Investigaciones futuras

Aquí están las investigaciones que quiero hacer para después ponerlas en esta página.

  • ¿Cuál es el impacto de los diferentes tipos de calentador gas? ej. de paso, de paso con un pequeño tanque, automático etc.
    Agradezco a Roberto Peña su pregunta respecto a este tema.
  • ¿Cómo le va al policarbonato como cubierta con respecto al vidrio?


Autor: Emilio Alvarez Peimbert
Publicado originalmente el: 2012-03-08 22:11:56

Investigación de colectores solares

Los resultados están en orden descendente de fecha de experimentación.

v) panel 3 en serie (experimentación terminada el 16 de abril de 2007)

Hipótesis: un panel que tiene 3 colectores pqueños conectados en serie, es más eficiente que un solo panel que tiene las mismas dimensiones que los 3 colectores pequeños?
Resultados: Ambos colectores tienen más o menos la misma eficiencia.
El colector que tiene 3 paneles en serie requiere más trabajo para ser armado (necesité unir 60 tubos de ambos lados, en lugar de sólo unir 20, además se perforan 6 cabezales en lugar de 2.), y además necesité usar más tubo de 1 pulgada (6 cabezales en lugar de 2).
Por lo tanto NO RECOMIENDO utilizar 3 paneles en serie, es más fácil y económico utilizar un solo panel con 2 cabezales.
LO NUEVO: En el colector de 3 en serie, utilicé un escantillón (ver sección de materiales) para que los agueros quedaran parejos y alineados, para facilitar la soldadura, que fueran más estéticos y que no se me deformaran los cabezales por hacer hoyos con menos de 1 pulgada entre centros.

 VS 

En la foto muestro parte del panel del calentador solar.


iv) Radiador vertical con tubos de cobre unidos con soldadura y la ayuda de un punzón (año 1997)

Después de la experiencia con un radiador con tubos de cobre, la propuesta que hice para no utilizar T’s fue la de usar un punzón (esta opción fue similara al panel con forma de radiador con tubo de cobre, se hacía una perforación 1/8″ más pequeña y se ampliaba con un punzón para el tubo.
Resultado: ES MUY EFICIENTE, NO SOPORTA TANTA PRESIÓN COMO EL QUE USA T’S, ES MÁS ECONÓMICO Y FÁCIL DE HACER QUE EL UTILIZA T’S. El resultado me gustó, el único inconveniente fue que los agujeros no quedaban parejos y cuando la separación fue menor de 1 pulgada entre centros el tubo del cabezal se deformó y tuvo que desecharse y volverse a hacer. En esta versión se utilizaban T’s para unir los tubos de los extremos al panel (por eso se ven separados).


iii) Radiador vertical con tubos de cobre unidos por T’s (año 1995)

Este colector lo realizó el Ing. Juan Miguel Gómez Coyt y me permitió compartirlo en esta página.
Probó la forma de radiador, para formarlo utilizó T’s para formar los cabezales y para unir los tubos verticales, tienen una separación de más o menos 10 cm entre tubos, estos páneles siguen actualmente en uso (aunque se cambiaron las cajas que eran de madera porque se comenzaron a pudrir, se cambiaron por fierro y lámina de aluminio para transmisión de calor en los tubos).
Resultado: FUNCIONAN BIEN, RESISTEN MAYOR PRESIÓN, PERO SON MÁS CAROS Y SON UN POCO MÁS DIFICILES DE CONSTRUIR QUE CON EL PUNZÓN.Son buenos colectores, pero por el costo de las T’s se buscó otra alternativa, y además la siguiente alternativa mejoró la eficiencia.

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.


iii) Zigzag horizontal con tubos de cobre, unidos con codos (año: 1992 aprox)

Este colector tiene un serpenín con forma de zigzag con tubos unidos con codos de cobre, buscando siempre que el aire tenga salida en la parte superior (no están horizontales los tubos, siempre están inclinados hacia arriba, para que el aire salga). Al buscar los materiales, me encontré U’s pero solamente de fierro.
Resultado: AGUA MUY CALIENTE, PERO NO MUCHA. Este colector continúa funcionado, produce agua muy caliente pero no mucha. De los colectores que he experimientado este es el que da el agua más caliente, aunque calienta tanta agua como otras opciones.
El esquema parcial es:


i) espiral de manguera (año: 1992 aprox)

Hicimos un colector usando manguera poliagua negra enrollada y dentro de una caja de lámina negra ( sin aislante térmico ) cubierta con lámina plástica transparente. La manguera se calentó y las presiones ocasionadas por el vapor la terminaron abriendo por lo que ese colector dejó de funcionar casi inmediatamente (si no recuerdo mal fue el mismo día).
Resultado: NO TE SUGIERO QUE LO INTENTES, COMO LO HICE!! Es el único experimiento que he catalogado como fracaso.
Aunque puede ser que si se utiliza una mejor manguera funcione algún tiempo, la rapidez con la que el calor (en una caja no aislada) daño la manguera hizo que no estuviera dispuesto a volver a probar esta opción. Por otro lado me parece que se forma demasiadas burbujas por lo que tendría una circulación muy lenta (si es que la llegara a haber) aunque fuera hecho con cobre y cubierto de vidrio.
La manguera tuvo varias fisuras por las que salía el agua y el calor hizo que se retorciera por la dilatación.
Los plásticos al tener cambios de temperatura notables se cristalizan (el colector se enfrenta a cambios entre la temperatura mínima del ambiente y unos 90° C), al cristalizarse se vuelven muy frágiles y con cualquier cambio de presión se pueden fracturar.
Existen colectores de PVC en el mercado, sin embargo yo no me he atrevido a experimentar con ellos, por la razón antes expuesta. Es posible, sin embargo, que den buen resultado porque ya que están protegidos por la caja y no se les mueve ni se golpean.
Es posible que utilizando una manguera diferente de mejor resultado.

Autor: Emilio Alvarez Peimbert Publicado originalmente el: 2012-03-08 22:10:25

Vidrio sencillo vs doble

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


Por Camilo Rojas C.

Sexto experimento.

Coloqué una segunda placa de vidrio transparente de 2mm de espesor(el vidrio exterior es de 5mm para que soporte las granizadas). Ahora es una cubierta de vidrio doble. Ambos vidrios se encuentran separados por una distancia de 7mm.

Resultados: El agua se eleva de temperatura sobre los 65ºC aprox con vidrio sencillo y doble. El tiempo que tarda en calentarse el agua con doble vidrio tal vez mayor que con un solo vidrio, sin embargo la diferencia en tiempo es tan poca que lo considero despreciable, la ventaja que da el doble vidrio es que el agua se mantiene a una temperatura elevada por toda la noche y saliendo muy tibia a la mañana siguiente.

Esto me demuestra lo que ya muchos diseñadores de casas conocen y que construyen viviendas con este tipo de ventanas para evitar las perdidas calóricas y aislar ruido.

Según mis lecturas del tema, mientras mayor cantidad de vidrios o espesores de este, es menor la cantidad de rayos solares que ingresa y traspasa, por lo tanto menor la energía que llega a mi calentador (esto me es perjudicial). Sin embargo la ganancia de permanencia de calor, hace que valga la pena la inversión. La separación de los vidrios debe ser tal que impida la convección térmica entre los vidrios, o sea no debe el aire circular entre ellos, como tampoco debe ser muy reducida pues se produce una perdida de calor por radiación muy rápido desde el vidrio más caliente ( el interno ) hacia el mas frío (el externo). Los 7 mm que dí, parecen ser efectivos en este experimento.

Autor: Emilio Alvarez Peimbert
Publicado originalmente el: 2012-03-08 21:52:30

PET en 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
Luego comencé los estudios de materiales conductores de calor y sus características aislantes y reflectantes.
Mirando los productos ofrecidos en el mercado Chileno me di cuenta que el PVC es un plástico muy usado para tuberías y me ayudaría mucho en abaratar costos ($).
El polipropileno expandido (plumavit llamado en Chile) es un material blanco aislante muy económico y usado en el embalaje de lavadoras y televisores traídos de Japón.
El Papel aluminio muy usado para proteger los alimentos de su descomposición prematura también es muy fácil de conseguir en Chile en cualquier supermercado.
Estos son los elementos bases que cuenta mi calentador para su funcionamiento.
Tercer experimento
Construí una caja de madera. (50cm x 10cm x 15cm) Cerrada en todos sus lados. La cara superior es de vidrio transparente. La caja se encuentra forrada interiormente con material aislante blanco(plumavit) y sobre este un papel reflectante de aluminio. En el interior de la caja coloque cuatro botellas de plástico PET de refresco cola. Una sin pintar, las otras de color negro. Todas con agua y sin tapa. Tres botellas llenas y una de color negro llenada sólo agua hasta la mitad.
Resultados: Luego de 1 a 2 horas de exposición al sol los resultados fueron sorprendentes. Se resumen en el esquema siguiente.

Conclusión de tercer experimento:
-El agua alcanza temperaturas que me sorprenden, muy elevadas, por mi no esperadas.
-El color negro es un absorbente de energía de uso obligado en mi calentador en la tubería.
-El plástico sometido al calor extremo del sol se quema o deforma si no está en contacto directo con el agua.
-El efecto invernadero se muestra destructivo con los materiales plásticos cuando no se dispone un diseño apropiado.
-La temperatura al interior de la caja es muy superior al exterior.
Siguiendo con mi idea y ya comprobado el poder del sol en estos materiales. Me dispuse a hacer mi calentador con los ya mencionados tubos de PVC. Hay que ver su comportamiento en estas condiciones.
Autor: Camilo Rojas Publicado originalmente el: 2012-03-08 18:06:17

Prototipo del calentador solar de Camilo Rojas de Chile

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

Cuarto experimento

Con algunas modificaciones del interior de la caja de madera. Cerrada en todos sus lados. Una de sus caras es de vidrio transparente. La caja se encuentra forrada interiormente con material aislante (plumavit) y sobre este un papel reflectante de aluminio. Dos agujeros por donde ingresa y sale el tubo de PVC.

El tubo hace un serpentín al interior de la caja y zigzaguea ocupando la mayor área posible. El tubo es pintado negro. La caja es un prototipo, una maqueta a escala menor, de mi calentador. Se encuentra aislada del exterior pero no es completamente sellada y las presiones de aire en el interior y exterior de la caja son las mismas pues hay múltiples fugas por todas las rendijas y uniones.

Luego de llenar la tubería con agua la dejé en exposición al sol.

Resultado: Al cabo de solo 20 minutos el agua llegó a temperaturas sorprendentes. Sobre 65 grados Celsius o más. El agua sale a borbotones del tubo despidiendo vapor de agua como si hirviera. La piel soporta hasta 45ºC , luego de eso siente dolor.

El PVC sometido a grandes temperaturas del sol sufre una modificación de su rigidez trasformándose en un elemento blando que no es recomendable manipular.

Es importante recordar que si este prototipo se quedara sin agua se fundiría el PVC por el calor por la temperatura al interior de la caja con efecto invernadero.

Todo es alentador y pronostica un buen calor del agua. Ahora debo tratar de controlar el agua caliente para su uso.

Autor: Camilo Rojas
Publicado originalmente el: 2012-03-08 18:02:13

Pet transparente vs pintado de negro

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

Primer experimento.

Coloqué una botella de plástico transparente de cola, llena de agua al sol durante un día soleado.

Resultado: El agua elevó su temperatura a 20ºC aproximadamente en 4 horas de exposición.

Segundo experimento.

Coloque una botella de plástico pintado con pintura negra, llena de agua al sol durante un día soleado.

Resultado: El agua elevó su temperatura a 40ºC en 1 hora de exposición.

¡¡¡Eureka!!!! Esto parecía tener futuro, me dije yo.

Autor: Emilio Alvarez Peimbert
Publicado originalmente el: 2012-03-08 15:16:09

Investigacion de cubiertas de la caja

ii) cubierta de vidrio

RESULTADO: RECOMENDABLE

Esta es la alternativa que utilizo debido a que durante 12 años no he necesitado cambiar el vidrio del calentador más antiguo que tengo, soporta bien las granizadas (al menos las de la ciudad de México, que las mayores son de granizos de 1 cm de diámetro).

Al unirse a la caja con silicón se evita la circulación del aire y por lo tanto su interior se mantiene caliente.


i) cubierta de plástico cristal

Esta fue la primer cubierta que pusimos.

RESULTADO: NO LA RECOMIENDO

Es una alternativa muy económica en el MUY corto plazo, pero a largo plazo es más cara ya que hay que reeemplazarla cada dos o tres meses porque se cristaliza con la intemperie y se hace pedazos sola y se acorta su duración cuando cae granizo o lluvia.

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.

Autor: Emilio Alvarez Peimbert
Publicado originalmente el: 2012-03-08 15:06:04