Investigación de Termotanques

4. Para casas que utilizan una cubeta de agua para bañarse, probé con la versión 4 donde no es necesario utilizar un flotador ya que se utiliza una cubeta que se rellena a mano.

3. Camilo rojas en lugar de termotanque utilizó tubos grandes que llamó “tubos estánques” y los utilizó en la versión 5.

2. Termotanque de plástico no hermético, como el utilizado en la versión 2. Esta es la versión RECOMENDADA.

  1. Termotanque hermético, utilizado en la versión 1. Después hice la versión 2 (que no es hermético), en la primera versión no sabía de la existencia de la bacteria “Legiolenosis” que propera en agua tibia en presencia de fierro, por lo que no se debe de usar fierro, pero puede usarse acero inoxidable.

Cómo aumentar la eficiencia de calentador solar con botellas de PET

En este video Ferneyvalencia1 comparte una mejor forma para hacer más eficiente el reuso del PET en un calentador solar. Además hace un recorrido por diferentes alternativas y muestra cuantos grados centígrados obtuvo con cada una.

La tubería de un calentador solar de este tipo se realiza de forma similar a la que utilizó Noé Tapia para hacer la versión 9

Si tuvieras alguna duda respecto a este video, puedes escribirle a su autor directamente en su canal de youtube.


Ferneyvalencia1, gracias por compartir tu video.

Mi primer experiencia en la fabricación de calentadores solares

Todo empezó con una discusión entre el profesor e ingeniero Juan Miguel Gómez Coyt y yo, ambos profesores de física a nivel media superior, sobre el aprovechamiento de la energía solar para calentar agua. Los dos creíamos saber algo sobre la materia y sobre la fabricación de productos ya que también habíamos estado en la industria practicando nuestra carrera como ingenieros industriales. Empezamos por comprar una lámina galvanizada calibre 26 y hacer una caja de 1 X 1 metro y otra más chica de 98 x 98 cm para colocar fibra de vidrio como relleno entre ambas y le pusimos un vidrio arriba para que hubiera efecto invernadero. Compramos 35 mts. de manguera de ½” (poliagua) por ser la más barata, la fijamos en forma de espiral con tiras de madera usando la parte externa para el ingreso del agua fría y sacar el agua caliente por el centro.

Al ponerla a funcionar nos dimos cuenta de que requería algo de presión para lograr el llenado, y después cuando el agua se calentó la manguera se deformó y se convirtió en una fuente, pues tenía aberturas por varios lados. El experimento fue desechado, así verás que aunque mi primer experiencia no funcionó seguí investigando hasta que llegué a un calentador que, aunque no es perfecto, funciona bien.

Existen muchos miedos y mitos alrededor del calentador solar por lo que se solamente experimentando se obtienen buenos logros. La experiencia me dice que prácticamente todos los experimentos dan buenos resultados, por lo que el reto principal es reducir costos, aprovechar al máximo los materiales y poder hacerlos en un pequeño taller casero con un mínimo de herramienta.
Autor: Emilio Alvarez Peimbert
Publicado originalmente el: 2012-03-23 22:50:29

Diseño del calentador solar que hizo Camilo Rojas

Estos experimentos son parte del trabajo que realizó Camilo Rojas C. de Chile para diseñar su calentador solar (puedes encontrarlo en la versión 5).


Por Camilo Rojas C. de Chile

Octavo experimento.

En vista que el principal problema a resolver es la eliminación de aire a los tubos de mi calentador, diseñé una serie de maneras para que el aire y otras sustancias como el cloro que se evaporan y se manifiestan en forma de pequeñas burbujas (como cuando uno deja un vaso con agua por mucho tiempo y las paredes interiores del vaso se llenan de pequeñas burbujas), salga al exterior alargando la vida útil del calentador.

Los tubos de PVC resultaron resistentes a las pruebas y transmiten suficiente calor al agua para calentarla a 65°C o más. Entonces el siguiente paso fue construir un calentador a escala natural 1:1, con tuberías de mucho mayor diámetro que pudieran almacenar una gran cantidad de agua destinada a lavadora y baño.

El diseño básico consta de un sistema de tuberías que permite que el agua almacenada en ellos se caliente por el sol y a la vez elimine de manera natural el aire que pudiera existir dentro. Los tubos se disponen de manera similar al prototipo, zigzagueando dentro de una caja de madera revestida con aislante blanco (pluma-vit).

La caja hecha de madera debe soportar el peso de al menos 50 lt de agua contenida en el interior de los tubos. Del espesor del aislamiento dependerá gran parte de la perdida de calor en días fríos y durante la noche. He usado un espesor de 10cm para el fondo y 5 cm para las paredes.

Sobre el aislante blanco he colocado papel aluminio reflectante (del que se consigue en los supermercados para envolver comida) y recubre todo el interior de la caja.

La caja consta de tres tubos-estanques de material de PVC que juntos almacenan 50 lt de agua aproximadamente. Cada tubo tiene un diámetro de 11 cm (4 pulgadas) y utilicé pegamento para pvc encontrado en el mercado chileno fácilmente.

Debido al diseño en zig-zag el agua se ve obligada a entrar al calentador por un extremo de la caja y salir por el otro.

Nota: Un tubo horizontal al que se le ingresa agua por un extremo y se le extrae por el otro no se llenará por completo pues sobre la abertura de ingreso quedará una gran burbuja de aire a lo largo del tubo que no podrá salir pues las aberturas de llenado y salida se encuentran por debajo de ese límite.

Para eliminar el problema de llenado parcial de los tubos por el agua he hecho agujeros en la parte mas alta de los mismos para que el aire escape.

Debido a que de todas formas existe el riesgo a quedar una burbuja en algún punto de la longitud del tubo, incliné estos en un grado menor, levantando uno de sus extremos y realizando una pequeña perforación con el taladro. Esta perforación pasaría a ser la parte mas alta de cada tubo individualmente.

Todos los tubos tienen la misma inclinación y la respectiva perforación para la salida del aire.

Las salidas de aire de cada tubo se unen en un ducto común que lo direcciona al exterior de la caja.

Las conexiones entre cada tubo que permite el paso de agua de uno a otro se encuentran los extremos de cada tubo en la parte mas baja de las tapas. (esto permite un vaciado completo de agua en caso de recambio de alguno)

El hecho de tener una salida de aire a la atmósfera me impide colocar una presión de agua excesiva dentro de los tubos, pues de esa manera el agua saldría por donde debe salir el aire. Para evitar este inconveniente la presion de agua estará dada por el nivel máximo que permite que no se rebase el agua por la salida del ducto del aire.

La manera como resolví esto es colocando un Pequeño estanque externo que mantendrá y regulará el nivel de agua dentro del estanque. El principio usado será el muy conocido de los “vasos comunicantes” que indica que el nivel del agua será el mismo para todos los puntos de un recipiente no importando la forma de este, mientras la superficie del agua este en contacto con la atmosfera. Así, dos vasos de distinta capacidad y forma tendrán siempre el mismo nivel de agua mientras estén conectados con una manguera o tubería.

El pequeño estanque exterior también me proporciona un buen lugar para colocar una válvula que me permita el llenado de este de manera automática. Es la válvula con flotador usada en los estanques de baño casero. Esto permite que la presión dentro del calentador esté determinado por la altura del nivel de agua y no por el de la presión de la red domiciliaria.

El proyecto se encuentra en funcionamiento, y aunque está en etapa de marcha blanca, hasta ahora no ha dado inconvenientes. Se ha hecho una conexión al baño y lavadora de manera que el uso de agua caliente sea el mismo que se usaría en un calefactor eléctrico o a gas tradicional.

Por lo menos estoy muy feliz por haber encontrado a Emilio y Angeles (de micalentadorsolar.com) que me han ayudado mucho con su entusiasmo y opiniones es este proyecto. Por otro lado mi madre se encuentra feliz por que ahora puede lavar la ropa con agua caliente.

Otra ventaja de este sistema es que pueden construirse calentadores gemelos y colocarse en serie sin perjudicar el rendimiento del otro.

Como anécdota puedo mencionar que uno de los tubos en las fotos es de menor diámetro pues cuando comencé a colocar los vidrios, impresionantemente el calor dentro de la caja subió tan rápido que no había alcanzado a llenarlos con agua cuando uno de ellos se fundió. Bastaron solo 10 minutos para que uno de los tubos quedara deformado.

Como recomendación es bueno utilizar lentes oscuros e instalar los vidrios sin sol o cubriendo inmediatamente el calentador.

¡¡¡ Esta cosa realmente funciona !!!!

Por Camilo Rojas C. camistoteles @ yahoo . com

Autor: Camilo Rojas
Publicado originalmente el: 2012-03-09 10:50:58

Experimento: fondo de la caja negra o reflectante

Estos experimentos son parte del trabajo que realizó Camilo Rojas C. de Chile para diseñar su calentador solar (versión 5).


Por Camilo Rojas C. de Chile
Séptimo experimento.
Volviendo a la caja de madera aislada y luego de estudiar y diseñar con lápiz y papel múltiples esquemas para evitar que el aire se mantenga en el interior de los tubos. (recuerda que el aire en el interior del estanque de PVC o tubo de PVC es el principal enemigo de este materialya que lo que no está en contacto con el agua se funde). Emilio y Angeles mis amigos y asesores del lejano Mexico me indican sus inquietudes respecto al color del interior de mi calentador.
Es muy claro que los tubos deben ser negros pues es el color que absorbe mayor energía. Pero
¿Cual sería en realidad el mejor color para forrar el interior de la caja?

Con algunas modificaciones de espacio interior del Prototipo de mi calentador, cambié el color del interior de la caja, reemplazando el papel reflectante por un color negro opaco para eliminar de una vez por todas mis dudas con respecto al color del interior de la caja. En muchos artículos explican que debo pintar de color negro el interior de los colectores, pero también se explica el fenómeno de la reflexibilidad de la energía, o reflejo de la luz.
Resultado: Al colocar los tubos en un fondo de caja negro estos calientan el agua a igual temperatura que con papel reflectante, sin embargo demora mucho más tiempo en hacerlo, que en un fondo reflectante (continúa leyendo porque esto no aplica cuando son tubos y transmisor de metal).
Conclusión sexto experimento.
Mi calentador es un invernadero.
La energía del sol llega a nosotros como una diversidad de longitudes de onda. Sólo somos capaces de ver un rango de ella. Existen longitudes de onda de mayor y menor energía y dependen de su longitud la penetración que tienen. Gran parte de la energía que atraviesa los vidrios es luz infrarroja y ultravioleta que no somos capaces de ver, sin embargo incide en los tubos transformándose en calor. Otra parte de esa energía pasa entre los tubos y llega al fondo de la caja. Cuando el fondo es color negro esa energía es absorbida por éste y por lo tanto se calienta.

Pasado un tiempo todos los elementos dentro de la caja, alcanzan la misma temperatura (tubos, agua, fondo).
Los elementos que están “calientes” irradian luz infrarroja a un ritmo proporcional al que absorben. Esta radiación calienta el aire y los otros elementos dentro de la caja. Pero hay un límite donde la energía que escapa o irradia mi calentador es equiparada con la que entra, el calentador no podrá nunca acumular tanta energía sin detenerse. El fondo negro se calienta pero no es capaz de transmitir su calor al agua pues no existe gran superficie de contacto entre este y los tubos. Sólo transmite su calor por emisión de energía infrarroja.
Cuando el fondo es papel aluminio reflectante, la radiación que pasa entre los tubos y que no es captada directamente desde el sol, es reflejada directamente sobre la parte posterior de los tubos negros que la transforman en calor que pasa al agua. Mucha de la energía del sol se pierde pues este sólo incide en la mitad de la superficie del tubo. Con el papel reflectante, aumento este índice al redireccionar los rayos hacia la parte posterior de los tubos.
Durante la noche, al no existir luz los tubos “calientes” irradian parte de su energía por eso se enfrían. Puedo hacer que esa energía no valla muy lejos y el papel aluminio refleja nuevamente sobre los tubos demorando la pérdida.
Es importante, que diga que el color negro utilizado ampliamente en los colectores tradicionales, según mi entendimiento es para trasmitir el calor desde la superficie (normalmente metálica) hacia los tubos o estanques. Por este motivo dichas superficies deben ir soldadas a los tubos (o por costos unidas con alambre, que es menos eficiente pero mucho más barato). Debe existir una gran cantidad de superficie de contacto entre estos elementos. Así se mejora el rendimiento. Como las aletas en un motor de motocicleta se enfrían con el viento (efecto inverso), estas se encuentran íntimamente unidas al cilindro o motor, porque así existe una gran conductividad térmica. En el caso de mi calentador, no tengo un buen método para conducir el calor desde un fondo de caja negro hacia los tubos, pues no encuentro un buen pegamento entre la placa, aleta o fondo y los tubos. Debe ser un pegamento no aislante y en el mercado los pegamentos son todos aislantes. Tampoco puedo soldar pues los tubos son de PVC.
De esta manera el papel aluminio resuelve de la mejor manera mi problema, dándome los excelentes resultados obtenidos en los experimentos.
Autor: Camilo Rojas Publicado originalmente el: 2012-03-09 09:12:33

Resultados de experimentación en termotanques de calentadores solares de agua

d) Termotanques

i) Tinaco de lámina negra con forro de fibra de vidiro y fibra de vidrio en el exterior

ii) Tinaco de 200 lts plástico utilizando únicamente la entrada y la salida

Agradezco al Ing. Juan Miguel Gómez Coyt por compartir su experiencia y fotografías en la fabricación de este calentador que está funcionando en su casa. En la foto se ven los termotanques, el de la izquierda estaba funcionando y el de la derecha estaba por conectarse.

iii) Tinaco de lámina negra, fibra de vidrio detenido con una manta (está bajo techo)

iv) Tinaco de lámina negra forrado con neopreno amarrado con rafia.

Autor: Emilio Alvarez Peimbert
Publicado originalmente el: 2012-03-09 09:10:37

Historia de mi investigación en calentadores solares

Historia de mi investigación:

La mayoría de la investigación que he realizado en calentadores solares la he llevado a cabo en conjunto con el Ing. Juan Miguel Gómez Coyt, quien me compartió varias de las fotografías que aparecen este sitio para compartirlas con quien esté interesado en este tema.

Aquí están los resultados de las combinaciones que hemos probado y el aprendizaje que hemos obtenido.

En cada una de las secciones que están a la izquierda puedes ver los resultados en cada rubro.

Separé los resultados de los experimentos en los elementos del calentador solar, en las ligas puedes acceder a ellos.

Agradezco al Ing. Juan Miguel Gómez Coyt por compartir su experiencia y fotografías en la fabricación de este colector que estuvo en su casa. Posteriormente se cambió la caja de madera por una de fierro cuando se dañó la caja.

Autor: Emilio Alvarez Peimbert
Publicado originalmente el: 2012-03-09 08:57:53

Resultados de experimentación en cajas de colectores de calentadores solares de agua

Los resultados están en orden descendente de fecha de experimentación.

iv) caja de lámina negra de fierro cubierta con lana de fibra de vidrio o neopreno esponjado.

Esta es la caja que propongo en la fabricación y la mejor que he encontrado hasta el momento.


iv) caja de duela de lámina calibre 20 (la lámina que se utiliza para las puertas)

En el diagrama se puede ver que se utilizó la duela de lámina para aprovechar su forma y facililar la construcción de la caja, sin embargo, es más fácil hacer la caja con lámina negra y los ángulos como se plantea en construcción. Al final es más trabajo utilizar la duela y el resultado es muy similar.


iii) caja de fierro fibra de vidrio y forro de fibra de vidrio

Esta caja fue desarmada porque el forro de fibra de vidrio se deformó permitiendo la entrada de grandes cantidades de agua, por lo que NO LA RECOMIENDO.

La caja tenía ángulo de 1 1/2 ” como base y arriba ángulo de 3/4 de pulgada para sostener el vidrio.

Sobre el ángulo de 1 1/2 ” estaba una lámina de aluminio en la que se amarraba el panel.

Debajo del ángulo estaba forrado con lana de fibra de vidrio y ésta a su vez forrada con fibracel para que la resina no pasara a la lana de fibra de vidrio y poner la capa de fibra de vidrio para formar una capa que estuviera en contacto con la intemperie y protegiera la lana de fibra de vidrio del ingreso de agua. Al final no funcionó, dejó entrar mucha agua y lo tuve que desarmar.


ii) con 2 cajas de lámina de fierro y en medio lana de fibra de vidrio

Esta caja la pude realizar porque tenía acceso a una dobladora de lámina de fierro, de 1 metro de bancada (razón por la cual, la caja, tiene 1 mt x 1 mt).

RESULTADO: NO SELLA PERFECTAMENTE POR LO QUE LA FIBRA DE VIDRIO SE MOJA, Y ES MÁS COSTOSO MAQUILAR LA CAJA EN UNA DOBLADORA QUE CON UN HERRERO. La caja continúa funcionado, pero como permitía ingresar agua se cubrió con silicón, sin embargo continua dejando pasar un poco de agua lo que apelmasa la lana de fibra de vidrio.

Si volviera a tener acceso sin costo a una dobladora NO lo volvería a hacer ya que encontré que es mejor utilizar la caja de fierro armada con un herrero, porque es más económico y es más fácil de realizar y se mete menos agua.


i) de madera

Estos colectores los realizó el Ing. Juan Manuel Gómez Coyt que me compartió esta información para ponerla en este sitio.

Decidió hacer los paneles y ponerles una caja de madera para protegerlos, pero al cabo de 2 años la madera comenzó a abrirse, y los cambió por cajas de fierro (y esa es la opción que nos quedamos, por que funcionó bien).

RESULTADO: MÁS ECONÓMICAS PERO NO DURAN MUCHO Las cajas de madera funcionaron bien 1 año, al 2do año ya se habían abierto y fue necesario cambiarlas por cajas de fierro. Nota: estaban cubiertas con plástico crystal, pero este no duró ni un año ya que al calentarse se cristaliza y se rompe en poco menos de un año si se utiliza el más grueso que hay.

Actualización: Hace poco pregunté en una tienda si había una protección para madera que la protegiera de la intemperie, y la respuesta es que sí hay y que hay que aplicarla cada 2 años, y es una pintura que se utiliza para proteger a los barcos que no es económica ni fácil de conseguir.

Posteriormente se cambió la caja de madera por una de fierro cuando se dañó la caja.

Agradezco al Ing. Juan Miguel Gómez Coyt por compartir su experiencia y fotografías en la fabricación de este colector que estuvo en su casa.

Vista posterior de la caja de madera

Posteriormente se cambió la caja de madera por una de fierro cuando se dañó la caja de madera original y el acrílico por vidrio.

Agradezco al Ing. Juan Miguel Gómez Coyt por compartir su experiencia y fotografías en la fabricación de este colector que estuvo en su casa.

Autor: Emilio Alvarez Peimbert
Publicado originalmente el: 2012-03-08 22:30:39

Soportará la presión de la red domiciliaria el CPVC en una caja con efecto invernadero

Estos experimentos son parte del trabajo que realizó Camilo Rojas C. de Chile para diseñar su calentador solar (versión 5).


Por Camilo Rojas C. de Chile

Quinto experimento

Luego de comprobar que el agua se calienta de manera satisfactoria y más de lo esperado, conecté la entrada de agua de la caja a la red domiciliaria. En la salida de agua de la caja instalé una llave provisoria de paso.

Resultado : La presión de agua de la red domiciliaria es excesiva y reventó al cabo de 20 min las tuberias de PVC en el interior del calentador. Estas se deformaron como un globo. Luego se rajaron y el agua fluyó por la abertura hasta que el agua mas fría que viene del suministro endureció nuevamente el PVC.

Conclusion de experimento

La temperatura del agua dentro del calentador es mucho mayor a lo que puede soportar el PVC a presiones elevadas (de red domiciliaria). Sin embargo la misma tuberia a la misma presion fuera de la caja soporta muy bien. Demostrando que una tuberia de PVC expuesta al sol directo y con presiones elevadas no sufre daños si se le deja a temperatura ambiente.

Por lo tanto el calentador debe contener agua a una presion de menos de 2 metros de columna de agua.

Esto es, dicho de otro modo,el nivel del agua de entrada no debe superar los 2 metros de diferencia de altura con respecto al calentador.

Autor: Emilio Alvarez Peimbert
Publicado originalmente el: 2012-03-08 22:27:16