Grundfos bombas solares – para qué sirven y cómo funcionan
Grundfos bombas solares – para qué sirven y cómo funcionan
Los sistemas solares térmicos se han convertido en una parte común de las viviendas unifamiliares, edificios recreativos y construcciones comerciales. Ya sea para la preparación de agua caliente sanitaria, para apoyar el sistema de calefacción o para abastecer una piscina, detrás de cada circuito solar funcional hay un dispositivo discreto pero fundamental: la bomba circuladora solar. Es aquí donde entra en juego Grundfos con su gama Solar, diseñada específicamente para estas condiciones exigentes. En este artículo examinaremos qué hacen exactamente las bombas solares, por qué no se puede conectar simplemente una bomba circuladora convencional a un colector solar, y cómo elegir el modelo correcto para su sistema específico.
¿Qué es un circuito solar y por qué necesita una bomba especial?
El circuito solar es un bucle hidráulico cerrado que conecta los captadores solares en el tejado con un acumulador o un intercambiador de calor. En este circuito circula un fluido térmico – normalmente una mezcla antifriz a base de glicol de propileno y agua en una proporción del 40 al 60 %. Esta mezcla tiene propiedades físicas muy diferentes a las del agua pura: es más densa, tiene una viscosidad más alta (especialmente a bajas temperaturas), una temperatura de ebullición más alta y es químicamente más agresiva hacia los elastómeros y componentes de latón comunes.
Además, los captadores solares alcanzan temperaturas del fluido entre 120 y 180 °C en los días cálidos de verano, y en caso de estancamiento (cuando la bomba no funciona o el acumulador está lleno), la temperatura en el captador puede superar los 200 °C. Estas condiciones destruirían cualquier bomba circuladora convencional diseñada para un sistema de calefacción con temperaturas de hasta 95 a 110 °C.
De aquí se deduce que la bomba solar debe cumplir varios requisitos estrictos:
- Resistencia térmica mínima hasta 130 °C (hasta 140 °C para picos cortos)
- Compatibilidad material con mezclas de glicol y otros medios solares
- Sellos de EPDM o PTFE, no de goma NBR
- Bujes de deslizamiento capaces de funcionar sin lubricación con aceite (el medio es el único lubricante)
- Resistencia a condiciones de cavitación vapor-aire durante el estancamiento
- Capacidad para reanudar la circulación tras un nuevo llenado del circuito con vapor
Por eso Grundfos ha desarrollado la gama Solar: bombas diseñadas desde el principio para aplicaciones solares y no solo versiones "modificadas" de bombas circuladoras estándar.
Grundfos Solar 15-80 y Solar 25-120 – parámetros y diferencias
Grundfos ofrece en su gama básica solar principalmente dos modelos que cubren la gran mayoría de las instalaciones residenciales y comerciales pequeñas. Veamos los detalles:
Grundfos Solar 15-80, 130 mm
Grundfos Solar 15-80, 130 mm es un modelo compacto destinado a sistemas solares pequeños. Los números en el nombre no son aleatorios – el "15" indica el diámetro del cuello de conexión (DN 15, es decir, ½"), el "80" expresa la altura máxima de transporte en décimas de metro (es decir, 8 metros columna de agua) y el "130 mm" es la distancia axial entre conexiones. Este modelo es ideal para sistemas solares con 2 a 4 captadores planos o 1 a 2 captadores tubulares, lo que corresponde a una vivienda familiar típica con 3 a 5 personas.
El caudal máximo de esta bomba es de aproximadamente 3 m³/h, lo que, con un caudal recomendado de 15 a 25 l/(m²·h) en los captadores solares, es suficiente para una superficie de captadores de hasta unos 8 a 12 m². El motor tiene un consumo de entre 45 y 65 W según la velocidad seleccionada. La bomba tiene tres velocidades manuales, por lo que es posible ajustar el caudal según el sistema específico.
Grundfos Solar 25-120, 180 mm
Grundfos Solar 25-120, 180 mm es un modelo más grande adecuado para instalaciones solares más amplias. El cuello DN 25 (1") permite un caudal más alto sin pérdidas de presión excesivas, y la altura máxima de transporte de 12 m columna de agua cubre distribuciones más largas y complejas. La distancia axial de 180 mm corresponde al estándar europeo para estaciones solares más grandes.
Este modelo puede manejar una superficie de captadores de hasta 20 a 30 m², lo que corresponde a sistemas con preparación combinada de ACS y apoyo a la calefacción, o a sistemas solares para una vivienda familiar más grande o un edificio de apartamentos con varias unidades. El consumo del motor oscila entre 60 y 100 W, también con tres velocidades manuales seleccionables.
Ambos modelos comparten rasgos constructivos típicos de las bombas solares Grundfos: rotor de acero inoxidable, carcasa de fundición con tratamiento superficial anticorrosivo, bujes de deslizamiento de grafito y cerámica, sellos de EPDM y tensión de alimentación 230 V / 50 Hz.
Cómo funciona realmente la bomba solar – la física detrás
Para entender el funcionamiento de una bomba solar, primero debemos comprender qué sucede en el circuito solar. Los captadores solares absorben la radiación solar y la transmiten al medio refrigerante. La bomba impulsa este medio a través de los captadores, donde se calienta, y a través del intercambiador de calor en el depósito acumulador, donde cede su energía al agua almacenada. Luego, el medio enfriado vuelve al captador – y el ciclo se repite.
Grundfos Solar utiliza la tecnología de bomba húmeda (wet rotor) – el rotor del motor está en contacto directo con el medio refrigerante, que también lo enfría y lubrica los cojinetes de fricción. Esto elimina la necesidad de un junta mecánico y prolonga significativamente la vida útil de la bomba. Una ventaja del diseño húmedo es el funcionamiento silencioso – el nivel de ruido es considerablemente menor en comparación con las bombas secas, lo que es importante al instalar en edificios residenciales.
El funcionamiento de la bomba está regulado por un regulador solar externo (por ejemplo, Grundfos DMS/DMH o reguladores de Resol, Deltasol y otros). El regulador compara la temperatura en el captador (sensor T1) con la temperatura en el depósito acumulador (sensor T2). Si la diferencia de temperatura es mayor que la histéresis ajustada (típicamente 5 – 8 °C), el regulador enciende la bomba. Cuando la diferencia cae por debajo del valor mínimo (típicamente 2 – 3 °C), la bomba se apaga. Este algoritmo sencillo pero eficaz evita que la bomba circule el medio innecesariamente y enfríe el depósito.
En la práctica, también nos encontramos con la situación de estancamiento – ocurre cuando el depósito está completamente cargado y el sol sigue brillando. La temperatura en el captador sube por encima del punto de ebullición de la mezcla de glicol (con un 50% de glicol de propileno, esto es aproximadamente 165 °C a presión atmosférica), el medio se evapora y el vapor empuja el líquido de vuelta al vaso de expansión. La bomba debe ser capaz de soportar el vapor caliente sin daños – y precisamente para esto están diseñadas las bombas solares Grundfos.
Detalles de materiales y construcción que deciden en la práctica
Cuando he visto sistemas en la práctica donde los clientes instalaron una bomba circuladora convencional Grundfos UPS o un modelo estándar similar en lugar de una bomba solar, el resultado siempre fue el mismo: después de 1 – 3 temporadas comenzaron los problemas. Juntas de NBR de goma desgarradas, rotores oxidados, sellado de ejes atascado o piezas plásticas derretidas en la carcasa de la bomba. No se trata de una mala calidad de bombas convencionales – simplemente no están diseñadas para estas condiciones.
Las bombas solares Grundfos Solar se diferencian en estos elementos constructivos clave:
- Juntas de EPDM (caucho etilén-propilén-dién): El EPDM es resistente a temperaturas de hasta 150 °C y compatible con mezclas de glicol. Las juntas convencionales de NBR se descomponen a 120 °C al contacto con el glicol.
- Rotor de acero inoxidable AISI 316: Resistencia a la corrosión causada por el líquido solar degradado (al envejecer, el pH cambia y el líquido se vuelve más agresivo).
- Cojinetes de fricción de grafito-cerámica: Funcionan de forma fiable incluso a altas temperaturas y no requieren lubricación. No utilizan cojinetes de bolas con jaulas de plástico, que fallan a 130+ °C.
- Carcasa de la bomba de fundición con recubrimiento epoxi: La fundición resiste mejor los choques térmicos que los materiales plásticos, el recubrimiento epoxi protege contra la corrosión.
- Temperatura máxima de funcionamiento 130 °C (picos cortos 140 °C): Este es el valor garantizado por el fabricante para funcionamiento continuo, no solo un test de laboratorio.
Para comparar: la bomba circuladora estándar Grundfos UPS 25-30 es una excelente bomba circuladora para calefacción, pero su temperatura máxima de funcionamiento es de 110 °C y sus juntas no son compatibles con el glicol. Por lo tanto, no es adecuado instalarla en un circuito solar. Más sobre las diferencias entre los tipos de bombas encontrarás en el artículo Grundfos UPS vs. bombas solares Grundfos – cuál es adecuada para tu sistema en este Centro de Conocimiento.
Dimensionamiento – cómo elegir el tamaño correcto de la bomba solar
La elección del tamaño correcto de la bomba es una de las fases más infravaloradas al diseñar un sistema solar. Una bomba subdimensionada no permitirá un caudal suficiente, lo que llevará al sobrecalentamiento de los captadores y al rápido envejecimiento del líquido refrigerante. Una bomba sobredimensionada, aunque circule el medio rápidamente, aumenta el consumo de energía eléctrica y reduce el tiempo en el que el líquido en el captador se calienta – disminuyendo así la rendimiento del sistema.
Regla básica para el dimensionamiento: caudal de 15 – 25 litros por hora por cada metro cuadrado de superficie de captador. Con un caudal más alto, el líquido no se calienta suficientemente (delta-T pequeño), con un caudal más bajo, por el contrario, las condiciones de estancamiento ocurren demasiado pronto.
Ejemplo de cálculo: Una casa unifamiliar tiene 8 m² de captadores solares planos. El caudal recomendado es 15 × 8 = 120 litros por hora, lo que equivale a 0,12 m³/h. Este número está muy por debajo del caudal máximo de Grundfos Solar 15-80 (3 m³/h), por lo tanto, desde el punto de vista del caudal, incluso el modelo más pequeño es adecuado. Decisivo es entonces la altura manométrica – las pérdidas de presión en el sistema.
Las pérdidas de presión se calculan a partir de la suma:
- Pérdidas en las tuberías (dependen del diámetro, la longitud y el caudal)
- Pérdidas en los captadores solares (normalmente 0,1 – 0,5 bar según el tipo)
- Pérdidas en el intercambiador de calor del depósito (0,2 – 0,8 bar)
- Pérdidas en las válvulas, accesorios y estación solar (0,1 – 0,3 bar)
En la práctica, en una casa unifamiliar típica con 6 – 10 m de tubería de colectores (cobre DN 18 × 1 mm) y 1 – 2 colectores planos, la pérdida de presión total suele ser de 0,3 – 0,7 bar, lo que equivale a 3 – 7 m de columna de agua. El Solar 15-80 con una altura máxima de transporte de 8 m WC cubrirá la mayor parte de estas aplicaciones.
Para sistemas más grandes – por ejemplo, combinación de ACS + apoyo de calefacción para una casa con 5+ personas, superficie de colectores de 12 – 25 m², tuberías más largas o colectores tubulares (de vacío) con mayores pérdidas de presión – es más adecuado el Solar 25-120. Más información sobre el procedimiento correcto de cálculo de dimensionamiento la encontrarás en el artículo ¿Qué potencia de bomba Grundfos necesito para mi casa?.
Instalación de la bomba solar en la práctica
La bomba solar se instala siempre en la rama de retorno del circuito solar (rama fría), es decir, en la tubería que lleva el líquido refrigerado desde el depósito de acumulación de nuevo a los colectores. Hay dos razones: en primer lugar, en la rama de retorno la temperatura del líquido es más baja, lo que prolonga la vida útil de la bomba. En segundo lugar, la presión en la rama de retorno es más alta gracias al vaso de expansión, lo que reduce el riesgo de cavitación.
La posición de instalación es horizontal – el eje de la bomba debe estar horizontal. La instalación vertical con el motor hacia abajo no es admisible (el medio podría drenar los cojinetes), mientras que la instalación vertical con el motor hacia arriba es admisible en la mayoría de los modelos Solar, pero Grundfos recomienda la posición horizontal para una vida útil máxima.
En la práctica, para la instalación se utilizan las llamadas estaciones solares (Grundfos Solar Station, Roth, Resol, etc.), que integran en un bloque compacto la bomba, válvulas de bola, válvula de retención, válvula de seguridad, termómetro, medidor de caudal y manómetro. Esta solución es más sencilla de instalar, hidráulicamente equilibrada y estéticamente más limpia.
El cableado eléctrico de la bomba es sencillo: alimentación de 230 V / 50 Hz a través de un regulador solar. El regulador, basándose en las diferencias de temperatura (T1 colector − T2 depósito), enciende y apaga la bomba. Se recomienda una sección mínima del cable de 1,5 mm² y una longitud del cableado que no supere los 20 m sin aumentar la sección. La bomba no tiene termostato ni módulo de control propio – es un dispositivo mecánico puro controlado externamente.
Si te interesa un procedimiento detallado de instalación, incluyendo el cableado hidráulico, el purgado de aire y el ajuste del regulador, lee el artículo Instalación de la bomba circuladora Grundfos paso a paso en este Centro de Conocimiento.
Mantenimiento de las bombas solares Grundfos Solar
Las bombas solares están diseñadas para ser equipos de bajo mantenimiento – en el mejor de los casos funcionan durante años sin necesidad de intervención. A pesar de ello, existen varios pasos de mantenimiento preventivo que prolongan significativamente la vida útil del sistema:
Control y sustitución del líquido caloportador
Según mi experiencia, este es el aspecto de mantenimiento de los sistemas solares más frecuentemente ignorado. El propilenglicol envejece con el tiempo – se oxida, cambia su pH y pierde los inhibidores de corrosión. Se recomienda un control del pH del líquido cada 2 años. Si el pH baja de 7,0 (el líquido se vuelve ácido), es necesaria la sustitución del líquido, de lo contrario se produce corrosión en la bomba y en los colectores. Un buen líquido caloportador basado en propilenglicol debería tener un pH entre 7,5 – 9,0. La sustitución del líquido se recomienda cada 5 – 10 años independientemente de los resultados de medición.
Control de la presión de funcionamiento
El circuito solar debería tener una presión de 1,5 – 2,5 bar en estado frío (a 20 °C) según el proyecto. Una caída de presión por debajo de 1 bar indica una fuga o un llenado insuficiente. Un control visual periódico del manómetro en la estación solar detectará problemas antes de que causen cavitación en la bomba. Si la bomba funciona a una presión por debajo de 0,5 bar, existe el riesgo inmediato de daños por cavitación.
Control visual de juntas y conexiones
Una vez al año (idealmente antes de la temporada, es decir, en primavera) controle las juntas visibles de la estación solar, los tornillos de conexión de la bomba y las mangueras flexibles si se usan. El líquido caloportador tiene un color bastante pronunciado (normalmente naranja o rosa) y una fuga es fácilmente visible. En el primer signo de fuga, es necesario sustituir la junta – el líquido envejecido con un pH bajo es agresivo y una pequeña fuga empeorará rápidamente.
Prueba del caudal y Delta-T
Si el sistema tiene un medidor de caudal (lo debería tener), controle el caudal durante un día soleado claro. Debería corresponder al valor proyectado (normalmente 15 – 25 l/m²·h). Un caudal reducido puede indicar una acumulación parcial de depósitos en el intercambiador (residuos del líquido degradado), una burbuja de aire en el sistema o un problema incipiente con la bomba. El Delta-T entre el colector y el depósito debería ser de 5 – 15 °C en una carga normal.
El plan anual completo de mantenimiento preventivo lo encontrará en el artículo Mantenimiento y servicio técnico de bombas Grundfos – qué comprobar cada año.
Bombas solares Grundfos frente a otras bombas Grundfos – qué utilizar donde
Nuestros clientes nos piden repetidamente si no se puede utilizar algo más barato y disponible en lugar de una bomba solar especializada. Vamos a aclararlo concretamente:
Grundfos UPS 25-30 (consulte la página del producto) es una excelente bomba circuladora para el circuito de calefacción con temperaturas hasta 95 °C y agua limpia o agua inhibida con máximo 10 % de glicol. No es adecuado para un circuito solar con glicol y temperaturas hasta 130 °C – los sellos de NBR resisten el contacto con glicol concentrado a 120 °C máximo unos pocos meses.
Grundfos UNILIFT KP 150 A1 (GRUNDFOS UNILIFT KP 150 A1) y UNILIFT KP 250 A1 (GRUNDFOS UNILIFT KP 250 A1) son bombas sumergibles para bombear agua – pertenecen a una categoría completamente diferente y no están destinadas para aplicaciones solares ni de calefacción. Su lugar es en la extracción de agua de lluvia, bombeo en caso de inundaciones, drenaje de sótanos, etc.
La conclusión es clara: para un circuito térmico solar siempre Grundfos Solar. Para calefacción Grundfos UPS o los más nuevos Alpha/Magna. Para bombear agua Grundfos UNILIFT. Cada gama ha sido diseñada para condiciones específicas y la sustitución se cobrará su precio.
Durabilidad y economía de las bombas solares
Una buena bomba solar Grundfos Solar tiene una vida útil de 15 a 25 años con una instalación y mantenimiento correctos. El consumo eléctrico de la bomba oscila entre 45 y 100 W según el modelo y la velocidad ajustada. Con un tiempo de funcionamiento típico de un sistema solar en Europa central (1 400 – 1 800 horas al año) y un consumo promedio de 60 W, esto significa un consumo de aproximadamente 84 – 108 kWh al año, lo que a un precio de electricidad de 0,20 €/kWh equivale a unos 17 – 22 € al año. En términos económicos, este no es un gasto importante comparado con lo que el sistema solar ahorra en calefacción de agua.
Para comparar: una modernización con una bomba solar con motor EC (motor conmutado electrónicamente) – si el tamaño del sistema lo permite – puede reducir el consumo en un 40 – 60 %. Grundfos ofrece varias variantes en este sentido y para nuevas instalaciones recomendamos consultar esta opción con el vendedor.
Preguntas frecuentes (FAQ)
¿Puedo utilizar una bomba circuladora estándar (por ejemplo, Grundfos UPS) en lugar de una bomba solar?
No, no lo recomendamos. Las bombas circuladoras estándar no están diseñadas para fluidos térmicos basados en glicol, temperaturas de trabajo superiores a 110 °C y condiciones de estancamiento a 140 – 180 °C. Los sellos de goma NBR se degradan, los rotores se corroen y en general la vida útil de dicha bomba en un circuito solar se reduce a 1 – 3 años en lugar de los estándares 15 – 25 años. Además, las condiciones de garantía del fabricante de los colectores y del depósito pueden anularse al utilizar una bomba inadecuada.
¿Qué solución de glicol debo utilizar para el circuito solar con Grundfos Solar?
Grundfos recomienda un fluido térmico basado en propilenglicol (no etilenglicol – que es tóxico) en una concentración del 40 – 50 % en solución acuosa. Esta concentración protege contra el congelamiento hasta –25 a –30 °C y tiene un punto de ebullición superior a 160 °C a presión atmosférica. El líquido debe contener inhibidores de corrosión aprobados para contacto con cobre, aluminio y fundición. Nunca utilice antihelados para automóviles (etilenglicol) ni soluciones anticongelantes sin marca que no estén etiquetadas para sistemas solares.
¿Qué tan ruidosas son las bombas solares Grundfos Solar?
Las bombas Grundfos Solar pertenecen a la categoría de bombas de succión húmeda silenciosas – el nivel de ruido oscila entre 35 y 42 dB(A) bajo carga normal, lo que es comparable al ruido de un ventilador silencioso de computadora. En una habitación técnica no es un problema. Si la bomba comienza a emitir un sonido más fuerte (zumbido, golpes), es una señal de burbujas de aire en el sistema o daños iniciales en los cojinetes – consulte el artículo La bomba Grundfos no bombea o hace ruido – causas y soluciones.
¿Qué ocurre con la bomba solar en caso de una interrupción prolongada de la electricidad?
La bomba se detiene y en el colector se produce una estancación. El fluido se evapora, la presión en el sistema aumenta brevemente (por eso es obligatorio el vente de seguridad), después el vapor se condensa en el vaso de expansión. Al restablecer la electricidad y encender la bomba, el sistema normalmente restablece la circulación por sí mismo – el vapor se comprime de nuevo al colector, donde se condensa. Las bombas solares Grundfos Solar están diseñadas para estos ciclos. Si se repite el bloqueo tras reiniciar, probablemente sea debido a un volumen insuficiente del vaso de expansión o a una presión de precarga demasiado alta.
¿Es necesario cambiar también el fluido térmico al cambiar la bomba?
No necesariamente, pero es una buena oportunidad. Al cambiar la bomba, debe drenar y purgar parcialmente el circuito – es el momento ideal para tomar una muestra del líquido y medir el pH. Si el líquido tiene más de 8 – 10 años o un pH inferior a 7,5, es razonable cambiarlo en esta ocasión. Así ahorrará costos de intervenciones repetidas dentro de unos años.
¿Cuál es la diferencia entre Grundfos Solar 15-80 y Solar 25-120 – cómo decidirse?
Regla básica: Solar 15-80 para sistemas con una superficie de colectores hasta 10 – 12 m² y una pérdida de presión total hasta 6 – 7 m WC. Solar 25-120 para superficies de 12 – 30 m², distribuciones más largas (más de 15 m), colectores de tubos al vacío (tienen mayores pérdidas de presión que los planos) y sistemas con función combinada TÚV + apoyo de calefacción. En caso de dudas, siempre consulte con un proyectista o vendedor – subdimensionar es peor que sobredimensionar, pero ni siquiera una bomba más potente es una panacea para un sistema mal diseñado. Más criterios de selección los encontrará en el artículo Cómo elegir la bomba circuladora Grundfos adecuada para la calefacción.
Conclusión – por qué la inversión en la bomba adecuada vale la pena
La bomba solar es, en comparación con los costes totales del sistema solar, una partida relativamente pequeña – típicamente entre 80 y 180 € según el modelo. A pesar de ello, decide si su sistema solar funcionará de forma fiable durante 20 años o si cada 2 – 3 años tendrá que resolver averías, fugas y costosas reparaciones. Grundfos Solar 15-80 y Solar 25-120 son soluciones comprobadas con una larga historia en miles de instalaciones en toda Europa. No son los más baratos del mercado, pero son fiables, los recambios están bien disponibles y la red de servicio técnico Grundfos funciona también en Eslovaquia.
Si no está seguro de qué modelo es el adecuado para su sistema solar concreto – qué superficie tienen los colectores, qué tipo (planos frente a tubos al vacío), cuántos metros de tubería – no dude en consultar otros artículos en este Centro de Conocimiento. Las preguntas sobre selección, dimensionamiento y problemas habituales están tratadas en el artículo Preguntas frecuentes sobre bombas Grundfos, que encontrará en la misma sección.
¿Tiene una pregunta sobre este tema?
No sabe decidirse o está resolviendo una situación concreta en su hogar? Escríbanos – con gusto le aconsejamos.