Instalación del circulador de agua del calentador solar casero

Circulación de agua entre depósito y colector solar

Si tu diseño de calentador solar casero va a funcionar por termosifón, no vas a necesitar conocer nada sobre la circulación forzada con bomba de agua.

La circulación forzada con bomba de agua se realiza obviamente con una bomba de agua, ¿lo dudabas? :-D

Explico brevemente lo que se entendería muy fácil con la ilustración gráfica de la foto siguiente:

Uso de electroválvula o válvula de retorno

Tal como está marcado en la foto anterior, con la letra "E", aquí podemos instalar una electroválvula o válvula de retorno.

La intención de ambos dispositivos, es la misma.
Se trata de evitar que el agua circule cuando el proceso de bombeo está detenido.

Cuando el dispositivo que gestiona el bombeo, normalmente un termostato diferencial, no está accionando la bomba, es porque las temperaturas del colector y depósito no cumplen los requisitos necesarios o ideales para que intercambien el agua.
Pero puede suceder y sucede, que en condiciones de frío (como suele ser la noche) va a dar una situación en la que el depósito estará caliente, y el colector frío. (Lo contrario de lo que suele ser el día)
Entonces surge de repente una circulación natural de termosifón, por las diferencias de temperaturas, en la que el movimiento del agua irá desde el sitio más caliente (depósito) al lugar más frío (colector).
Que es lo contrario de lo que deseamos.

Esta circunstancia se evita de forma sencilla deteniendo el paso de esta circulación.
Y para poder llevar a cabo esta solución, necesitamos un dispositivo apropiado para ello.

Válvula antiretorno

Esto es una válvula antiretorno:

La válvula antiretorno nos ofrece este "stop" de una forma sencilla sin necesidad de ningún dispositivo electrónico.

Este permite el paso del agua hacia una dirección, y la detiene hacía el sentido contrario.

Ventajas de la válvula antiretorno

• No necesita ningún dispositivo electrónico.
• Por lo tanto funcionará aunque no tengamos suministro eléctrico.
• Es económico y fácil de encontrar en establecimientos de suministro de fontanería.

Desventajas de la válvula antiretorno

• Reduce el flujo y la presión de la bomba de agua, en el que la bomba necesita una cierto presión inicial para poder desplazar el émbolo de la válvula.
• El émbolo de la válvula no se puede aliviar de forma sencilla.
• Si el muelle del émbolo de la válvula se oxida, nos dará problemas.
• Si el muelle del émbolo deja de ejercer su presión, puede suceder la circulación inversa sin darnos cuenta

Electroválvula

Esto es una electroválvula:

La electroválvula es un dispostivo más moderno. Consiste en una membrana que permite o detiene el paso del agua según nosotros lo activemos o no mediante la aplicación de una tensión eléctrica. 
Hay electroválvulas de varios tipos, de corriente alterna o corriente continua.
Esta electroválvula es necesario conectarlo a algún dispositivo que active el mismo cuando sea conveniente que el agua circule o se detenga.

La función e intención es exacta a la válvula antiretorno, pero su mecanismo es totalmente diferente.

Ventajas de la electroválvula

• Es económico y fácil de encontrar en establecimientos de suministros electicos o electrónicos.
• Suele ser duradero, y no depende de elementos físicos como la válvula de retorno.
• No hay nada que se pueda oxidar en el tiempo, puesto que la membrana es de plástico.
• En teoría no debe haber reducción de presión ya que la válvula abierta deja libremente el paso del agua desde la apertura automática.

Desventajas de la electroválvula

• Necesita electricidad. Por lo tanto no funcionará cuando no tengamos suministro eléctrico. (por la noche no necesitamos electricidad en el equipo, pero en este caso si la necesitaríamos para evitar el flujo inverso del agua)
• Necesita un dispositivo electrónico que le diga cuando cerrar o abrir su válvula.

Bombeo del agua en modo circulación o recirculación

Bombeo del agua en modo circulación

Circulación será cuando el sumidero del tubo que trae el agua del colector, no esté sumergida.
Entonces el agua se vierte en el interior del depósito, cae a borbotones, como un grifo.

Las "S" representan las sondas (aunque no viene al tema, es algo que estará presente)
El agua entre el depósito y colector será movido por la bomba, que succionará la parte baja del depósito, y la empujará a la parte baja del colector.
Este caudal y presión de agua empujará el agua del colector hacia arriba obligándole a salir del mismo.
Finalmente el agua que sale del colector termina de forma inevitable en el depósito.
Y así reiteradamente hasta que la bomba de agua se detiene.
Llegado a este punto es de suponer que se entiende que la bomba funcionará solo cuando el agua del colector está lo suficientemente caliente como para aportar su temperatura al depósito.

Ventajas de la circulación de agua:

• No necesitaremos el uso de válvula antiretorno o electroválvula.
• Es la forma más simplificada y fácil de llevar el agua al depósito, incluso aunque el depósito sea de nivel de agua variable.

Desventajas de la circulación de agua:

• En el caso de que el colector y depósito estén a distintas alturas, la bomba de agua necesitará una fuerza de presión mínima para empujar el agua hacia arriba.
• Cuanta más distancia vertical exista entre ambos, más fuerza de bombeo necesitaremos.

Bombeo del agua en modo recirculación

Recirculación será cuando el sumidero del tubo que trae el agua del colector esté completamente sumergido en el agua del depósito.

Ventajas de la recirculación de agua:

• En la distancia vertical entre colector y depósito, la bomba de agua no necesitará una fuerza de presión extra notable, porque realmente no está empujando el agua, si no que la está moviendo en un circuito cerrado.

Desventajas de la recirculación de agua:

• En la necesidad de mantener el tubo sumergido, no podemos usar nivel variable en el depóstio de agua, o necesitaríamos una estrategia de tubo flotante o mantener una relación de nivel mínimo que no deje este tubo en el aire.
• Sí necesitaremos convenientemente el uso de válvula antiretorno o electroválvula, si no queremos que el agua del depósito pierda temperatura.
• Al ser un circuito cerrado, el aire que a veces se produce de forma natural en el colector, no saldrá del mismo si no aplicamos algún tipo de estrategia, como podría ser un aireador vertical.

La bomba de agua que yo he usado en este proyecto

La instalación que yo hice en suelo de azotea, tenía el depósito y colector al mismo nivel.
Pero como esta azotea no tenía acceso y había que subir con escalera a 6 metros de altura, la bomba de agua la bajé hasta una ventana con la idea de poder actuar si me daba problemas.
La bomba de agua quedaría sobre unos 2,5 metros aproximadamente de distancia hacia abajo, y aunque el caudal del agua quedaba nivelado, si necesitaba presión para mover el agua.

La bomba que usaba este proyecto era esta:

Es una bomba centrífuga con motor sin escobillas (brushless), especialmente diseñada para agua muy caliente (hasta los 100ºC)
Es una bomba extremadamente silenciosa cuyo consumo eléctrico no supera los 10W.
En la época que o empecé este proyecto, era muy difícil encontrar este tipo de bombas, y no quería usar bombas grandes complejas con alto consumo eléctrico.