Diseño de instalaciones

Centralita solar (termostato diferencial)

Definición

Una centralita solar, o termostato diferencial, activa la bomba del circuito solar comparando las temperaturas del captador y del depósito: la arranca cuando el captador está normalmente entre 6 y 8 K más caliente que la parte inferior del depósito y la para cuando la diferencia desciende por debajo de 3–4 K. Las centralitas modernas añaden regulación de la velocidad de la bomba, límites de temperatura del depósito, rutinas de estancamiento y medición de energía térmica.

¿Cómo controla el termostato diferencial la bomba solar?

La centralita compara de forma continua dos temperaturas —la salida del captador y la parte inferior del depósito de acumulación— y hace funcionar la bomba solo mientras el captador esté lo bastante más caliente. La conexión se produce con una diferencia de entre 6 y 8 K y la desconexión con una de 3–4 K; el intervalo entre ambas (histéresis) evita los arranques y paradas rápidos en torno al umbral. El principio diferencial es lo que hace inteligente la regulación solar: una temperatura absoluta de 45 °C en el captador merece aprovecharse en un depósito a 30 °C, pero no sirve de nada en uno a 55 °C, de modo que una conexión por temperatura fija desperdiciaría producción o bombearía calor en sentido contrario. En los sistemas de circulación forzada, la centralita es el cerebro de todo el circuito solar; los sistemas termosifón no necesitan ninguna, porque las diferencias de densidad realizan la conmutación de forma física.

¿Cuáles son los ajustes estándar de una centralita solar?

ParámetroAjuste típicoFinalidad
Diferencial de conexión6–8 KCompensa las pérdidas de las tuberías antes del arranque
Diferencial de desconexión3–4 KPara la bomba antes de que el transporte se haga con pérdidas
Temperatura máxima del depósito60–90 °CProtección frente a quemaduras, cal y daños en los componentes
Parada de emergencia del captador110–130 °CMantiene la bomba parada cuando puede formarse vapor
Rango de velocidad de la bomba30–100 % (PWM / 0–10 V)Mantiene un salto térmico estable en el captador
Función antiheladas≈ +4 °CSolo en sistemas directos: hace circular agua caliente del depósito

Los valores de fábrica de las centralitas de calidad se aproximan a estos; lo que los instaladores ajustan realmente es la temperatura máxima del depósito y la banda de regulación de velocidad para cada instalación concreta.

¿Dónde van las sondas y por qué su ubicación lo decide todo?

Las centralitas solares utilizan sondas de platino Pt1000, cuya resistencia aumenta de forma predecible con la temperatura. La sonda del captador debe ir en la vaina de inmersión, en el punto más caliente del captador —la salida de impulsión—, conectada con cable de silicona o PTFE preparado para las condiciones de estancamiento; la sonda del depósito se sitúa a la altura del intercambiador solar, en el tercio inferior del depósito. Una colocación incorrecta produce los fallos de manual: una sonda de captador sujeta a una tubería exterior mide tarde y por debajo del valor real, de modo que la bomba arranca mucho después de que salga el sol; una sonda de depósito colocada demasiado alta indica agua caliente mientras la zona solar inferior sigue fría, así que la centralita se detiene antes de tiempo y el grupo hidráulico solar queda inactivo a pleno sol. Las buenas centralitas detectan las sondas abiertas o en cortocircuito y avisan del error en lugar de suponer un valor.

¿Qué funciones adicionales merece la pena tener?

Cuatro se ganan su sitio en la práctica. Una función para tubos de vacío activa la bomba con impulsos breves cada pocos minutos para que la sonda situada en el cabezal del captador lea una temperatura representativa del fluido. Una función de vacaciones o de reenfriamiento disipa el excedente de calor del depósito a través de los captadores por la noche, lo que reduce la exigencia de la siguiente temperatura de estancamiento cuando la vivienda está vacía. La medición de energía térmica —caudal más sondas de impulsión y retorno— convierte la centralita en un monitor de producción que revela pronto los fallos incipientes. Y la lógica multicircuito gestiona cubiertas este-oeste o dos depósitos con carga prioritaria. El registro de datos mediante VBus, Modbus o paneles en aplicaciones se ha convertido en estándar incluso en centralitas de gama media.

¿Qué ocurre durante el estancamiento o un corte de suministro eléctrico?

Una centralita no puede evitar el estancamiento: cuando el depósito alcanza su máximo y la bomba debe parar, el captador subirá hasta su temperatura de estancamiento y la hidráulica tiene que soportarlo por diseño. Lo que hace la centralita es no empeorar las cosas: por encima del límite de emergencia del captador, normalmente de 110–130 °C, bloquea la bomba para que no se aspire vapor hacia las bombas, las válvulas y el intercambiador del depósito. En un corte de suministro eléctrico, la bomba simplemente se detiene y el sistema se comporta como en un estancamiento; un vaso de expansión correctamente dimensionado lo supera sin daños.

Preguntas frecuentes

¿Por qué el diferencial de conexión es de 6–8 K y no menor?

Porque el primer fluido que llega desde la cubierta pierde varios kelvin en las tuberías. Arrancar por debajo de unos 6 K transportaría un calor que ya no existe al llegar y desperdiciaría electricidad de la bomba; la desconexión a 3–4 K mantiene un margen real al final de cada ciclo de funcionamiento.

¿Puede una sola centralita solar gestionar dos depósitos o una cubierta este-oeste?

Sí: las centralitas multicircuito gestionan dos campos de captadores y hasta dos o más acumuladores con lógica de prioridad, salidas para válvulas y pares de sondas independientes. Es lo habitual en los equipos de gama media, no algo reservado a la gama alta.

¿Por qué mi bomba solar se pone en marcha unos segundos cada pocos minutos por la mañana?

Normalmente se debe a la función para tubos de vacío, que hace pasar el fluido por la sonda del cabezal del captador para obtener una lectura real, o a que la centralita comprueba si el calor de la cubierta es auténtico. En cambio, unos ciclos cortos constantes durante todo el día apuntan a un diferencial mal ajustado o a una sonda mal colocada.

¿Necesitan centralita los sistemas solares termosifón?

No. En un sistema termosifón el depósito está por encima del captador y la circulación se inicia por sí sola cuando el agua del captador es más ligera —es decir, más caliente— que la del depósito. Esa conmutación basada en la física es justamente lo que aprovechan los equipos compactos.

Fuentes y lecturas recomendadas

Sobre el autor

Equipo de ingeniería de Solimpeks

Ingeniería solar térmica y de sistemas