Unidades de control y grupos de bombas de los sistemas solares

El captador solar en el tejado es la parte más visible del sistema solar para el agua caliente, pero sin una unidad de control y un grupo de bombas, sería solo una plancha de metal bajo el cristal que podría calentarse y enfriarse por sí sola. Es precisamente la unidad de control y el grupo de bombas los que determinan si el calor del captador realmente llega a donde debe – al acumulador solar, donde se almacena como agua caliente sanitaria. En la práctica, se trata de dos componentes que suelen entregarse y montarse juntos, aunque tienen funciones distintas: una "toma decisiones", la otra "actúa".

El sistema solar para agua caliente (instalación solar termal) consta generalmente de captadores solares en el tejado, que calientan el líquido de transferencia (una mezcla de agua y sustancia antihelada), un acumulador solar con intercambiador, una unidad de bomba y una unidad de control. Es importante tener expectativas realistas – este sistema complementa, no sustituye de forma completa la fuente principal de calor (caldera, bomba de calor), y cubrirá principalmente el calentamiento del agua caliente sanitaria en los meses de verano, cuando hay suficiente radiación solar y el consumo de calor para calefacción es mínimo o nulo.

En este artículo nos fijaremos con detalle en esa parte del sistema que suele subestimarse al elegir, aunque tiene un impacto directo en la cantidad de calor que se utiliza realmente: la unidad de control (solar), el grupo de bombas, la conexión con las tuberías y el acumulador, así como componentes relacionados como el vaso de expansión. Si está resolviendo la elección completa del sistema solar desde cero, le recomendamos primero el artículo Cómo elegir un sistema solar para agua caliente, donde encontrará un contexto más amplio para la elección de los componentes individuales.

La unidad de control compara continuamente las temperaturas y activa la bomba solo cuando tiene sentido transferir el calor al acumulador.

Cómo funciona la unidad de control (solar)

La unidad de control es el "cerebro" de todo el circuito solar. Su función es comparar continuamente la temperatura del captador y la temperatura del acumulador mediante sensores de temperatura instalados en ambos lugares. Cuando el captador es más cálido que el acumulador por una diferencia preestablecida, la unidad de control enciende la bomba circuladora del grupo de bombas solar y el líquido de transferencia comienza a circular – el calor se transfiere así del captador al acumulador. Cuando la diferencia cae por debajo del umbral establecido (por ejemplo, por la noche, o cuando el acumulador ya se ha calentado suficiente), la unidad apaga la bomba para evitar que el calor vuelva al captador y se disipe del sistema a través del captador enfriado.

Esta lógica parece sencilla, pero en la operación real resuelve muchas situaciones simultáneamente – la fase de arranque matutino, cuando el captador aún está frío, la nubosidad transitoria, cuando la temperatura del captador cambia rápidamente, y también la protección contra sobrecalentamiento, cuando el acumulador ya está lleno y el captador sigue produciendo calor sin tener adónde llevarlo. Una buena unidad de control no es solo un termostato sencillo con dos sensores, sino un dispositivo que puede evaluar varios estados operativos a la vez y proteger así el sistema y la bomba contra el desgaste innecesario.

Un ejemplo de esta unidad de control es la Euroster 813 Solar – regulación solar diseñada específicamente para controlar la bomba según la diferencia de temperatura entre el captador y el acumulador. Es un representante típico de la categoría: electrónica compacta que se conecta a los sensores y a la bomba circuladora del grupo de bombas, y desde ese momento decide automáticamente cuándo debe arrancar el sistema y cuándo detenerse.

Al elegir una unidad de control, resulta útil pensar también en el hecho de que se trata de una pieza que, en caso de fallo, se puede sustituir bastante fácilmente por separado, sin necesidad de intervenir en el resto del circuito – precisamente por eso se vende con frecuencia como sustitución independiente, no solo como parte de una instalación completa. Si está resolviendo un fallo en un sistema existente, encontrará más información al respecto en el artículo Servicio técnico, rellenado y fallos comunes de los sistemas solares.

Unidad de bomba – el corazón del circuito solar

Mientras que la unidad de control toma decisiones, la unidad de bomba (grupo de bombas) garantiza físicamente el propio movimiento del líquido de transferencia. No se trata solo de la bomba en sí – la unidad de bomba incluye la bomba, válvulas de cierre, termómetros y manómetros (para controlar la temperatura y la presión en el circuito directamente en el lugar) y una válvula de seguridad. Todos estos elementos están integrados en un bloque compacto, lo que facilita enormemente la instalación y el mantenimiento posterior – en lugar de varios componentes individuales distribuidos por la sala técnica, el instalador tiene un solo bloque compacto que se conecta fácilmente a las tuberías del captador y al acumulador.

Esta solución tiene una importancia práctica también desde el punto de vista de la futura mantenibilidad. Si en algún momento hay que cambiar la bomba o comprobar la presión en el circuito, las válvulas de cierre en la unidad de bomba permiten aislar la sección del circuito sin necesidad de vaciar todo el sistema. El manómetro directamente en la unidad sirve además como una rápida comprobación visual – si la presión en el circuito solar cerrado cae por debajo del valor normal de operación, es la primera señal de que puede haber una fuga o que el circuito necesita rellenarse.

La unidad de control y la unidad de bomba en la práctica casi siempre se compran e instalan como un par – una sin la otra no tiene sentido, ya que la unidad de control necesita una bomba que pueda encender y apagar, y el grupo de bombas necesita una unidad de control que le indique cuándo debe funcionar. Al planificar el presupuesto para un sistema solar, por tanto, calcule con ambos artículos como una unidad funcional completa.

Conexión con las tuberías y distribución entre el captador y la habitación técnica

La unidad de bomba suele estar situada en la habitación técnica, justo al lado del depósito, mientras que los captadores están en el tejado – por lo tanto, entre ellos debe existir una distribución de tuberías por la que circula el fluido térmico de ida y vuelta. Esta distribución tiene dos realizaciones habituales. La primera es el tubo de cobre o inoxidable clásico, que en el tejado y en el hueco se aísla adicionalmente con aislamiento térmico resistente a las influencias externas. La segunda, cada vez más popular, es la tubería flexible 2 en 1 preaislada – un revestimiento flexible que contiene tanto el tubo de alimentación como el de retorno (devolución) en un solo conjunto y ya está aislado desde la fábrica.

La ventaja de la tubería flexible 2 en 1 es principalmente el ahorro de tiempo durante la instalación – ya que está preaislada, el instalador no necesita revestirla adicionalmente con aislamiento directamente en el tejado o en un estrecho hueco, donde trabajar con tuberías rígidas y materiales aislantes es considerablemente más difícil. La flexibilidad de la tubería facilita además el paso por los cruces y esquinas de la construcción, donde las tuberías rígidas requerirían más uniones y accesorios.

Directamente en la conexión del captador, donde las tuberías están expuestas a altas temperaturas y al mismo tiempo deben soportar los movimientos causados por la dilatación térmica de la estructura del tejado, se utiliza normalmente un tramo corto de tubería flexible de inoxidable – llamado ondulada. Se trata de una tubería flexible de inoxidable resistente a las altas temperaturas del fluido solar y que, además, puede compensar pequeños movimientos en el lugar de conexión, donde una tubería rígida podría agrietarse o aflojarse con el tiempo.

Una comparación más detallada de ambos tipos de distribución, incluyendo cuándo resulta rentable optar por la tubería flexible y cuándo por el tubo clásico con ondulada, la encontrarás en el artículo independiente Tubería solar y onduladas de inoxidable – cómo funcionan.

Precios orientativos de los componentes principales del circuito solar mencionados en el artículo.

Fijación de los captadores y su influencia en la instalación del grupo de bombas

Aunque al principio no parezca directamente relacionado, la forma de fijar los captadores en el tejado tiene influencia también en cómo se conducirá la tubería hacia la unidad de bomba y qué exigencias tendrá la instalación en cuanto a longitud y trayectoria de la distribución. Los captadores se fijan con una estructura de montaje especializada según el tipo de tejado – tejado inclinado (con diferentes cubiertas como tejas, chapa o tejas de pizarra), tejado plano (donde se utiliza una estructura con inclinación ajustable, normalmente 15° o más, para facilitar el autolimpieza con la lluvia) o, en su defecto, fijación en fachada o en el suelo. La estructura debe siempre corresponder exactamente a las dimensiones del tipo concreto de captador que se va a instalar.

En el tejado plano, una solución típica es, por ejemplo, un kit de fijación con inclinación ajustable, que garantiza que el captador tenga, incluso en un tejado de lo contrario horizontal, una inclinación mínima de 15° – no solo para un ángulo óptimo de incidencia de los rayos solares, sino también para que la lluvia pueda deslizarse por la superficie del captador y arrastrar con ella suciedad y polvo, que de lo contrario reducirían el rendimiento.

La elección del tipo de fijación siempre se hace al principio del proyecto, ya que determina la posición exacta del captador en el tejado y, por tanto, también la longitud de la trayectoria de la tubería (ya sea clásica o tubería flexible 2 en 1) hacia la habitación técnica con la unidad de bomba. Una visión completa de las posibilidades de fijación según el tipo de tejado la encontrarás en el artículo Fijación de captadores – tejado inclinado, tejado plano, fachada, donde también se muestra un ejemplo concreto de kit de fijación para tejado plano con captador KS 2100F.

Depósito solar y su conexión con la unidad de control

La unidad de control y el grupo de bomba serían inútiles sin un depósito adecuado en el otro extremo del circuito. El depósito solar tiene, además de un intercambiador de calor conectado al circuito solar – a menudo incluso un segundo intercambiador destinado al recalentamiento mediante caldera. Gracias a ello, el agua del depósito se calienta de forma indirecta: el fluido solar circula por separado en su propio circuito cerrado (impulsado precisamente por la unidad de bomba y regulado por la regulación solar) y nunca entra en contacto directo con el agua de uso, que más tarde se utiliza, por ejemplo, en la ducha o para lavar.

Uno de los sensores de la unidad de control suele estar situado en la parte inferior de este intercambiador – mide la temperatura del agua en el depósito y la compara con la temperatura del captador. Si el depósito no está dimensionado correctamente o no tiene el intercambiador solar en el lugar adecuado, la unidad de control no dispone de datos precisos y el sistema puede no funcionar eficazmente, incluso si la regulación y la bomba están en buen estado. Por tanto, la elección de un depósito adecuado es tan importante como la elección de la unidad de control – se trata en detalle en el artículo ¿Qué depósito solar necesito?.

Vaso de expansión, llenado y purgado del circuito solar

El circuito solar es un sistema cerrado y a presión que, durante su funcionamiento, experimenta cambios térmicos significativos – desde las noches frías hasta las altas temperaturas del fluido térmico durante un día soleado de verano. Este fluido se dilata al calentarse, y como el circuito está cerrado, necesita compensar este volumen adicional en algún lugar. Para ello sirve el propio vaso de expansión del circuito solar, independiente del vaso de expansión del sistema de calefacción.

El sistema se llena y purga mediante una bomba de llenado manual o eléctrica a través de válvulas de llenado, de manera similar a como se llena y purga un circuito de calefacción convencional. El aire que quedara en el circuito tras el llenado impediría el flujo continuo del fluido y podría causar ruidos en la bomba o un calentamiento irregular del captador. Por esta razón, en la unidad de bomba también se encuentran válvulas de llenado y purgado directamente en el bloque compacto junto con el manómetro – gracias a ellas, el técnico puede seguir el desarrollo de la presión en el circuito durante el llenado y reconocer cuándo el sistema está correctamente lleno y purgado.

La comprobación de la presión en el circuito solar (al igual que en el circuito de calefacción) forma parte de las tareas básicas de la mantenimiento periódico – una caída significativa de la presión entre revisiones suele indicar una fuga, que es mejor resolver antes de que se manifieste como una interrupción del flujo o una avería de la bomba. Más información sobre averías típicas y con qué frecuencia resulta útil revisar el sistema la encontrarás en el artículo Servicio técnico, llenado y averías comunes de los sistemas solares.

Influencia del tipo de captador en el ajuste de la unidad de control

La unidad de control funciona de manera esencialmente igual independientemente del tipo de captador que esté en el tejado – siempre compara la temperatura del captador con la del depósito y, en función de ello, activa o desactiva la bomba. Sin embargo, el tipo de captador influye en lo rápido y en lo notable que cambia su temperatura durante el día, lo cual se refleja indirectamente en la frecuencia con que la unidad de control activa y desactiva la bomba.

Los captadores planos tienen una superficie absorbente cubierta con vidrio templado en un marco aislado – son más baratos, mecánicamente más resistentes (por ejemplo, frente a granizadas) y en nuestras condiciones climáticas suelen ser suficientes para calentar el agua caliente sanitaria. Los captadores de vacío (tubulares) tienen una mayor eficiencia especialmente a bajas temperaturas exteriores e intensidad reducida de la radiación solar, pero son más caros y frágiles. Independientemente del tipo de captador que elijas, la unidad de control y el grupo de bomba son prácticamente idénticos – la diferencia principal es que los captadores de vacío pueden producir calor incluso en condiciones menos favorables, por lo que la unidad de control activará la bomba con mayor frecuencia que con un captador plano. Una comparación detallada de ambos tipos la encontrarás en el artículo Captadores solares planos frente a captadores de vacío.

Sistema solar como complemento a la caldera – el papel de la unidad de control al cambiar entre fuentes

Como ya se mencionó en la introducción, el sistema solar complementa, pero no sustituye plenamente a la fuente principal de calor, que es la caldera o la bomba de calor. En la práctica, esto significa que el depósito suele tener también un segundo intercambiador conectado a la caldera – que recalienta el agua en los momentos en que no hay suficiente radiación solar (por ejemplo, en días nublados, al amanecer o durante el invierno). La unidad de control del circuito solar se ocupa exclusivamente de la parte solar – decide el funcionamiento de la bomba entre el captador y el depósito – mientras que el recalentamiento mediante la caldera lo gestiona una regulación independiente de la caldera, que normalmente mide la temperatura en la parte superior del depósito y, en caso necesario, recalienta si el aporte solar por sí solo no es suficiente.

Estos dos circuitos de control (solar y de caldera) funcionan por tanto de forma independiente, pero coordinada gracias a que ambos tienen su sensor en el depósito en lugares distintos – el sensor solar cerca del intercambiador solar en la parte inferior, y el sensor de la caldera más cerca de la parte superior del depósito. Gracias a esta disposición, la caldera se activa para calentar el agua solo cuando el aporte solar realmente no es suficiente, lo que en la práctica ahorra energía especialmente en los meses de verano. Un contexto más amplio sobre cómo el sistema solar colabora con la caldera existente lo encontrarás en el artículo Calentamiento solar como complemento a la caldera.

Instalación – cuándo en el proceso entra en juego la unidad de control y el grupo de bomba

Al instalar un sistema solar completo, la unidad de control y el grupo de bomba se integran en una fase posterior, tras haber fijado los captadores en el tejado mediante una estructura de montaje adecuada y haber preparado la distribución de tuberías (tuberías convencionales o tubería flexible 2 en 1) hacia la sala técnica. A continuación, se conecta el grupo de bomba a las tuberías y al depósito, se instalan los sensores en el captador y en el depósito, se conecta la unidad de control a ellos y, por último, se llena y purga todo el circuito mediante las válvulas de llenado del grupo de bomba.

Solo tras el llenado y el ajuste de la unidad de control (por ejemplo, la configuración de la diferencia de temperatura requerida para encender la bomba) es posible poner el sistema en marcha para una prueba y verificar si la bomba responde a los cambios de temperatura como se espera. Un procedimiento completo de instalación paso a paso, incluyendo el orden exacto de los pasos desde el captador hasta el depósito, lo encontrarás en el artículo Instalación de un sistema solar – paso a paso.

Ejemplos reales de la práctica

Dos casos reales – complemento de caldera con solar y sustitución de unidad de regulación defectuosa.

Casa familiar con techo inclinado y caldera de gas existente

Una casa familiar con una familia de cuatro personas y una caldera de gas de condensación resuelve un consumo elevado de gas para calentar agua caliente sanitaria, especialmente en verano, cuando la caldera prácticamente no se utiliza para calefacción y, sin embargo, sigue funcionando solo para calentar agua. Durante una inspección del techo (techo tradicional de tejas, inclinación adecuada para un fijación directa), se propone como solución complementar el termo existente con un acumulador solar con dos intercambiadores – uno para el circuito solar y el otro conectado a la caldera original como fuente de respaldo para el sobrecalentamiento.

Los captadores se fijan en el techo inclinado mediante una estructura de montaje adaptada al tipo de cubierta, y la distribución entre los captadores y la habitación técnica se resuelve con una tubería flexible preaislada 2en1, ya que la trayectoria atraviesa una estructura de techo bastante estrecha, donde trabajar con tuberías convencionales y aislamiento adicional sería considerablemente más lento. En la habitación técnica se instala una unidad de bomba junto con una unidad de regulación, que controla la bomba solar de forma independiente de la regulación original de la caldera. El resultado es que durante los meses de verano, el calentamiento del agua caliente sanitaria se realiza principalmente mediante el sol y la caldera solo entra en funcionamiento para el sobrecalentamiento en caso de prolongados períodos nublados.

Cabina de fin de semana con techo plano y regulación original defectuosa

En una cabina de fin de semana con techo plano, el sistema solar para calentar agua ya estaba instalado hace años, pero la unidad de regulación original comenzó a presentar fallos – la bomba, a veces, no reaccionaba a los cambios de temperatura, el sistema no se ponía en marcha incluso en días soleados, o por el contrario, funcionaba incluso cuando no tenía sentido. Dado que los propios captadores, su fijación en el techo plano y la distribución de tuberías estaban en buen estado y funcionaban correctamente, como solución se optó por sustituir únicamente la unidad de regulación por una nueva, sin alterar el resto del sistema.

En esta ocasión también se revisó la unidad de bomba – las válvulas de cierre permitieron aislar la sección del circuito correspondiente, comprobar el manómetro y verificar que la presión en el circuito era correcta y que la bomba en sí funcionaba correctamente. Tras sustituir la unidad de regulación y ajustar brevemente la diferencia de temperatura a partir de la cual se debe poner en marcha la bomba, el sistema vuelve a reaccionar de forma fiable al radiación solar. Este caso muestra que la unidad de regulación es una pieza típica que se puede sustituir por separado, sin necesidad de intervenir en los captadores, tuberías o acumulador, siempre que estas partes estén en buen estado.

Preguntas frecuentes – preguntas comunes sobre unidades de regulación y grupos de bomba

¿Cómo sé que la unidad de regulación solar funciona correctamente?
Una señal básica de funcionamiento correcto es que la bomba se pone en marcha cuando el captador está claramente más caliente que el acumulador (normalmente durante un día soleado) y se apaga cuando la diferencia de temperatura disminuye o cuando el acumulador ya está suficientemente caliente. Si la bomba no reacciona en absoluto a los cambios climáticos, o por el contrario, funciona continuamente sin importar el sol, es una señal de que hay que revisar el ajuste o la funcionalidad de la unidad de regulación y los sensores.

La unidad de regulación decide, la unidad de bomba garantiza físicamente la circulación del líquido.

¿Cuál es la diferencia entre la unidad de regulación y la unidad de bomba?
La unidad de regulación es una electrónica que evalúa las temperaturas de los sensores en el captador y en el acumulador y decide cuándo debe funcionar la bomba. La unidad de bomba es un bloque mecánico que garantiza físicamente la circulación del líquido – contiene la bomba en sí, válvulas de cierre, termómetros, manómetros y una válvula de seguridad. La unidad de regulación, por tanto, "decide", la unidad de bomba "ejecuta".

¿Debe tener la unidad de bomba una válvula de seguridad?
Sí, la válvula de seguridad es una pieza estándar de la unidad de bomba, ya que se trata de un sistema cerrado y a presión expuesto a fuertes fluctuaciones térmicas. La válvula de seguridad protege el circuito contra una presión excesiva que podría surgir, por ejemplo, por una avería en el vaso de expansión o por un sobrecalentamiento extremo del captador.

¿Se puede instalar una unidad de bomba en un sistema solar más antiguo?
Si los captadores, la distribución de tuberías y el acumulador están funcionando correctamente y en buen estado técnico, la sustitución individual de la unidad de bomba o de la unidad de regulación es una solución habitual, como hemos mostrado también en el segundo ejemplo práctico anterior. No es necesario cambiar todo el sistema por una avería en una sola pieza.

¿Con qué frecuencia se debe comprobar la presión en el circuito solar?
El manómetro en la unidad de bomba permite una comprobación visual rápida de la presión en cualquier momento, pero resulta útil hacerlo regularmente como parte del mantenimiento rutinario de la habitación técnica. Una caída significativa de la presión entre las comprobaciones suele ser el primer síntoma de una fuga en el circuito.

¿Por qué no funciona la bomba, aunque el sol brille?
La causa más común es que el acumulador ya esté suficientemente caliente y la diferencia de temperatura con respecto a la del captador haya caído por debajo del umbral ajustado, por lo que la unidad de regulación no pone en marcha la bomba intencionadamente – no tiene sentido bombear calor hacia un acumulador ya caliente. Otra posibilidad es un fallo en el sensor, en la unidad de regulación o en la propia bomba, o una presión insuficiente en el circuito.

¿Se puede programar la unidad de regulación para otras funciones, por ejemplo, para sobrecalentamiento?
La unidad de regulación del circuito solar se ocupa exclusivamente de la parte solar del sistema – es decir, del funcionamiento de la bomba entre el captador y el acumulador. El sobrecalentamiento mediante la caldera se resuelve con una regulación independiente de la caldera, conectada a un sensor propio en la parte superior del acumulador, de forma independiente de la unidad de regulación solar.

¿Se necesita un técnico para instalar la unidad de bomba y la unidad de regulación?
La instalación implica trabajar con circuitos a presión, líquido refrigerante y conexiones eléctricas de sensores y bomba, por lo que se recomienda encargarla a un técnico con experiencia en sistemas solares – al igual que al fijar los captadores en el techo o al conectarlos a un acumulador o caldera existente.

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