volumen de acumulación.

Los caudales y la efectividad del intercambiador.

- Determinan

El aporte solar a la demanda.

El rendimiento global del sistema.

Ejemplos:

Programa Descripción Evaluación

f-chart - Muy generalizado.

- implantación informática fácil.

- basado en simulaciones de TRNSYS.

- Insumo: Datos climáticos en su promedio mensual, perfil de demanda predefinido.

- Salida: Gráficos o tablas en un informe de tres páginas.

- Precisión suficiente con respecto al resultado de una simulación anual.

- Herramienta básica para empresas de instalación, consultores energéticos y técnicos.

- No incluye sistemas con más de un tanque.

F.2 PROGRAMAS DE SIMULACIÓN ESTÁTICOS

- Evaluación con frecuencia discreta: La evaluación es más cercana a la dinámica sobre la base de parámetros climáticos y de demanda en una resolución por hora o menos.

- Selección del sistema y de sus componentes adecuados de modelos físicos-técnicos predefinidos de la biblioteca del programa, y entra en los parámetros de la ubicación del sistema y de los componentes.

- Difieren en el período de familiarización requerido.

- Exactitud relativamente alta; el cálculo de los plazos excede con el nivel de la pormenorización.

Ejemplos:

Programa Descripción Recomendación

TRNSYS

- El programa es basado en numerosos componentes predefinidos.

- El código fuente (Fortran y C++) del programa se pueden editar y la descripción matemática es accesible. Además permite interfaces con otros programas (p.ej. CAD).

- Interfaz gráfica del usuario.

- Diversas presentaciones de resultados.

- Muy flexible y comprobado.

- No hay una versión en español disponible.

- Requiere mayor capacidad y conocimientos del equipo y del usuario, como una comprensión profunda de modelos de simulación. Es útil contar con conocimiento básico de programación.

- Grupos usuarios del programa son las grandes oficinas de diseño y la de investigación.

SIMSOL, TRANSOL,

ACSOL

- Configuraciones predefinidas basadas en TRNSYS.

- Los resultados del cálculo pueden ser exportables a hojas de cálculo.

- Los parámetros de la instalación son sencillos y amigables.

- Aplicación limitada en sistemas a la medida.

- Difusión gratuita de ACSOL.

T*Sol

- Programa optimizado para las configuraciones más utilizadas.

- No es posible crear ni usar sistemas distintos a los preconfigurados, se reproducen componentes específicos que difieren de las opciones del programa.

- Resolución hasta por hora.

- Resultados en forma de tablas o gráficos.

- Las temperaturas pueden ser observadas durante la simulación.

- Mayor exigencia de conocimientos al usuario, tiempos más largos de familiarización (meses).

- Relativamente flexible, casi cualquier tipo de configuración del sistema está incluido en la base de datos y varias condiciones de funcionamiento pueden ser simuladas.

- Sin embargo, la simulación es limitada para sistemas únicos y diferentes del estándar.

Polysun

- Contiene la configuración de varios sistemas estándar, perfiles diarios y modo de operación. Capaz de simular los termotanques grandes y combinados de mejor manera.

- No es posible la Indicación de valores instantáneos de la simulación

- Resolución hasta por hora.

- Grupos usuarios del programa son las empresas de instalación e ingeniería; oficinas de planificación y formación e instituciones de educación.

- No se pueden mostrar las secuencias de temperatura, por ejemplo en el acumulador, ya sea en el programa o en los resultados. Los resultados solo pueden ser emitidos como valores mensuales.

- Resultados en forma de una presentación, detalle o informe de ingeniería.

GetSolar

- Programa DOS compatible con Windows.

- Se pueden mostrar valores instantáneos. La función cíclica de tiempo permite la observación detallada del sistema en momentos críticos.

- Se puede definir el perfil de consumo se para un día normal.

- Resolución en distintas bases de tiempo.

- Resultados adecuados de la simulación.

- No puede llevar a cabo la viabilidad económica y los cálculos de emisiones.

F.3 PROGRAMAS DE SIMULACIÓN DINÁMICA

- Está basada en ecuaciones y/o diagramas.

- Los parámetros de componentes y resultados se pueden escoger flexiblemente.

- Son utilizados solamente en cuestiones científicas.

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS Para realizar esta especificación, se consultaron las siguientes normas y publicaciones:

I Reporte técnico ISO/TR 10217 (1989) “Solar energy - Water heating systems - Guide to material selection with regard to internal corrosion”

II Norma Mexicana NMX-E-226/2-CNCP-2007 (2007) “Industria del plástico – tubos de Polipropileno (PP) para unión por termofusión en instalaciones para la conducción de agua caliente o fría”

III Norma Mexicana NMX-E-181-CNCP-2006 “Industria del plástico - tubos y conexiones de poli cloruro de vinilo clorado (CPVC) para sistemas de distribución de agua caliente y fría - especificaciones y métodos de ensayo”.

IV Norma Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-1999 (1999) “Instalaciones eléctricas (utilización)”

V Norma Mexicana NMX-ES-003-NORMEX-2007 “Energía solar – Requerimientos mínimos para la instalación de sistemas térmicos solares para calentamiento de agua”

VI Norma Europea EN 12975-2:2006 (2006) “Thermal solar systems and components – Solar collectors“

VII Norma Mexicana NMX-ES-001-NORMEX-2005 (2005) “Energía solar – rendimiento térmico y funcionalidad de colectores solares para calentamiento de agua – métodos de prueba y etiquetado”

VIII Norma de American Petroleum Institute API Std 520 (2008) “Sizing, Selection, and Installation of Pressure-relieving Devices in Refineries”

IX Norma de American Petroleum Institute ANSI/API Std 521 (2007) “Pressure-relieving and Depressuring Systems”

X Norma de American Petroleum Institute API Std 526 (2009) “Flanged Steel Pressure-relief Valves”

XI Norma de American Petroleum Institute ANSI/API Std 527 (R2007) “Seat Tightness of Pressure Relief Valves”

XII Norma de American Society of Mechanical Engineers ASME sección VIII (2010) “Boiler & Pressure Vessel Code - Section VIII - Pressure Vessels”

XIII Norma Europea EN 12977-3:2008 (2008) “Thermal solar systems and components. Custom built systems. Performance test methods for solar water heater stores” XIV Especificación Técnica Europea CEN/TS 12977-4:2010 (2010) “Thermal solar systems and components. Custom built systems. Performance test methods for solar Combistores”

XV Norma Mexicana NMX-C-374-ONNCCE-CNCP-2008 (2008) “Industria de la construcción – Tinacos y Cisternas prefabricadas – especificaciones y métodos de ensayo”

XVI Norma Europea UNE-EN 12499:2003/AC:2006 (2006) “Protección catódica interna de estructuras metálicas”

GERENCIA

GERENTE / COORDINADOR

DE AGRONEGOCIOS

CORREO EXTENSIONES: 8 +

EXTENSIÓN

RED SAGAR

PA (3871 1000)

TELÉFONO DOMICILIO

AGUASCALIENTES

ING. FRANCISCO JAVIER FIGUEROA FLORES

ffigueroa@firco.gob.mx,

40101, 40102

01 449 916 28 87 PLAZA DE LA PATRIA,

No 141-2° PISO, COL. CENTRO, 20000

AGUASCALIENTES, AGS.

GERENTE francisco.figueroa@firco.sagarpa.gob.

mx 01 449 916

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01 449 916 29 23

BAJA CALIFORNIA

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jleyva@firco.gob.mx

40201, 40202

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CALLE "L", S/N, COL. NUEVA,

CAMPAMENTO SAGARPA, 21100

MEXICALI, B.C.

GERENTE jorge.leyva@firco.sagarpa.gob.mx

MVZ. MANUEL FRANCISCO RUIZ MONOBE

bcagronegocios@firco.gob.mx

01 686 554 25 33

mvz_ruizmonobe@yahoo.com.mx

BAJA CALIFORNIA SUR

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edelatorre@firco.gob.mx,

40301, 40302

01 612 122 29 69 AV. AGRICULTURA

S/N ENTRE MÉXICO Y DURANGO, COL.

EMILIANO ZAPATA, 23070 LA PAZ, B.C.

GERENTE enrique.delatorre@firco.sagarpa.gob.m

x 01 612 125 07 46

LIC. PEDRO ARMENDÁRIZ LÓPEZ

bsagronegocios@firco.gob.mx

01 612 12 207 38

CAMPECHE

ING. LUIS MANUEL JIMÉNEZ GUERRERO

lmjimenez@firco.gob.mx,

40601, 40602

01 981 811 17 81 AV. RUIZ CORTINES

112, EDIF. TORRE DE CRISTAL, TORRE "A", Piso 8, DEPTO. 801 AL 804, COL. SAN ROMÁN, 24040

CAMPECHE, CAMP.

GERENTE manuel.jimenez@firco.sagarpa.gob.mx 01 981 811 17 82

MVZ. JOSÉ JESÚS CANELA ROJO

cmagronegocios@firco.gob.mx

01 981 816 62 33

jescanela@gmail.com

01 981 814 06 01

CHIAPAS

ING. VÍCTOR JESÚS ZEPEDA GÓMEZ

vjzepeda@firco.gob.mx,

40501, 40502

01 961 602 11 97 CARR. CHICOASÉN

S/N KM. 1.5, FRACC. LOS LAGUITOS, 29029 TUXTLA

GUTIÉRREZ, CHIS.

GERENTE victor.zepeda@firco.sagarpa.gob.mx 01 961 602

11 99

ING. JOSÉ MANUEL ZÁMANO

chiapasfirco@prodigy.net.mx

01 961 602 12 13

CHIHUAHUA

ING. FERNANDO DÍAZ ALMAZÁN

fdiaz@firco.gob.mx,

40401, 40402

01 614 416 42 85 CALLE 2A Y PASEO

BOLÍVAR 1602, COL. CENTRO, 31000

CHIHUAHUA, CHIH.

GERENTE fernando.dalmazan@firco.sagarpa.gob.

mx 01 614 415

52 93

ING. JESÚS G. PARADA TARÍN

chagronegocios@firco.gob.mx, 01 614 416

30 51

COAHUILA

40701, 40702

01 844 417 22 89

CARR. ZACATECAS KM. 2.5 SN, 25070 SALTILLO, COAH.

GERENTE 01 844 417

22 28

ING. MARIO GÓMEZ ZAMORA (ENCARGADO)

mgzamora1@hotmail.com 01 844 417

23 49

COLIMA

ING. JOSÉ LUIS SÁNCHEZ CÁRDENAS

gerente-ags@firco.gob.mx

40801, 40802

01 312 314 38 33 MEDELLÍN 560 ESQ.

BASILIO BADILLO, COL. CENTRO, 28000

COLIMA, COL.

GERENTE 01 312 312

94 92

MVZ. JORGE ROSADO ESTRADA

coagronegocios@firco.gob.mx,

COMARCA LAGUNERA

ING. ARTURO JAVIER OBANDO RODRIGUEZ

aobando@firco.gob.mx,

40901, 40902

01 871 721 30 34 AV. CIPRESES S/N,

COL. TORREÓN JARDÍN, 27200

TORREÓN, COAH.

GERENTE arturo.obando@firco.sagarpa.gob.mx 01 871 721 21 69

ING. ERNESTO CORTINAS M.

clagronegocios@firco.gob.mx,

DURANGO

41001, 41002

01 618 814 04 67

BLVD. FCO. VILLA 5025, PISO 3, CD.

INDUSTRIAL KM. 4.5, EDIF. SAGARPA,

34229 DURANGO, DGO.

GERENTE 01 618 814

06 17

FRANCISCO MEDINA SALINAS (ENCARGADO)

francisco.medina@firco.sagarpa.gob.mx

GUANAJUATO

ING. MAURO AGUR SALAZAR CERDA

msalazar@firco.gob.mx,

41201, 41202

AV. IRRIGACIÓN S/N,

COL. MONTE CAMARGO, 38030

CELAYA, GTO. GERENTE

01 461 613 79 12

01 461 61

332 14

GUERRERO

41101, 41102

01 747 472 30 35 BLVD. VICENTE

GUERRERO KM 274 S/N, COL.

BURÓCRATAS, 39090 CHILPANCINGO,

GRO.

GERENTE 01 747 472

41 72

ING. DARÍO ORTIZ SÁNCHEZ

dario.ortiz@firco.gob.mx

(ENCARGADO) grofirco@yahoo.com.mx

HIDALGO

ING. CLAUDIO CONRRADO HERRERA

fircoqro@prodigy.net.mx

41301, 41302

01 771 713 98 66

CARR. PACHUCA-CD SAHAGÚN 20 C, DESPACHO 195,

TORRE SUR CENTRO COMERCIAL "EL

SAUCILLO" 42080 PACHUCA, HGO.

GERENTE claudio.conrrado@firco.sagarpa.gor.mx 01 771 713

64 99

ING. FILIBERTO TORRES ALARCÓN

hgagronegocios@firco.gob.mx, 01 771 713

10 09

JALISCO

ING. RODOLFO EFRAÍN LÓPEZ RUÍZ

jagte@firco.gob.mx

41401, 41402

01 333 861 88 08

ANILLO PERIFÉRICO NORTE 3101, COL. TABACHIN, 45158

ZAPOPAN, JAL.

ja.gerente@sagarpa.gob.mx 01 333 861

88 11

GERENTE efrain.lopez@firco.sagarpa.gob.mx 01 333 861

88 12

ING. JESÚS FRANCISCO CALDERÓN

jaagronegocios@firco.gob.mx,

MÉXICO

ING. LUCIANO VIDAL GARCIA

luciano.vidal@firco.sagarpa.gob.mx

41501, 41502

01 722 219 57 79

PROLONG. 5 DE MAYO 820, FRACC.

VALLE DON CAMILO, 50104 TOLUCA, EDO.

DE MEX. GERENTE

01 722 219 57 73

ING. SERGIO FERNÁNDEZ ACEVEDO

sfernandez_mxfirco@prodigy.net.mx

MICHOACÁN

ING. MARTIN GPE. CEJA MORENO

mceja@firco.gob.mx

41601, 41602

01 443 334 14 04 PERIFÉRICO

REPÚBLICA 7673, COL. TZINDURIO

NORTE, 58170 MORELIA, MICH.

GERENTE martin.ceja@firco.sagarpa.gob.mx 01 443 334 14 03

ING. ROGELIO MARTÍNEZ CORTEZ

miagronegocios@firco.gob.mx,

MORELOS

JUAN ANTONIO CASILLAS GONZÁLEZ

antonio.casillas@firco.sagarpa.gob.mx

41701, 41702

01 777 313 92 62 PASEO DEL

CONQUISTADOR 428, COL. LOMAS DE CORTÉS, 62240

CUERNAVACA, MOR.

GERENTE 01 777 317

42 04

ING. GUSTAVO GÓMEZ VILLARREAL

moagronegocios@firco.gob.mx 01 777 317

42 01

NAYARIT

ING. HERIBERTO URIAS MORALES

hurias@firco.gob.mx,

41801, 41802 62286

01 311 213 32 73

AV. INSURGENTES 1050 OTE., Piso 2, COL. MENCHACA, 63150 TEPIC, NAY.

GERENTE heriberto.umorales@firco.sagarpa.gob.

mx 01 311 213 32 68

ING. PEDRO MÉNDEZ GONZÁLEZ

nyagronegocios@firco.gob.mx, 01 311 213 82 10

NUEVO LEON

ING. ISMAEL PADILLA DÍAZ

ismael.padilla@firco.sagarpa.gob.mx

41901, 41902

01 818 385 31 36 CARR. MONTERREY-

NUEVO LAREDO KM. 14.2, COL. NUEVA CASTILLA, 66600 ESCOBEDO, N.L.

ENCARGADO 01 818 385

31 35

ING. RAFAEL CUEVAS CANCINO

nlagronegocios@firco.gob.mx, 01 818 385

31 39

OAXACA

ING. SAÚL DEL TORO ZAPIEN

sauldeltoro@firco.gob.mx

43201, 43202

01 951 518 70 09

AMAPOLAS 801, PISO 1, ESQ.

NARANJOS, COL. REFORMA, 68050

OAXACA, OAX.

saeltoroz@yahoo.com.mx

01 951 518 70 08

GERENTE saul.deltoro@firco.sagarpa.gob.mx 01 951 51

870 11

ING. JUVENTINO PARTIDA GÓMEZ

fmedinapaco@hotmail.com

PUEBLA

LIC. JESÚS MONTIEL LÓPEZ

jesus.montiel@firco.gob.mx

42001, 42002

01 222 237 07 53

26 NORTE 1202 COL. HUMBOLDT, 72730

PUEBLA, PUE.

jesus_montiel_lopez@yahoo.com.mx

01 222 230 12 62

GERENTE jesus.montiel@firco.sagarpa.gob.mx

ING. PEDRO MATÍAS GUTIÉRREZ

peagronegocios@firco.gob.mx

QUERÉTARO

ING. JORGE GODÍNEZ TORO

jtoro@firco.gob.mx,

42101, 42102

01 442 248 15 43

AV.

CONSTITUYENTES 102 OTE, PISO 2,

COL. QUINTAS DEL MARQUÉS, 76047

QUERÉTARO, QRO.

GERENTE jorge.godinez@firco.sagarpa.gob.mx 01 442 213

35 06

ING. JOSÉ LUIS RODRÍGUEZ CORTEZ

fircoqro@prodigy.net.mx

QUINTANA ROO

ING. SERGIO JAVIER PÉREZ Y PÉREZ

sjperez@firco.gob.mx

42201, 42202

01 983 832 42 27

CARR CHETUMAL-ESCÁRCEGA KM 3.5

S/N, EDIF .SAGARPA, 77049 CHETUMAL, Q.

ROO.

GERENTE sergio.pyperez@firco.sagarpa.gob.mx 01 983 833

56 53

ING. VÍCTOR MATEO UC MEDINA

qiagronegocios@firco.gob.mx,

SAN LUIS POTOSÍ

ING. HUGO BARRAGÁN FARFÁN

hubar_08@hotmail.com

42401, 42402

01 444 817 55 10 AV. SANTOS

DEGOLLADO 1050, COL.

TEQUISQUIAPAN, 78250 SAN LUIS POTOSÍ, S.L.P.

GERENTE hugo.barragan@firco.sagarpa.gob.mx 01 444 817

28 79

ING. RAFAEL ANFOSO ZAMARRIPA

slagronegocios@firco.gob.mx, 01 444 817

18 97

SINALOA

LIC. MARÍA CHÁIDEZ ZEPEDA

mchaidez57@hotmail.com

42301, 42302

01 667 760 14 52 CARR. NAVOLATO

KM. 7.5, S/N, COL. BACHIHUALATO, 80140 CULIACÁN,

SIN.

GERENTE maria.chaidez@firco.sagarpa.gob.mx 01 667 760

14 55

ING. ENRIQUE DOURIET RUIZ

microfircosin@yahoo.com.mx

SONORA

ING. SERGIO LEOPOLDO GONZÁLEZ GONZÁLEZ

lgonzalez@firco.gob.mx,

42501, 42502

01 662 217 21 65

IGNACIA E. DE AMANTE S/N, ENTRE JALISCO Y PUEBLA,

COL. CENTRO, 83000 HERMOSILLO, SON.

sglz01@prodigy.net.mx, 01 662 212

61 45

GERENTE sergio.ggonzalez@firco.sagarpa.gob.mx 01 662 212

75 41

ING. JORGE MÁRQUEZ LANDAVAZO

fircosonagro1@prodigy.net.mx

TABASCO

ING. CARLOS AGUILAR ALVARADO

caguilar@firco.gob.mx,

42601, 42602

01 993 352 24 51 AV. GREGORIO

MÉNDEZ 2304, COL. LINDAVISTA, 86050

VILLAHERMOSA, TAB.

GERENTE carlos.aguilar@firco.sagarpa.gob.mx 01 993 352

24 52

ING. DRUZO GUILLERMO POLA ACUÑA

tbagronegocios@firco.gob.mx, 01 993 315

03 31

TAMAULIPAS

ING. CARLOS VIDAL GARCÍA

cvidal@firco.gob.mx,

42701, 42702

01 834 432 68 62 MATAMOROS OTE.

65, COL. CENTRO, 87000 CD. VICTORIA,

TAMPS.

GERENTE carlos.vidal@firco.sagarpa.gob.mx 01 834 312

67 90

ING. ÁNGEL MÉNDEZ GARCÍA

tmagronegocios@firco.gob.mx,

TLAXCALA

ING. ARMANDO FIGUEROA HERNÁNDEZ

afigueroa@firco.gob.mx,

42801, 42802

01 2464 68 22 11

LIBRAMIENTO PONIENTE 2, COL.

UNITLAX, 90110 SAN DIEGO METEPEC,

TLAX.

txagronegocios@firco.gob.mx, 01 246 468 22 12

GERENTE armando.figueroa@firco.sagarpa.gob.

mx

ING. JAVIER RAMOS CHACÓN

agnchac_tlax@prodigy.net.mx

VERACRUZ

42901, 42902

01 228 812 87 13

KM. 3.5 CARR. XALAPA S/N,

INSTALACIONES SAGARPA, 91190

XALAPA, VER.

GERENTE 01 228 812

93 48

ING. EFRAÍN LANDERO AGUILERA

efrain.landero@firco.sagarpa.gob.mx

(ENCARGADO) veagronegocios@firco.gob.mx,

YUCATÁN

PROF. ROGER GONZÁLEZ HERRERA

roger.gonzalez@firco.sagarpa.gob.mx

43001, 43002

01 999 926 06 70

CALLE 14 No. 106, LETRA C POR 27,

COL. MÉXICO, 09125 MÉRIDA, YUC.

GERENTE 01 999 926

06 71

ING. FRANCISCO J. VILLA JIMÉNEZ

fvilla_1@hotmail.com

jwillyps54@hotmail.com

ZACATECAS

ING. DOMINGO RUVALCABA LIMÓN

mi.gerente@sagarpa.gob.mx

43101, 43102

01 492 925 08 87

KM. 7 CARR. A CD. JUAREZ S/N, COL. LA ESCONDIDA, 98000 ZACATECAS, ZAC.

druvalcaba@firco.gob.mx, 01 492 925

12 08

GERENTE domingo.ruvalcaba@firco.sagarpa.gob.

mx

ING. RAFAEL ARAIZA ESPARZA

zaagronegocios@firco.gob.mx,