manual-colector-solar - Padre Cielo Madre Tierra

RESUMEN DEL SISTEMA
(A) Caja de aluminio zincalum liso en 0,35 [mm] predoblado de 170 x 94 x 15
[cm] Esta debe tener sus esquinas selladas con silicona y poseer aislación en todo
su fondo y paredes (lana de vidrio 50 [mm] y poliestireno expandido (plumavit) de
20 [mm] respectivamente) a las cuales se coloca y une con cola fría una
superficie reflectante (duralfoil) en la cara que da a la parrilla colectora.
(B) Parrilla colectora de calor fabricada en PEBD (plansa) de ¾” de diámetro y
uniones para este material (conocidas como fittings) apretadas con abrazaderas
metálicas y/o alambre. La parrilla va montada sobre una lámina de zincalum
acanalado (C), uniendo ambos elementos con alambre. La parrilla completa va
pintada con anticorrosivo negro (diluido al 10% en dos manos).
(D). Cubierta de material transparente para la parte superior de la caja. Se
puede usar vidrio, pero conviene usar policarbonato monolítico o policarbonato
alveolar por precio y resistencia. Para este sistema se utilizará policarbonato
alveolar en 4 [mm], el que se debe atornillar a la lata y sellar con silicona en los
bordes.
(E). Estanque aproximadamente 120 litros de polietileno rígido con 2 entradas y
una salida de PEBD de ¾”. El exterior debe ir aislado con espuma picada,
plumavit o ropa sintética y revestido con otro estanque de mayor diámetro (en
este caso uno de 240 litros), otra opción es revestir el estanque con una caja
hecha de madera.
(F). Sistema de corte de agua hecho de un tubo de PVC sanitario de 110 [mm]
de diámetro por 35 [cm] de largo, se le ponen dos tapas y dentro va instalada una
válvula de corte (tipo wáter). Éstas pueden ser: vertical por presión de columna
de agua o vertical por corte con flotador. A esta válvula se le conecta la red de
agua potable, y también se conecta este sistema al terminal inferior del estanque
para llenarlo de agua a medida que la válvula entrega agua. Este recipiente debe
ser instalado al mismo nivel que el nivel casi máximo del estanque.
CONSTRUCCIÓN DE COLECTOR SOLAR
1) CAJA DE ALUMINIO (1° alternativa)
Materiales
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Plancha de zincalum 5V de 150[cm] de largo
Zincalum preformado de 5x15x5[cm]:
2 de 94[cm] de largo
2 de 170[cm] de largo
Remaches tipo pop de 4x10[mm]
Silicona
Instrucciones:
Construir la estructura rectangular con las planchas preformadas
y colocar la plancha de zinc 5V por debajo de esta. Remachar
esquinas y sellar todos orificios e imperfecciones con silicona
para evitar posteriores pérdidas de calor.
1.1) ESTRUCTURA DE MADERA
Le otorga estabilidad a la caja.
Materiales:
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5 Listones de madera cepillada de 2x1”:
2 trozos de 150[cm] de largo
3 trozos de 89[cm] de largo
6 Tornillos de madera 1½”
Instrucciones:
Cortar los listones a medida. Perforar la caja, colocar los listones
dentro y atornillar (ver imagen).
1) CAJA DE ALUMINIO (2° alternativa)
Materiales
-Plancha de zincalum LISO DE 35 mm
-Listones de 2”x 1”
-Poliestireno Expandido
-Tetrapack
-Remaches
- Corches
- Clavos o tornillos.
Instrucciones:
a) Cortar 2 pedazos de 134 cm
b) Colocar ambos pedazos recortados entrelapados 10
cm.
c) Remachar ambas planchas por el medio con remaches
pop.
d) Marcar en todos los lados los 5 cm y 15 cm
correspondientes a los dobleces de los bordes de la
caja.
e) Doblar los bordes por sector previamente marcados.
f) Dejar una de las caras abierta para introducir con
facilidad la estructura de madera
g) Elegir un lado para recortar aletas sobrantes y otro
para Doblar las aletas hacia dentro y remacharlas
con tres remaches a los costados y dos para unir los
lados entrelapados.
h) Construir con listones de 2” x1” la estructura del
dibujo.
i) Introducir deslizando la estructura de madera por el
lado previamente abierto y cerrar el lado al igual
que en el paso 5 y 7.
2) AISLACIÓN CAJA
Esta parte de la construcción resulta importantísima para mejorar la
eficiencia en la transferencia calor, ya que mientras mejor aislada este la
caja, mayor temperatura alcanzará el agua en el interior de los tubos.
Materiales:
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Lana de vidrio
2 Trozos de 60x89[cm].
2 Trozos de 12x89[cm].
Poliestireno expandido (Plumavit)
2 Trozos de 10x150.
2 Trozos de 10x89.
Barrera radiante para techos, papel reflectante (Duralfoil) o cajas
tetrapack abierta.
3 junquillos de 1”x1”x89[cm].
Claros o grapas
Instrucciones:
a) Cortar a medida la lana de vidrio o algún material aislante que soporte
alta temperatura y colocarla si es posible a presión entre los espacios de la
estructura de madera.
b) Cortar los trozos de plumavit a medida envolviéndolos en papel
reflectante.
c) Colocar los 4 trozos en las caras laterales de la caja si es posible a
presión, de manera que no existan posibles lugares de fuga de calor.
d) Cubrir con el papel reflectante (Duralfoil)
e) Clavar, engrapar o atornillar sobre el papel reflectante, los 3 junquillos
que deben unirse a los travesaños de la primera estructura de madera.
Comentario:
El papel Duralfoil que suele ser costoso puede sustituirse
corcheteando envases de tetrapack.
abriendo y
f) Abrir cajas de tetrapack y unirlas con corchetes generando una plancha
para cubrir toda la superficie de poliestireno expandido. Colocarla del lado
reflectante hacia arriba cubriendo TODO el plumavit a la vista. De no ser
así, el plumavit se expondrá al sol pudiéndose quemar.
4) PARRILLA
La parrilla o enrejado de tubos, cumple la función de transportar
el calor desde la caja colectora al agua que se encuentra en el
interior de los tubos.
Materiales:
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1 zincalum ondulado 135x85[cm]
Pintura negra anticorrosiva
6 cortes de tubería PEBD (plansa) en ¾” de 134 [cm].
10 cortes de tubería PEBD (plansa) en ¾”de 12,3 [cm] aprox.
12 Tes PEBD (plansa) en 25 [mm].
2 codos PEBD (plansa) en 25 [mm].
Alambre 16 [mm] o abrazaderas.
Pistola de calor, soplete o agua caliente.
Instrucciones:
a) Pintar con dos manos de pintura anticorrosiva negra un lado de la
plancha de zincalum ondulada.
b) Para unir los tubos a los fittings aplicar calor en los extremos de
los tubos hasta que se ablande un poco el material; luego embutir los
fittings, inmediatamente aprotar con una cámara de bicicleta para que
tome la forma (ésta luego se retira).
c) Apretar con abrazaderas metálicas o alambre de 16 [mm] para
evitar filtraciones (en general usamos alambre por que las abrazadera
aumentan bastante el costo).
d) Dejar dos extremos abiertos uno para la entrada de agua fría y
otro para la salida de agua caliente en extremos apuestos de la parrilla
(ver figura), aquí se pondrá tubos de salida una vez instalada la parrilla
en la caja.
d) Montar la parrilla en la lámina de zincalum fijando con alambres
los tubos a varios puntos para que tengan un buen contacto con la lata.
Reparar filtraciones.
e) Atornillar la lata en las zonas que topan sobre los listones de la caja.
Importante:
Revisar y reparar filtraciones en la parrilla después del paso d) y antes
del e) , para ello puede llenarse con agua.
Cuidar de mantener un dimensionamiento parejo de los
tubos para que no existan filtraciones por tubos chuecos o mal puestos,
lo mejor es probar con la lata que se va a usar cual es el tamaño ideal
de los tubos.
5) ARMADO DE COLECTOR
Materiales:
• Plancha de policarbonato
• Tornillos de 1” con golillas.
Instrucciones:
a) Perforar el lateral inferior de la caja para la entrada de agua fría y el lateral
superior del otro extremo para la salida de agua caliente. (Como lo muestra la
imagen)
b) Cortar con la medida de la parte externa de la caja, la plancha de
policarbonato, luego unir a la caja utilizando tornillos con golillas de 1”.
c) Colocar silicona alrededor de las perforaciones con su respectivo tubo.
Comentario:
Existe la opción de colocar entre la caja y cubierta un separador de goma o
burlete para mejorar el sellado y evitar el rompimiento de la cubierta.
Las golillas se pueden hacer usando trocitos de lata.
Debido que el pilicarbonato es un material delicado conviene ponerlo al
finalizar la construcción del colector y estanque, incluso puede ponerse al
momento de su instalación.
6) ESTANQUE ACUMULADOR
Este elemento cumple la función de almacenar el agua caliente que se
obtiene con el colector, por esto se encuentra aislado con el fin de lograr que
se mantenga caliente el agua el mayor tiempo posible, finalmente para una
protección general y mayor aislación del medio ambiente se introduce el
estanque dentro de otro recipiente de mayor tamaño.
Materiales:
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Tambor polietileno rígido de 120 litros del tipo CITROVITA . (A)
Tambor polietileno rígido de 240 litros, que mantenga a lo menos 12 [cm].
de diámetro más que el anterior para poner aislante. (B)
Trozos de listón para apoyar estanque al fondo del tambor (2x2”).
Trozos de Plumavit de 5 cm de espesor para el fondo del tambor.
Forro de espuma, espuma picada, plumavit u otro buen material aislante.
(C) 3 terminal ¾”HI de plansa.
(D) 1 terminal ¾ HE de plansa
(E) Golilla de goma (O-Ring) o silicona.
(F) 3 Salidas de estanque de pvc.
Cinta de teflón (para unir cañerías con hilo)
Trozo de PEBD (plasa) de 40 [cm] para difusor
Instrucciones:
a) Cortar la parte superior del tambor de 240 litros en caso de que éste venga
sin tapa.
b) Colocar listones y material aislante (plumavit) en la base del tambor de
mayor tamaño de manera pareja e introducir dentro de éste el de menor
tamaño.
c) Se recomienda marcar donde se harán las perforaciones en ambos tambores
poniendo uno dentro del otro para obtener mayor precisión:
- Las 2 perforaciones superiores deben ubicarse a 2/3 aprox. de la
altura total del estanque mas grande y separados 5 cm uno del otro.
- La perforación inferior debe ubicarse bajo el tercio inferior del
estanque.
d) Una vez marcados, ambos tambores, perforar cuidadosamente con el fin de
quedar ubicadas en lados opuestos (ver figura). Esto facilitará la colocación de
las terminales y posteriormente la conexión al colector.
e) Lijar el contorno de los orificios para quitar virutas y mejorar la adherencia
del anillo de goma sellante o silicona.
f) Colocar las 3 salidas o uniones del estanque en las perforaciones junto con las
golillas de goma, se recomiendo usar varias golilla para mejorar la adherencia
(las golillas van por dentro del estanque).
g) Colocar teflón en los hilos de la unión con sumo cuidado y limpieza con el
objeto de evitar futuras filtraciones. Si es necesario un sellado extra, utilizar
silicona transparente de buena calidad.
h) Difusor: conectar dentro del estanque en la entrada inferior (colocándole una
terminal HE), un tubo con varias perforaciones dirigidas hacia abajo, este
elemento actuará como difusor del agua fría entrante, evitando la mezcla con el
agua ya calentada, (ver dibujo).
i) Colocar el estanque pequeño dentro del mayor. El espacio que queda entre
ambos tambores debe ser rellenado con material aislante (espuma u otro). En
caso de usar espuma, envolver primero el estanque pequeño antes de
introducirlo en el mayor.
Comentarios:
Las dimensiones del recipiente contenedor exterior dependen directamente del
tipo de tambor que se tenga como estanque, para este tipo de colector solar un
estanque adecuado será entre 120-140 litros.
Probar el estanque llenándolo una vez hecha todas las salidas (se pueden tapar
temporalmente las salidas con tubos de plansa doblados).
El tambor exterior se puede remplazar por una caja de madera igualmente
aislada por dentro y tapada de manera eficiente.
7) TAPA EXTERIOR DEL ESTANQUE
Materiales:
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Lata de zincalum rectangular de 25x190 cm.
Plumavit
Remaches pop
Lona plástica impermeable
Instrucciones:
a) Unir los extremos de la lata con remaches colocados de adentro hacia
afuera para formar un cilindro, este cilindro debe calzar justo por fuera
del estanque exterior (pruébelo). *es mejor remachar desde dentro del
cilindro.*
b) Hacer cortes verticales de 10 cm por el borde superior del cilindro
espaciados cada 5 [cm] y doblar estas lenguas de lata hacia adentro (ver
figura).
c) Colocar plumavit de 5 cm como tapa interior asegurándose que quede
bien ajustada.
d) Envolver toda la tapa con la lona plástica.
Comentarios:
Lo que se propone aquí es una de las alternativas a realizar.
Reciclando materiales impermeables como los afiches de
candidatos, entre otros materiales a mano (madera, plástico, etc.)
también se puede lograr una tapa adecuada teniendo en cuenta la
funcionalidad de la misma: principio de aislación y protección del
agua caliente del exterior.
8) SISTEMA DE CORTE DE AGUA
Sistema necesario para regular la entrada de agua al estanque tal que
rellene el estanque cuando se saque agua para el uso.
Materiales:
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Un tubo de PVC sanitario de 11 [cm] de diámetro por 35 [cm] de
largo
2 tapas PVC sanitario 11 [cm]
1 válvula FLUIDMASTER de corte vertical (se usa en el estanque del
wáter)
1 terminal plansa (PEBD) HI ¾”
1 terminal plansa (PEBD) HE ¾”
Silicona
Pegamento para PVC
Instrucciones:
a) Hacer dos perforaciones en una de las tapas de PVC.
b) Colocar en una de las perforaciones la válvula FLUIDMASTER y en el
otro orificio las terminales HI por dentro y HE por fuera (ver imagen)
sellándolas con teflón o silicona.
c) Hacer un pequeño orificio de 5 [mm] aprox. a la tapa superior para
que pueda salir el aire.
d) Pegar las tres partes de la caja cilíndrica con pegamento para PVC.
e) Fabricar un sostenedor para el sistema de corte. Atornillarlo o pegarlo
al costado del estanque cuidando que éste quede bien fijado. Puede
hacerse con una plancha de aluminio (ingénieselas).
Importante:
Para aprovechar al máximo la capacidad del estanque acumulador el
sistema de corte debe ubicarse tal que el flotador (cuando está en su
posición más alta) coincida con el nivel de altura de agua máxima que se
desea dentro del estanque.
Tener especial cuidado en el sellado de las piezas para evitar futuras
filtraciones.
9) MONTAJE COLECTOR Y ESTANQUE
Materiales:
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Tubos de plansa, 6 [m] aprox.
2 Tes plansa para ¾”
2 Codos plansa para ¾”
1 Terminal HE plansa ¾”
1 Tapa tubería PVC HI para ¾”
Cinta teflón
Alambre 16 [mm] o abrazaderas
Pistola de calor, soplete o agua caliente
Aislante para tubería plansa ¾” de espuma, 6 [m] aprox
Papel metálico, suficiente para cubrir el aislante de la tubería
Instrucciones:
a) La salida inferior del colector (que además funciona como
desagüe): Debe ser hecha con un tubo plansa de unos 15 [cm],
luego conectada a una Te. Desde esta Te debe salir hacia abajo
otro tubito de unos 10 [cm] conectado a un terminal HE que debe
ser cerrado por la tapa HI de PVC para ¾” (usar teflón). La idea de
esta tapa es poder vaciar completamente el sistema estanquecolector si eventualmente se necesita, ver figura.
b) La salida superior, por donde sale el agua caliente, debe ser hecha
con un tubito de 15 [cm] y un codo. Se debe adaptar dependiendo
de la ducha del hogar (en pvc, cobre, adaptador de ¾” a ½” por
ejemplo).
c)
La salida inferior del estanque debe tener un tubito de 10 [cm] y
una Te, esta Te va conectada hacia arriba con el sistema de corte
y hacia abajo con la salida inferior del colector (esta conexión se
deja para el final).
d) El estanque tiene dos salidas superiores, la más baja debe tener un
tubito de 10 [cm] de plansa conectada a un codo (este se
conectará con la salida superior del colector.
e) Ahora faltan las conexiones estanque colector, antes debemos poner
tanto el colector como el estanque en sus posiciones definitivas. El
colector debe orientarse hacia el norte y tener una inclinación de 30º
aprox., a su vez el estanque debe estar situado “detrás” del colector
(que no le haga sombra) y a una altura mayor que la parte superior del
colector (recomendable que el estanque esté 35 cms más alto que el
colector). Para lograr estas posiciones debemos construir estructuras
de madera lo suficientemente firmes para soportar el peso del estanque
lleno (~150 kilos!).
f) Se tienden las conexiones con plansa de ¾” entre la salida inferior del
colector con la salida inferior del estanque (desde una Te a una Te) y
desde la salida superior del colector a la salida del medio del estanque,
no la más alta, sino la del medio (desde un codo a un codo).
g) La salida de más arriba será para el uso doméstico del agua caliente y su
forma depende de cómo sea la red a la que hay que conectar, una
posibilidad es sacar el agua con una tubería de plansa hasta justo antes
de la ducha y desde ahí reducir a plansa ½’’ (usar pieza reductora de
plansa) para conectar con las cañería de la ducha. Conviene en esta
salida poner una llave de paso.
h) La entrada de agua desde la red doméstica al estanque se hace por
medio del sistema de corte justo por la entrada de la válvula tipo
water, conviene usar plansa de ½’’ y para ello hay que reducir la
conexión que sale de la válvula.
i) Por último se forran todas las tuberías de plansa que estén al aire (salvo
la que alimenta con agua de la red) con aislante de espuma, este
aislante se degrada rápidamente a la intemperie por lo que conviene
recubrirlo con papel metálico.
Importante:
Para que el sistema funciones debe estar a exposición solar óptima TODO el día
solar, por ello se debe evitar poner el colector bajo alguna sombra (por ejemplo
árboles.)
Todo el sistema colector-estanque debe situarse sobre el nivel del la ducha por lo
tanto un buen lugar es el techo del baño.
Es necesario poner el sistema lo más cerca de la ducha posible pues las pérdida de
calor por transportar el agua desde el estanque hasta la ducha son importantes.
RECOMENDACIONES FINALES:
•
Cuando el sistema está sin agua, cubrir el colector con alguna manta.
De lo contrario el sol degradará las tuberías de plansa provocando
filtraciones. Insistimos:
¡Por ningún motivo puede quedar el colector al sol sin agua!
•
Limpiar la cubierta con un paño húmedo en forma periódica. El polvo
que se acumula puede afectar drásticamente la eficiencia del colector.
•
En condiciones óptimas se puede calentar aproximadamente 80 lt de
agua a 55° por cada [m2].
•
La idea es almacenar agua caliente, y utilizarla durante la tarde o
noche. El agua puede permanecer caliente durante varias horas si el
estanque efectivamente se encuentra aislado.
•
Probar el agua caliente antes de ducharse ya que puede salir muy
caliente, sobre todo en verano.
•
Para usar el agua la conexión a la ducha debe permitir la posibilidad de
mezclar con agua fría pues como ya dijimos el agua puede venir muy
caliente.
*Todas las piezas y medidas pueden ser realizadas con otros
elementos. Los valores aquí entregados son solo referenciales a
los equipos actualmente diseñados. Puede hacer cualquier cambio
al diseño, manteniendo los principios básicos del calentamiento
de agua y su manutención.*
PRINCIPIOS FÍSICOS DEL COLECTOR
Entender los principios físicos permite tener un mayor cuidado en la confección de este diseño como también pensar en nuevos diseños o mejoras del mismo.
CONDUCCION en el colector
RADIACIÓN en el colector
RADIACION
La placa
ondulada y los
tubos se pintan
de color negro
para lograr una
máxima
absorción de la
energía
lumínica
incidente.
- A mayor contacto entre la plancha de zinc ondulado
y los tubos, mejor es la CONDUCCIÓN. Para logarlo
eficientemente los tubos son amarrados a la plancha
con alambres en varios puntos.
-Los tubos reciben calor de la plancha y de la luz, y
transmiten parte del calor al agua que está dentro de
ellos por medio de CONDUCCIÓN.
-Para entregar calor rápidamente al agua, es
necesario un material que sea buen conductor.
El cobre sería no sólo un excelente conductor
térmico, sino que un material muy durable y
resistente. El problema es que es caro, por eso
usamos plansa, mucho más barato y conduce el calor
lo suficientemente bien.
RADIACION
la plancha de policarbonato es
transparente para dejar entrar la
mayor cantidad de luz, y de
energía, al interior de la caja.
RADIACION Y REFLEXIÓN
El papel reflectante permite que los rayos y ondas de radiación
se reflejen y reboten en todo el área de la caja.
Evitando la CONVECCIÓN = AISLANTES
CONVECCIÓN en el sistema
Colector-estanque = TERMOSIFÓN
La cara transparente de la caja también aísla
aunque en menor grado.
El plumavit, la lana, tela
en trozos, espuma de
colchón
y
otros
materiales son buenos
aislantes porque retienen
el aire, evitando que el
aire circule y haga
convección. Por eso se
usan tanto en las paredes
de la caja como en las
paredes del estanque. Es
importante
que
el
aislante no deje espacios
por donde pueda circular
aire, es decir debe
ponerse bien compacto. Y
en el caso de la caja
completa, no debe tener
ningún orificio.
Cuando el agua dentro de los tubos se calienta, se
vuelve más "liviana" (o menos densa) que el agua más
fría que está en el estanque y literalmente flota -se
mueve hacia arriba-. Así, el agua caliente sube hasta
la parte alta del estanque y el agua fría del fondo del
estanque vuelve a llenarlo. La circulación de agua que
se establece se llama termosifón, y es una forma de
convección.
COTIZACIÓN
Esta es una lista tentativa de materiales, muchos de
ellos pueden ser reemplazados por desechos
reutilizables, como algunos aislantes (plumavit, telas,
lanas), las cajas de tetrapack, trozos de madera dados
de baja, planchas de techo estropeadas, entre otros.
Los precios son solo referenciales, si encontraras
lugares donde comprar más barato por favor ayúdanos
dándonos el dato. ([email protected])
Es importante destacar que muchos de los productos
no se utilizan por completo, por lo que es conveniente
organizarse para construir más de un calentador de
agua y utilizar la mayor cantidad de materiales
reutilizados para bajara aun más los costos.
También cabe señalar que va a depender de la
inclinación del techo y su altura para determinar los
costos de los materiales para la instalación,
considerando la estructura y los metros de tubos de
pvc, fittings, entre otros elementos alternativos
necesarios para las conexiones.
* En Plásticos América hay buenos precios de uniones,
salidas, PVC y válvulas (Sucursal San Camilo y 10 de
Julio.Santiago)
* En la comuna de Ñuñoa sobre Guillermo Mann,
pasado Maratón hacia el Poniente existen locales de
remate de bidones.