La conexión de los diferentes componentes de la instalación solar se realiza con tuberías, hasta formar los circuitos hidráulicos necesarios.

Normalmente, los materiales utilizados para las tuberías del circuito primario son cobre, acero negro y materiales plásticos

Se pueden usar sin problemas las tuberías de polietileno reticulado, siempre que el fabricante garantice su uso por encima de los 120º C.

El acero galvanizado no debe usarse en circuitos primarios (de los colectores al almacenamiento) debido al fuerte deterioro que la protección de zinc sufre con temperaturas superiores a 65º C.

En general, la velocidad del fluido no ha de ser superior a 1,5 ó 2 m/s en el circuito primario.

Puede seleccionarse un diámetro de las tuberías de forma que la velocidad de circulación del fluido sea inferior a 2 m/s cuando la tubería discurra por locales habitados y a 3 m/s cuando el trazado sea al exterior o por locales no habitados.

Cuando se utilice acero en tuberías o accesorios, el pH del fluido de trabajo deberá estar comprendido entre 5 y 9.

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.

La pérdida de carga total del circuito no debe superar los 7 m de columna de agua.

La pérdida de carga máxima es aplicable al circuito primario y al secundario. Si fuese mayor, estaríamos obligados a elegir el diámetro inmediatamente superior de tubería.

Para el calentamiento de piscinas se utilizan tuberías de PVC, que pueden tener grandes diámetros sin un sobrecoste importante.

Todas las redes de tuberías deben diseñarse de tal manera que puedan vaciarse de forma parcial y total, a través de un elemento que tenga un diámetro nominal mínimo de 20 mm.

Para la selección de una tubería se deben tener en cuenta los siguientes aspectos:

1º Compatibilidad con el fluido:

Los materiales a emplear para circuitos de ACS podrán ser:

• Metálicos:

– Acero galvanizado, UNE-EN 10.255 serie M (solo en agua fría).
– Acero inoxidable, UNE-EN 10.312, series 1 y 2.
– Cobre, UNE-EN 1.057.

• Termoplásticos:

– Policloruro de vinilo no plastificado (PVC), UNE-EN 1.452.
– Policloruro de vinilo clorado (PVC-C), UNEEN ISO 15.877.
– Polietileno (PE), UNE-EN 12.201.
– Polietileno reticulado (PE-X), UNE-EN ISO 15.875.
– Polibutileno (PB), UNE-EN ISO 15.876.
– Polipropileno (PP) UNE-EN ISO 15.874.
– Multicapa polímero/aluminio/polietileno (PE-RT), UNE 53.960 EX.
– Multicapa polímero/aluminio/polietileno (PE-X), UNE 53.961 EX.

Quedan prohibidos expresamente los tubos de aluminio y aquellos cuya composición contenga plomo.

2º Presión de trabajo:

Se debe garantizar en todos los puntos de consumo una presión mínima de 1 bar y una máxima de 5 bares; por lo que se puede tomar 5 bares como presión para la selección de la serie.

Si bien las válvulas de seguridad de los depósitos suelen estar taradas a 8 bares ésta es una presión de diseño más adecuada.

3º Temperatura de trabajo:

Las tuberías para ACS y calefacción deben mantenerse estables con las temperaturas de trabajo de la instalación, esporádicamente ser capaces de alcanzar temperaturas cercanas a los 95 °C y seguir resistiendo con una esperanza de vida de al menos 50 años.

4º Pérdida de carga:

Cuando un líquido circula por el interior de un tubo recto su presión disminuye linealmente a lo largo del mismo, aunque esté en posición horizontal. Esa caída de presión se llama pérdida de carga.

Válvulas, estrechamientos, codos, cambios de dirección, derivaciones, etc. ocasionan pérdidas de carga locales o singulares que también se deben tener en cuenta.

Hay que determinar la pérdida de carga total, que es la suma de la pérdida de carga lineal y de las pérdidas de carga singulares.

5º Tamaño de la tubería:

Para calcular el tamaño de la tubería partimos del dato del caudal.

Debemos determinar el diámetro mínimo de la tubería (es decir el más económico) sin que la pérdida de carga supere un límite razonable, para no vernos obligados a usar un grupo de bombeo de mayor potencia con el consiguiente derroche de energía.

Sabemos por experiencia que la velocidad máxima recomendada para la circulación del fluido es de aproximadamente 1,5 m/s si lo hace en forma continua (circuitos primarios) y de 2,5 m/s si lo hace a intervalos (circuitos secundarios de consumo).

También se recomienda (o se exige) que la pérdida de carga por cada metro lineal de tubo no supere los 40 mm ca.

Estas 2 condiciones imponen un límite inferior al diámetro de la tubería.

Es habitual partir de un diámetro estimado en base a la experiencia en instalaciones análogas y verificar que la elección implica valores de pérdida de carga y velocidad inferiores a los máximos recomendados.

De no ser así, habría que repetir la verificación para un diámetro inmediatamente superior.

Si por el contrario, podemos seleccionar un diámetro inferior al inicial, ahorraremos en material; sobre todo si el circuito tiene una longitud considerable.

Como primera aproximación, podemos recurrir a la siguiente fórmula:

D = j C 0,35

Siendo:

D diámetro en cm
C caudal en m3/h
j 2,2 para tuberías metálicas y 2,4 para tuberías plásticas.

La estimación inicial, cualquiera sea el método empleado, debe ser verificada haciendo uso de tablas o ábacos de pérdida de carga.

Hay tablas y ábacos específicos para cada tipo de material (cobre, acero, plásticos) que permiten determinar la pérdida de carga por rozamiento y la velocidad del fluido en los tubos.

Este contenido fue extraído del Manual Técnico Comercial de Energía Solar Térmica y forma parte del e-learning Solar.

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