Autor de micalentador solar: Emilio Alvarez Peimbert

El Ing. Emilio Alvarez Peimbert fue Ingeniero Industrial con especialidad en electricidad y dedicó la mayor parte de su vida a compartir sus conocimientos, no solo de matemáticas y física ya que también la hacía acerca de la vida, y esta página es su legado a la humidad.

Durante 20 años realizó investigación en calentadores solares de agua y cuando se jubiló de profesor continuó con el deseo de enseñar y por ello inició la página.

El objetivo de micalentadorsolar.com

Mi principal objetivo es difundir por este medio alternativas para la elaboración de calentadores solares (calefones solares o boilers solares) que nos permitan disminuir el consumo de gas y electricidad y así fomentar el uso de otros tipos de energía como lo es la solar.

En mi experiencia como profesor encontré que se aprende más haciendo que estudiando, como ingeniero, en la industria encontré que las innovaciones se guardan celosamente para que la competencia no haga uso de ellas y como habitante del planeta que la contaminación global nos está aniquilando, y como mexicano que el desempleo puede disminuir con el autoempleo.

En esta página encontrarás varias formas de cómo hacer un calentador solar en la que otros colaboradores y yo te compartimos nuestras experiencias para que no tengas que comenter los mismos errores que ya cometimos nosotros antes. Si decides construirlo en esta página está el paso a paso de cómo hacerlo, y si tienes alguna pregunta no dudes en escribirme.

Tenemos un solo planeta, cuidémoslo.

Bienvenido,

Ing. Emilio Alvarez Peimbert (1939-2012)

¿Y ahora quien se hace cargo de la página?

Actualmente continúo siendo la webmaster de la página, y aunque no puedo reemplazar a su autor, aprendí de él durante 5 años (de hecho mucho más tiempo) acerca de calentadores solares de agua.
En la página está documentado todo lo que necesitas saber para hacer tu propio calentador solar de agua.

Bienvenido,

Ing. Angeles Alvarez

Casos especiales para la conexión a casa

Lo ideal es que la mayor cantidad de agua caliente se consuma entre las 11:00 am y las 4:00 pm, sin embargo no en todos los hogares es posible, por lo que si la MAYOR PARTE DEL CONSUMO ES POR LA NOCHE O TEMPRANO EN LA MAÑANA y tienes paciencia y quieres mejorar la eficiencia del calentador, entonces puedes poner la salida del agua caliente del termotanque en la mitad y en cada atardecer cerrar la entrada del agua fría (para que el agua del termotanque no se enfríe en la noche o en la mañana cuando entra agua fría para reponer el agua caliente que se utilizó). Aquí se utiliza únicamente la mitad del agua del termotanque ya que la mitad de abajo es la que más se enfría por la noche. En este caso se debe poner una válvula check de una vía en donde se indica en el diagrama para lugares en que hace mucho frío en la noche para evitar la convexión inversa. La desventaja es que durante el día no se utilizara el agua más caliente disponible sino la más fría que está en el termotanque.

Si no tienes la paciencia o necesidad de cerrar todas las noches la entrada de agua fría y todos los días de abrirla, entones mejor haz el termotanque con la salida del agua caliente de la mitad hacia arriba, para obtener siempre el agua más caliente entones ponlo en la parte superior.

Autor: Emilio Alvarez Peimbert
Publicado originalmente el: 2012-03-26 16:05:03

Otras observaciones para la conexión a la casa

Al iniciar la investigación la recomendación que me encontré con más frecuencia al visitar algunas universidades es que la parte superior del colector debe estar abajo de la parte inferior del termotanque y que este debe estar abajo del piso del tinaco.

Más o menos como se muestra en el diagrama siguiente (No coincide con lo que he encontrado en mi investigación):

En mis observaciones noté que el sol en la Ciudad de México en verano sale por el oriente ligeramente al norte (E,NE) y en invierno al oriente ligeramente cargado al sur (S,SE) por lo que sería recomendable que el colector se orientara al sur sureste en el solsticios de verano y al sur suroeste en el solsticio de invierno y directamente al sur en los equinoccios tanto de primavera como de otoño por lo que recomiendo que la orientación del colector sea al sur en el hemisferio norte y al norte en el hemisferio sur cuando no se mueve su posición durante todo el año, como es la mayoría de los casos. En el caso de calentadores de CPVC y otros materiales plásticos no recomiendo que se muevan ya que con el tiempo y los cambios de temperatura diarios tienenden a cristalizarse y se vuelven quebradizos.

Debido a que el agua caliente va a la superficie superior un termotanque más alto que ancho nos da una mayor convexión. Esto hace que el agua más caliente este arriba y la fría este en el fondo, tomando en cuenta que no hay cambios bruscos en la temperatura del agua llega el momento en que toda el agua del termo está caliente debido a la transmisión del calor (1er principio de termodinámica) en otras palabras conforme pasa el tiempo la diferencia de temperatura entre la parte superior del termotanque y la inferior es de muy pocos grados (aprox 4°C) cuando hay sol, pero cuando no lo hay que notado que la diferencia aumenta (aprox 7°C) por las noches con termotanque aislado. En la noche el agua va perdiendo calor de abajo hacia arriba y cuando no está aislado entre más pequeño sea el termotanque menos agua caliente queda, incluso con termotanques de 80 lts o menos todo el calor se pierde.

Autor: Emilio Alvarez Peimbert
Publicado originalmente el: 2012-03-26 15:39:38

Inclinación que debe tener el colector

La inclinación recomendada en general es la latitud de la lugar más 10 grados o 15 grados. Por ejemplo la Ciudad de México está en la latitud 19 por lo que la inclinación de los colectores debe ser entre 30° y 35° considerando el ángulo mínimo para el ecuador de 15° para que la convección se realice y como máximo 45° para los extremos cercanos a los polos.
Para lograr la inclinación adecuada hay que calcular a que distancia se debe encontrar la parte superior del colector con respecto al piso, la fórmula para obtenerlo es Largo x seno A donde A es el ángulo de inclinación deseado.

Ejemplo paso a paso Zacatecas.

Obtener la latitud

Al buscar “coordenadas de zacatecas” uno de los resultados es de la wikipedia que nos indica que está en 23°17′34″N 102°42′02″O
Como la Latitud está al Norte o al Sur significa que el valor que buscamos es 23°17′34″N or es decir que está en 23° Latitud Norte

Obtener la inclinación del colector

Latitud 23° agregamos entre 10 y 15° por lo que la inclinación será entre 33° y 38°
o bien usaremos esta tabla.

Tabla: Inclinación del Colector de acuerdo a la Latitud del lugar
LatitudIncinación mínima (en grados)Inclinación Máxima (en grados)
0 – 415
51520
61621
71722
81823
91924
102025
112126
122227
132328
142429
152530
162631
172732
182833
192934
203035
213136
223237
233338
243439
253540
263641
273742
283843
293944
304045
314145
324245
334345
344445
> = 3545

Obtener la orientación del colector

Debido a que es Latitud Norte el colector solar debe estar orientado al Sur
Si es Latitud Sur, el colector se orienta hacia el Norte.

Obtener la inclinación del colector en centímetros

Ya tenemos los datos necesarios para determinar la altura del colector solar (la diferencia de altura entre un lado y otro del colector.

Altura del colector
 Altura del colector

Para Zacatecas el ángulo deseado de inclinación está entre 33° y 38°.
Por lo tanto Si el colector tiene 2 mts de largo entonces la (Ver la tabla del cálculo del seno que está adelante)
Altura mínima del colector = 2 mts * Seno(33°) = 2 mts * 0.5446 = 1.09 mts = 109 cm
Altura máxima del colector = 2 mts * Seno(38°) = 2 mts * 0.6157 = 1.23 mts = 123 cm
Tabla de Senos para calcular la altura del calentador solar.

Ángulo deseadoSenoÁngulo deseadoSenoÁngulo deseadoSeno
150.2588250.4226350.5736
160.2756260.4384360.5878
170.2924270.4540370.6018
180.3090280.4695380.6157
190.3256290.4848390.6293
200.3420300.5000400.6428
210.3584310.5150410.6561
220.3746320.5299420.6691
230.3907330.5446430.6820
240.4067340.5592440.6947
450.7071

Autor: Emilio Alvarez Peimbert
Publicado originalmente el: 2012-03-26 15:22:51
Actualizado: Angeles Alvarez Fecha 22 junio 2014

¿Por qué funcionan los calentadores solares de agua?

El agua circula por un principio llamado de convexión, que básicamente es que el agua caliente tiende a subir porque su densidad es menor que la del agua fría.

Por lo tanto dentro de un colector cuando llega el agua fría (proveniente del termotanque) conforme se va calentando va subiendo por los tubos del panel y en el punto en que el agua más fría del colector es más caliente que la que está en la parte inferior del termotanque la deja entrar porque es más fría y entonces el agua más caliente del colector se va a la parte alta del termotanque y así es como va circulando.

En cada “vuelta” el agua se caliente un poco más en el colector y por lo tanto el agua del termotanque aumenta su temperatura poco a poco hasta estabilizarse en 68° C aproximadamente. Este es el punto en que la diferencia de densidades es tan pequeña, que para subir un poco más la temperatura se require el doble de colectores.

Es indispensable cuidar que no queden burbujas de aire atrapadas porque entonces la convexión se detiene y que en todo el recorrido el agua siempre suba o baje verificándolo con un nivel (si se forma una U en la tubería las burbujas se quedarán atrapadas).

Autor: Emilio Alvarez Peimbert
Publicado originalmente el: 2012-03-26 15:14:52

Componentes del calentador solar

Los componentes de un calentador solar los puedes ver en la siguiente imagen (está ilustrada la versión 1): 

Tinaco de alimentación: Es el tanque que alimenta el agua de la casa y del sistema (tambo verde)

Colector solar: Es la zona que se expone al sol, cuya función es recolectar los rayos solares para transferir su calor al agua, en la imagen se ven dos colectores al frente. Está formado de una caja y panel que en este caso es una tubería por la que se conduce el agua para calentarla (en otros calentadores se circula una sustancia anticongelante, en un futuro lo experimentaré y lo compartiré).

Termo-tanque: Es el tinaco en el que se almacena el agua caliente, sirve como un acumulador del calor ya que está aislado térmicamente. Es aquí donde se recibe el agua fría de exterior, alimenta al colector solar y recibe el agua que se está calentando de éste. Cuando la casa requiere agua caliente sale de este termotanque. Es importante que el termotanque permita la salida de las burbujas que entran al sistema, esto se logra con un jarro de aire (en fabricación la versión 1), no sellar la tapa (en fabricación la versión2) o una válvula trampa de aire y vapor (que yo no utilizo).

Cómo interactúan los componentes Esto depende del tipo de termotanque que decidas poner, por ello puse esta información en los Diagramas para fabricarlo que aparecen en la seccion de fabricacion->versiones

Autor: Emilio Alvarez Peimbert
Publicado originalmente el: 2012-03-26 15:11:02

Cómo determinar el tamaño del colector

Dado que el sol entrega su energía en forma global por lo que la aprovechamos por metro cuadrado. Esto es a colector más grande o más colectores, recibimos más energía y nuestro problema es aprovecharla lo mejor posible.

Mientras el material del panel sea mejor conductor térmico mayor será su eficiencia, y los mejores conductores son los metales, al oro y la plata no los tomo en cuenta por el costo, al aluminio aunque se cuenta con tubos en el mercado es muy difícil de soldar y no hay conectores, lo mismo sucede con el acero inoxidable, la tubería galvanizada necesita cuerdas y conectores para todo y se oxida en el interior.

El CPVC no lo he probado porque considero un ahorro inútil al tener que usar conectores y porque se derrite con el efecto invernadero cuando están vacíos y disminuye la eficiencia teniendo que ser más grandes para obtener la misma cantidad de agua caliente que con el cobre. Sin embargo hay personas que lo utilizan con éxito. (Estoy comenzando a experimentar con CPVC forrado con PET, ahí valdría la pena por el ahorro de la caja de efecto invernadero, cuando tenga los resultados los publicaré en la página) EL PVC no lo he usado ni lo usaría porque al calentarse genera sustancias potencialmente cancerígenas (dioxinas), por ello es mucho más seguro utilizar CPVC que es un PVC diseñado para agua caliente.

El cobre se vende en tramos de 6.00 o 6.10m. Y para aprovechar todo el tubo debemos cortar tramos de 1.00, 1.50, 2.00 o 3.00m para que no se desperdicie el cobre (que es el material más caro del panel).

Para la caja requerimos lámina negra que se vende en ancho de 0.915 o 1.22m de ancho por 1.81, 2.14 o 2.44. en las ferreteras las medidas más encontradas son las de 0.915 y 1.22m ambas por 2.44 m. o 3.05 m.

La mejor combinación que he encontrado para aprovechar los materiales es cortar el tubo de cobre a 2 m y la lámina a 2.095 m por el ancho que la venden (91.5 cm)

Para los costados cortamos 2 tiras lámina negra de 9.5cm ancho x 2.095 de largo y 2 tiras lámina negra de 9.5cm ancho x 91.5 cm de largo.

Por lo anterior de una lámina negra de 1.22 x 2.44 mts obtengo una de 0.915X2.095, tres de 0.095X2.09

tres de 0.095X2.095 y esto me alcanza para para un colector y la mitad de los costados de otro.

Con los cortes anteriores el colector tendrá 2.105 mts de largo por 0.925 mts (92.5 cm) de ancho

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Para los curiosos: De dónde sale la medida de 2.105
Sale de los
2 mts que mide el tubo
+ 2 pulgadas (una por cada cabezal) = 2.54 cm x 2
+ 2 pulgadas del marco de la caja = 2.54 x 2
+ 3 mm de holgura para que no quede demasiado justo el espacio para meter el panel a la caja.
= (en mts) 2.0 + 0.0508 + 0.0508 + 0.003 = 2.1046 aprox. 2.105
El ancho de 92.5 cm sale de:
91.5 de la medida de la lámina
+ 0.5 cm por cada lado por el grueso del ángulo (1/8 de pulgada) y un pequeño espacio a cada lado.

Autor: Emilio Alvarez Peimbert
Publicado originalmente el: 2012-03-26 15:07:29

Recomendaciones previas a la fabricación de un calentador solar

Introducción

Antes de comenzar recuerda que lo más importante al trabajar en un taller (y hacer un calentador solar) es la seguridad, por lo que hay que utilizar las protecciones necesarias en todo momento.

Por el costo que implica la fabricación de un calentador solar te recomiendo que antes de comprar el material o herramienta necesaria leas toda la sección de fabricación para que veas lo que va a implicar, si tuvieras alguna duda escríbeme por correo electrónico a la dirección que aparece en micalentadorsolar.com (la cuenta podría cambiarla para combatir el SPAM).

Aproximadamente un m2 del colector que propongo sube la temperatura de 40 lts de agua 20° a 40° C en 1/2 hora, podemos comparar este colector con una hornilla de estufa de gas.

Cuando fabriques tu calentador solar es SUMAMENTE IMPORTANTE, y no puedo enfatizarlo lo suficiente, que cuides que todas las conexiones permitan la salida de las burbujas de aire, un burbuja atrapada es capaz de detener la circulación del agua que se da por convexión y hacer que el calentador no funcione. Para ello hay que verificar con un nivel cada conexión para asegurar que todas estén inclinadas para que el agua y el aire suba. Si llegaras a hacer una conexión con una manguera debes cuidar que no forme una U, ya que la bajada que hay en la primer parte de la U estanca las burbujas y detiene la circulación.

Además cuida que todos los tubos tengan la misma medida cuidada al milímetro, ya que si alguna queda de una medida diferente te será considerablemente más dificil tener una buena soldadura y evitar las fugas.

Autor: Emilio Alvarez Peimbert
Publicado originalmente el: 2012-03-26 15:02:55

Fabricacion de la caja de efecto de fierro invernadero de un calentador solar

La fabricación del marco de la caja debe realizarla un herrero experimentado.

Empiezo con la caja metálica por ser la de mayor duración y que se puede pintar cada 2 años, los materiales son de fácil acceso y se encuentran en cualquier ferretería.

Antes de habilitar los materiales debemos tomar varias decisiones como tamaño y medidas comerciales de los insumos para tener el mínimo de desperdicio, para reducir costos y como el cobre es lo mas caro es el primero en tomar en cuenta y la otra es la altura del tinaco de alimentación por la inclinación que debe tener.

El primer punto es determinar de que largo podemos comprar el tubo de cobre de 1/2 pulgada, que es el insumo más costoso. Suponiendo que podemos conseguirlo de 6 mts, para no tener desperdicio habría que cortarlo de 1, 1.5, 2, o 3m. Para este ejemplo vamos a elegir un largo de 2 mts.

Dado lo anterior el largo de la caja será:

2 mts del largo de los tubos de cobre.

+ 0.054 mts (5.4 cm) del tubo de los dos cabezales de 1 pulgada)

+ 0.054 mts (5.4 cm) del marco (el ángulo es de 1 pulgada y si no respetamos este espacio el panel no entraría).

= 2.108 mts (2 mts 10 cm 8 mm) Como el tubo de ½ pulgada entra en los cabezales de 1 pulgada se puede hacer de entre 2.105 y 2.108 cm (la diferencia son 3 mm)

Para calcular el ancho de la caja:

El insumo que lo determina es el ancho de la lámina negra que podamos conseguir, las que he visto con de 91.5 cm (3 pies) y 1.22 cm (4 pies) + 1 cm. Es decir, el marco de ángulo tendrá 92.5 o 1.23 cm y la lámina 91.5cm o 1.22 cm respecticamente.

Por lo tanto la caja sera de 2.105 x 0.925m misma podrá ser cambiada en base a la reflexión anterior o de 2.105 x 1.23 m.

La altura (grueso) de la caja debe permitir la entrada del panel más el aislante térmico más algo de espacio para que el panel no quede pegado al vidrio y sera de 10.5cm.

Corte de la lámina negra:

Si deseo hacer un solo colector compro una lámina de 1.22 X 2.44 y pido que la corten 1 de 0.915 x 2.095, 2 de 0.95 x 2.095 y 2 de 0.95 x 0.915m pero si deseo una producción mayor compro láminas de 0.915 (3 pies) x 2.44 (8 pies) y pido que la corten a 2.095 y el resto en tiras de 0.095 para los cabezales y otra corte con los mismos cortes y la de 2.105 en tiras de 0.095 para los costados.

Ángulos:

Ángulo de 1″ X 1/8 de fierro para hacer los marcos y la puerta 4 piezas de 6 m.

Cortados de la siguiente manera 2 de 2.25, 4 de 2.105, 5 de 0.925, 1 de 0.918, 4 de 0.055 mts

Otros materiales:

T de fierro (Es similar al ángulo, pero tiene forma de T) de 1″ X 1/8 tramos de 1 de 0.925, 1 de 0.918

Solera de 1″ X 1/8 6 tramos de 0.055

dos vidrios de 0.91 X 1.04 de 5mm

Herramienta

Planta de soldar a 125 A.

Arco con segueta para fierro

Tornillo de banco

Pinzas de presión

4 Prensas de 4″

Careta transparente o gogles para protección

Esmeril de mano

Escuadra de 24″

Escuadra de 6″ (90; 45 grados)

Careta de soldador

Guantes de cuero

Foto 17 Este el el colector que vamos a fabricar, estoy agarrando uno abierto y atrás se ve uno cerrado.

Foto 18 de tornillo de banco y alguna herramienta.

Foto 19 herramienta

Foto 20 planta de soldar.

Procedimiento

Cortamos tramos de ángulo: 2 de 2.25m. ; 4 de 2.105m. 6 de 0.92m (para los 3 marcos)

Formamos primer el marco de 92.5X 210.5cm con los tramos de 2.25, se utiliza de este largo porque se dejan dos extremos de ángulo sobresaliendo para que la base no toque el piso cuando este colocado (se ven en la foto 24)

foto 25: se forma un segundo marco (con tramos de ángulo 2 de 2.105 m y 2 de 0.92) y se une al primer marco soldando en las esqunas ángulos de 5.5cm de largo y dos soleras de 5.5cm a 2/3 de distancia en cada costado largo y 1 a la mitad de cada costado corto.

Foto 26: Se forma un tercer marco para la puerta del mismo tamaño que el marco anterior, la cara interna del ángulo debe mirar arriba, para que sean planas las partes donde se une con el otro marco. En la foto 17 se ve que es lisa la superficie del segundo marco y también lo es el de la puerta que está encontacto con el segundo marco. La parte superior de la puerta forma el marco donde se pone el vidrio (por eso no es plana) y lleva un tramo de T al centro para poder hacerlo de dos vidrios.

Foto 27: Se suleda la lámina, en esta foto se muestra soldada por fuera de los marcos, pero lo mejor es soldarla por dentro como en la foto 29. Soldar por dentro la lámina facilita la colocación de la bisagras.

Las bisagras requieren un párrafo aparte, son 2. Divides el largo en 4 y colocas la pimera a ¼ de la orilla y la otra a ¼ de la otra orilla. El truco es colocarlas de modo que se pueda safar la puerta pero al estar colocada no se caiga. Esto se logra colocando las dos visagras en el mismo sentido y soldando la de abajo al marco y la de arriba a la puerta en los dos casos.

Foto 28: Se pintan las cajas con pintura de aceite, si hubiera alguna parte oxidada se debe lijar antes y retirarlo por completo, deben estar libres de polvo y grasa.

Foto 21 material cortado, lámina y ángulo

Foto 24 base principal con la lámina

Foto 25 colocación del segundo marco con los ángulos de 5.5cm y 6 solera de 1″ del mismo tamaño

Foto 26 tercer marco puerta donde van los vidrios

Foto 27 Soldado de la lámina de los costados por fuera y bisagra de la puerta

Foto 28 pintado de las cajas

Foto 29 caja con los costados por dentro y bisagras antes de armar

Foto 30 bisagras en su lugar con la puerta abierta.

Con esto podemos decir que la caja esta terminada y podemos empezar a fabricar el panel

Autor: Emilio Alvarez Peimbert
Publicado originalmente el: 2012-03-26 14:59:02

Instrucciones completas para la construcción del panel de calentadores solares de agua

El panel solar, es la tubería que está dentro de la caja que sirve para absorber el calor solar y transferirlo al agua y mientras mejor conductor térmico sea, la eficiencia será mayor, se pueden hacer de otros materiales como cpvc y de diferentes formas como espiral concéntrica o zig-zag . El que propongo es de tipo radiador de tubos de cobre a 1/2″ con 1 pulgada entre centros (puede ser de 1″ = 2.5 cm a 6 cm entre centros) y cabezales de 1″.

Cuando los tubos tienen 2.5cm de separación entre centros son más eficientes, cuando tiene 6 cm son menos eficientes, pero los que tiene 2.5cm son mucho más caros que los de 6 cm, por lo que el aumento que se obtiene en la eficiencia es menor que costo que representa, por lo que por costo beneficio se puede utilizar 6 cm entre centros).

Antes de comprar los materiales debemos decidir de que tamaño va ser nuestro panel y como lo vamos a distribuir. Dado que ya tenemos el tamaño de la caja lo que queda por definir es cuantos tubos va a tener el panel (radiador)

Para decidir el tamaño del colector hay primero que analizar las necesidades, tomando en cuenta que un m2 de colector sube la temperatura de 40Lts de agua con temperatura inicial de 20º a 40º centígrados en una hora, podemos comparar este colector con una hornilla de estufa de gas. Esto es que si la temperatura del termo-tanque esta a 20º a las 10:42 am en México D. F. a las 11:42 se pueden bañar perfectamente sin necesidad de usar el calentador de gas o electricidad y esto se prolonga hasta la 16:42hrs. También si se tiene un colector de 2m2 se puede usar la ducha en forma continua a una temperatura de 30º que es una temperatura bastante aceptable sin que se sienta caliente. Si se desea tener una temperatura mayor conviene aumentar el número de colectores.

Por ejemplo, una familia de 4 personas que tiene un consumo de agua responsable, con un colector de 4 m2 (o 2 de 2mts2) y un termo-tanque aislado de 250 lts podrían bañarse por la mañana o por la noche, y usar el agua caliente que necesiten entre las 11 y 4 pm ya que de las 4 a las 5 se alcanza a calentar el agua del termotnaque. Si otra familia de 4 personas (también responsable en su consumo de agua) se bañan 2 personas en la mañna y otras 2 entre las 11 y las 4 entonces sólo necesitan un termotanque de 120 lts y un solo colector de 2 mts2. Cuando se utiliza una lavadora de ropa con agua caliente por la noche equivale a una regadera, y la lavadora de trastes debe usarse entre las 11 y las 4 pm.

Como vimos en la fabricación de la caja el panel y la caja den estar hechos el uno para el otro si la caja es de 2.105m de largo, los tramos de tubo de 1/2″ deben ser de 2.00m (ver el detalle en la construcción de la caja)

Si tenemos una caja con un ancho de 0.925 mts (92.5 cm) hay que determinar ¿que espacio tenemos para colocar tubos en los cabezales. El calculo es el siguiente:

Ancho de la caja : 92.5 cm

– Ancho de marco de la caja: 2.54 x 2 = 5.08 cm

– Espacio para el tapón o conector = 3.5 cm

Lo que da 92.5 – 5.08 – 3.5 = 83.92 y usaremos 84 cm

Esos 84cm los dividimos entre el número de tubos menos uno para hacer el escantillón (es el número de tubos menos uno es porque partimos de 0 cm y no de uno).

Como ejemplo vamos a hacer un colector con 11 tubos de cobre de 6m. cada uno (se obtendrán 33 tramos de 2 mts), con una separación de 1″ entre centros y 2m. de largo de los tubos de ½”.

Materiales

11 tubos de cobre de ½” de 6m cada uno. Nos dan 33 tramos de 2 mts de largo.

2 tramos de tubo de 1″ de 1.00m. No serán cortados ya que se necesita que sean más anchos que la caja para que sobresalgan para las conexiones.

3m. de soldadura estaño/plomo 95/5 (es mas barato comprar el carrete de 5m)

Una pasta para soldar

2m. de lija para plomero

2 tapones soldables de cobre de 1″

1 Cartucho de gas butano.

Estopa o trapos para limpiar

lámina de aluminio o lámina negra del tamaño del panel (1.98 x 0.88 mts) o bien retazos de lámina que cubran esa área.

1 lt de pintura negra mate de aceite.

Nota: Para producción comercial es mejor utilizar autógena y soldar con bronce que utilizar gas butano y estaño/plomo.

Herramientas

2 Tubos de cobre de 3/4″ o tubo de fierro para electricidad de pared delgada 3/4″ de 1 mt largo c/u (es herramienta ya que no se quedará en el panel).

Manguera de plástico de 1/2″ que esté conectada a la alimentación de la calle. Nos permitirá llenar el panel para verificar fugas.

Taladro de timón con broquero de 3/4″

Escuadra de 24″

Cortador de tubo de 1″

Escantillón (tramo de ángulo de fierro de 1 ½” o 1″ con perforaciones de 3/16″ a 1″ entre centros para que al ponerlo en la prensa con el tubo de 1″ las perforaciones queden alineadas en la parte superior del tubo de 1″).

Broca 3/16″

Broca de 5/8″

Soplete para gas butano

prensa para mesa

2 prensas de 4″

Llave con reductor para probar que el panel no tenga fugas.

PROCEDIMIENTO

Cabezales

Cortar dos tubos de 1″ a 1.00m. Estos son los 2 cabezales.

Hacer 33 perforaciones de 3/16″ usando el escantillón. (ver sección del panel para la fabricación del escantillón.) ver foto 31.

Con la broca de 5/8″ agrandar las 33 perforaciones Ver foto 32

Repetir la operación con el otro cabezal

Con la broca de 5/8″ manualmente quitar la rebaba agarrando la broca con unas pinzas de presión. No se debe usar el taladro ya que abocarda demasiado (hace más grande al agujero)

Ligamos perfectamente las puntas de cada cabezal y alrededor de cada uno de los agujeros ya que ahí se aplicará soldadura. Ver Foto 33

En este caso tendremos que las primer perforación se encuentran a 3.5cm. y a una distancia mayor en el otro.

Panel

Cortamos los 33 tramos de tubo de ½” a 2m. exactamente. Recordemos que tenemos poca tolerancia +0.5mm-0.5mm (medio milimetro).

Truco: Ponemos el metro en un extremo del tubo, y la cuchilla del cortador exactamente a 2 mts, sin quitar el metro. Apretamos un poco el cortador para que no mueva su posición, volvemos a verificar la medida y ya que estamos seguros cortamos.

Lijamos perfectamente las puntas externas de los tubos ya que ahí se va a soldar ver foto 33

Aseguramos que los cabezales queden en una superficie plana y perfectamente paralelos entre sí, para ello podemos marcar una línea con la escuadra y colocar un cabezal y marcar con la escuadra una línea paralela a 2 mts de distancia o podemos usar la tapa (puerta) de la caja para en ella fijar los cabezales.

Colocamos los tubos de 3/4″ dentro de los cabezales ver foto 34

Metemos los tubos de ½” a los agujeros de los extremos de los cabezales para formar un marco. Como los tubos de ½” tienen el mismo largo con eso logramos que los cabezales formen un angulo de 90° con respecto a los tubos de 1/2″ y que los cabezales estén en una superficie plana. Ver fotos 35 y 36

Así acostado soldamos los tubos que forman el marco (como esta perfectamente limpio colocamos la pasta para soldar calentamos y corremos la soldadura)

En este paso la soldadura no ha sellado pero nos da la suficiente rigidez para que no se deforme el marco.

Quitamos el tubo 3/4 de uno de los cabezales a fin de dejar espacio para que entren los tubos intermedios sin forzar los cabezales. Ver fotos 37 y 38

Paramos el radiador, el cabezal que está abajo es el que tiene el tubo de ¾” en su interior. Foto 39

Soldamos primero los tubos de en medio para evitar que es calor deforme nuestro marco. Si se utiliza autógena ver nota al final. Foto 40

En los extremos cuyo primer agujero está a 3.5cm de la orilla soldamos los tapones y en el otro extremo soldamos la reducción campana con la llave preparadas anteriormente (ver herramientas en la sección anterior).

Llenamos nuestro panel y marcamos las fugas para corregirlas

Corregimos y las fugas y repetimos el paso 9 hasta que estemos seguros de que no existe ningún escape de agua.

Desoldamos las reducciones campana y sólo nos falta colocarle el difusor de calor.

Colocación del difusor de calor amarrado al panel.

Cortar la lámina de aluminio, o lámina negra (también se pueden utilizar los retazos que quedaron de la lámina negra) al tamaño del panel

Ver nota en el punto 3.

Con el taladro de mano y la broca de 1/8″ hacer perforaciones en la lámina al rededor de los tubos de cobre de media pulgada (sólo se necesitan amarrar los tubos que están en las orillas y de los internos uno sí y uno no) para poner 4 amarres de alambre de cobre en cada uno de los tubos, se colocan 2 amarres en los extremos del tubo y dos en medio distribuidos equitativamente a lo largo del tubo.

La lámina ayudará a distribuir el calor en el colector y a transmitir el calor a los tubos de cobre al estar en contacto con ellos.

Existe la posibilidad de soldar lámina de cobre al panel (de tubo de cobre), pero al investigar el precio de dicha lámina, esta era tan costosa como el tubo para el panel, por lo que desheche esa alternativa. Ver foto foto 41 y 42.

Pintar el panel y la lámina (difusor de calor) con pintura negra mate de aceite. Se le da una primer capa, esperar el tiempo que indique el fabricante de la pintura y colocar la siguiente capa.

No apliques la segunda capa si la primer capa no está bien seca ya que la segunda no cubrirá bien y se tardará más en secar. Ver foto 43. También se puede pintar la lámina y los tubos por separado antes de amarrar.

Nota para soldar con autógena

Dado que el calor que genera la autógena puede deformar el tubo de cobre, hay que soldar primero los tubos de los extremos, después el del centro, después los de los cuartos (los que están entre el extremo y el centro), después en 8vos alternando el lado con la finalidad de que el soplete esté el menor tiempo posible en una zona del tubo, y así hasta terminar los tubos.

Foto 31. Perforación a 3/16″ con escantillón (para 15 tubos a 6cm entre centros)

Foto 32 perforación a 5/8″ Esto se repite en el otro cabezal para que queden iguales

foto 33 Se lija perfectamente las puntas de los

tubos y los cabezales

Foto 34 Cómo se coloca el tubo de 3/4 para que todos los tubos de 1/2″ queden a la misma profundidad y se más sencillo soldarlos.

Foto 35 Fijamos los cabezales al marco con prensas

Foto 36 Marco de cabezales con tubos de ½ descansando en una superficie plana.

Foto 39 Panel vertical para soldar los tubos centrales.

Foto 40 Aquí se ve el panel ya soldado.

Foto 41 Lámina amarrada al panel vista anversa.

Foto 42 Lámina amarrada al panel, vista frontal.

Foto 43: tubos y lámina pintados de negro. También se puede pintar los tubos y la lámina por separado antes de amarrar.
Autor: Emilio Alvarez Peimbert
Publicado originalmente el: 2012-03-26 14:51:01