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 determinar el tamaño del termotanque de un calentador solar

Para el cálculo de litros que requiere tener termo-tanque se considera lo siguiente: * Se requieren 60 lts por cada persona que se duche entre las 3:00 pm y 10:00 am, con una temperatura entre 30 y 32°C (considerando que la ducha con la regadera abierta dure 5 min y el máximo de litros por minuto de una regadera que cumple con la NOM (Norma Oficial Mexicana) es de 10 litros, lo ideal es buscar una que consuma menos), se requieren 50 lts por persona + 10 litros por persona para otras actividades como lavarse la cara o rasurarse. Si se requiriera una temperatura mayor en el agua habría que aumentar el número de colectores, la temperatura máxima que se puede alcanzar es de 68°C en días no nublados. * Si se lava con agua caliente la ropa por la noche, hay que considerarla como 1 persona o más, por cada carga de lavadora en cada ciclo de lavado con agua caliente y enjuagado con agua fría). * Las personas que se bañan entre las 11:00 am y 2:00 pm, así como las lavadoras que utilizan agua caliente en ese horario no requieren capacidad adicional en el termotanque porque se vuelve a calentar el agua, por l oque si se utiliza el agua caliente en ese horario es más económico construir el calentador porque se requiere menor capacidad. * Aproximadamente 1 mt2 de colector sube la temperatura de 40 tls de agua de 20° (temperatura inicial) a 40°C centígrados por hora, podemos comparar un colector de 1 x 2 mts con una hornilla de estufa de gas. Nota: En los días nublados se requiere utilizar el calentador de gas de respaldo, entre más nublado esté el día, el agua menos se calentará y si está parcialmente nublado sí se calienta un poco el agua, por lo que aún en esos días hay algo de ahorro porque el calentador de gas aumenta sólo los grados faltantes.

Termotanque sellado (debe soportar la presión)

Es un recipiente normalmente de 200lts. De lámina negra que se usa para aceite o materiales flamables, o de plástico de la misma capacidad.

El de lámina negra tiene la ventaja de que se le pueden soldar salidas de tubo de cobre usando bronce, pero como normalmente es un contenedor de un producto flamable debe ser un experto quien lo haga porque al usar un equipo de oxiacetileno el tambo puede explotar y herir a los que estén cerca.

El de plástico tiene el problema de que sólo tiene dos salidas en una de las tapas y por esas se tienen que hacer todas las conexiones.

En los termotanques es importante respetar la altura de donde sale al colector y donde sale el agua caliente que es también donde llega del colector ambas salidas deben estar lo mas alejadas posible para haya una mayor diferencia de temperaturas y la circulación de agua por termofusión sea más rápida.

El jarro de aire debe estar en el punto mas elevado posible para tener la menor cantidad de aire atrapado.

En esta foto vemos un termo tanque que es un envase de lámina negra que tiene un tubo de 1″ en la parte baja que va al colector y entre el termo y el colector esta conectada la alimentación al sistema

Hasta arriba sale el jarro de aire aprovechando una de las salidas que tiene el tambo, la otra esta cerrada y en medio sale con tubo de 1/2″ el agua caliente a la casa.

En las dos fotos anteriores vemos el mismo termo que es un tambo de aceite de 200lts. Con una salida de 1″ arriba donde se conecta el agua caliente de colector y esta el jarro de aire y en la parte baja también de 1″ la salida al colector y entrada de agua al sistema. Del otro lado a la mitad sale agua caliente a la casa.

En esta foto dos termos en casa del Ing. Gómez Coyt antes de ser conectados por cambios que estaba haciendo pero vemos que tiene unas cintas blancas que son soleras y unas tapas al frente para evitar que se deforme con el calor y la presión.

Como solo tiene dos salidas en la inferior conecta los colectores y la alimentación y en la de arriba la llega del colector, la salida de agua caliente y el jarro de aire.
Autor: Emilio Alvarez Peimbert
Publicado originalmente el: 2012-03-26 14:17:38

Termotanque no sellado (con flotador o boya)

El termotanque con flotador puede ser un tambo similar pero con tapa por donde entra y sale el aire y existen mas tamaños por lo que es más versátil.

En las fotos vemos dos termos uno azul de 200lts. Y otro negro de 250lts (la foto está al final de este escrito). En el azul en la parte inferior tiene dos salidas porque van a colectores diferentes y en la de arriba entrada de colector y salida de agua caliente y mas arriba la alimentación al flotador. Del lado que no se ve esta la entrada del otro colector. En el termo negro están la entrada y salida del colector y a un costado la entrada al flotador y la salida de agua caliente

Como hemos visto el agua fría va al fondo y la caliente arriba por lo que la alimentación del flotador debe llegar al fondo

Para esto probé varias válvulas y la de broce es la única permite la salida por la parte central y se le puede soldar un conector de cobre donde se enrosca otro de pvc o de termoplus que con un tramo de tubo hace que el agua llegue al fondo

Se suelda el conector a la válvula y con otro conector de pvc se hace llegar el agua al fondo con pequeño tramo de tubo

Multiconector de marca desconocida que sólo encuentro en ferreterias grandes

En algunas ferreterías grandes al comprar el tinaco existe la opción de solicitar las conexiones.

En este tambo se colocaron 3 multiconectores con la cuerda por fuera, primero perforamos con la copa que permitía la entrada del multiconector haciendo un poco de cuerda y untando sellador para cuerdas en los puntos donde hace contacto con el tambo, empaque y cuerdas y al ser material plástico el apretón es suave para no dañar la cuerda. Aun nos falta el forro térmico porque no encuentro un buen forro que adamas sea intemperie.

Autor: Emilio Alvarez Peimbert
Publicado originalmente el: 2012-03-24 00:01:09

Función del termotanque

Función

La función principal del termo-tanque es la de almacenar el agua caliente y la segunda es regular la temperatura por medio de la termofusión o convexión.

En la primer función el agua inicia fría, y después pasa por el colector donde sale más caliente y regresa al termo-tanque y poco a poco el agua del termo-tanque se va enviando más caliente al colector, de esta manera permite la acumulación del calor en el agua.

La segunda función es muy importante porque el colector cuando esta cavitando (un calentador de gas, leña o solar cavita cuando lanza agua caliente por impulsos.) puede alcanzar temperaturas ligeramente superiores a los 80º C pero cuando el agua circula difícilmente supera los 68º C. Es importante notar que cuando se usa el agua caliente al mismo tiempo empieza a entrar agua fría al termo y esta va enfriando a todo el contenido empezando por la parte de abajo y que para un segundo baño ya esta más fría, en la tercera el agua está apenas aceptable y no se mezcla con la fría. También es cierto que al haber mayor diferencia de temperatura entre la entrada y salida del colector la termo fusión es mayor por lo que el agua se calienta más rápido.

Propongo dos versiones de termo-tanque una sellada y otra con tapa y aunque la función es la misma, la construcción es diferente.

Versión 1

Termotanque sellado de lámina negra forrado con neopreno esponjado amarrado con rafia.

El termotanque de la foto anterior antes de forrarse.

Termotanque sellado forrado de lana de fibra de vidrio cubierta por manta, en lugar techado (si le cae agua a la lana de fibra de vidrio ésta se apelmasa y no aisla igual)

Termotanque sellado de plástico con cinchos de metal para evitar que se deforme.

En las fotos de arriba podemos ver tres termo-tanques versión 1, los dos primeros son de lámina negra y las salidas están soldadas con soplete de acetileno y el último es de plástico aprovechando las salidas que tienen los envases de 200 lts. A estos envases hay que ponerles cinchos metálicos rodeándolos (como cinturones) y tapas extras para evitar que se abomben debido a que los agujeros para las conexiones ya están hechos existe un espacio en la parte superior que siempre tendrá aire porque no hay forma de sacarlo.

Podemos ver que el recipiente de lámina negra puede estar vertical u horizontal, hay poca diferencia entre ellos, lo importante es que la entrada y la salida al colector se encuentren separadas lo más que permita el tinaco. Cada uno de ellos tiene un jarro de aire que permite la salida de las burbujas y del aire para que se puedan llenar de agua, el jarro de aire debe ser un poco más alto que el nivel máximo del agua del tinaco de alimentación.

Estos termos sufrieron cambios con el tiempo, los dos primeros fueron desechados porque la oxidación terminó por perforarlos y los de la última foto se pusieron sobre bases de metal para aumentar su altura para que el agua fuera en ascenso hacia ellos.

Versión 2

Este termo-tanque no está sellado, tiene tapa y se controla su nivel de agua con un flotador (boya) y no requiere jarro de aire para la entrada o salida del aire y vapor ya que al no estar sellado las burbujas que llegan al sistema salen por la rendija que queda entre la tapa y el tinaco. Los dos termotanques que se ven en la imagen son de este tipo (ambos faltan ser forrados).

Termotanques no sellados

En la foto los dos termo-tanques que se ven son para dos baños diferentes un tamboplas de rotoplas de 250 lts. y un envase industrial de 200 lts. En el primero la salida a la ducha está en una salida independiente y en el segundo la salida es una Y donde una parte es la salida y la otra es la entrada de agua caliente del colector.

(Yo en lo personal prefiero la primera [con conexiones diferentes para la salida del agua caliente y entrada del agua caliente del colector] ya que puedo controlar a que altura saco el agua caliente para la casa y aunque en la segunda no, también funciona bien) .

Autor: Emilio Alvarez Peimbert
Publicado originalmente el: 2012-03-23 22:34:43

Forro de lana de fibra de vidrio y lámina galvanizada (para intemperie)

NOTA: Antes de forrar el termotanque asegúrate que no tenga fugas, ya que de tenerlas tendrías que quitar el forro para eliminarlas antes.

El termotanque izquierdo de la foto fue forrado con lana de fibra de vidrio y se protegió la lana con lámina galvanizada. Aunque le entra un poco de agua a la lana, cumple con su función de aislar térmicamente al termotanque.

Autor: Emilio Alvarez Peimbert
Publicado originalmente el: 2012-03-23 22:21:54

Aislantes para el termotanque que no he probado

Aunque las soluciones de materiales para aislar el termotanque que planteo en la página funcionan (lana de fibra de vidrio forrada con manta y neopreno esponjado), no tengo una que realmente me guste para aislar el termo-tanque, así que sigo buscando.

Tengo la impresión de que si se pinta el neopreno (una vez que esté forrado el termotanque) con pintura vinílica se extiende su duración. Esta impresión la tengo porque a una tubería de cobre forrada con este material le cayó pintura por accidente y esa parte del neopreno duró más que el resto. Me falta hacer pruebas para validar esta hipótesis.

Por otro lado me comentan que existe una cubierta de aluminio que se coloca sobre el neopreno que se utiliza para forrar las tuberías y que extiende su vida. Lo que entiendo es que el sol quema la superficie del neopreno y la lluvia lo va arrastrando poco a poco.

Autor: Emilio Alvarez Peimbert
Publicado originalmente el: 2012-03-23 22:13:50

Termotanque de neopreno no hermético

Para versión 2

MATERIALES: (fotografías)

Para los materiales se necesitan las medidas que se calculan en el apartado de materiales.

1.- Tinaco de agua de 200 lts o 250 lts (si es para un colector, pero puede ser mayor si se le conectan varios colectores en paralelo) con tapa bien lavado. Cuando compres el termotanque puedes preguntarle al proveedor si ellos le instalan las salidas adicionales ya que algunos lo hacen por un costo extra, y en algunos tinacos el único que puede agregar salidas es el proveedor porque se requiere herramienta especial.

2.- 4 conectores de cobre de 1″ puede ser de cuerda interior o cuerda exterior, dependiendo de las salidas que tenga el tinaco.

PASOS

Termotanque antes del forrado1. El termotanque se coloca en la estructura que lo sostendrá (puede ser de metal o de concreto).
Lo importante no es el lugar exacto en el que está cada conexión, sino que se encuentre en la altura que se indica, es decir, no importa si está a la izquierda o a la derecha ninguna de las conexiones siempre que estén a la altura correcta.2. Se instalan las 4 salidas del termotanquePara recibir el agua fría del tanque de alimentación o la alimentación directa, esta salida está arriba del nivel de agua del tinaco y es donde se conectará el flotador (boya) y el tubo que desvía el agua fría al fondo del termotanque (marcado en azúl).para el agua caliente que se envía a la casa, esta salida está 5 cm debajo del nivel máximo del agua, que es el mismo nivel al que se pone la entrada del colector (marcado en rojo)Para el agua caliente que se recibe del colector, esta salida está inclinada ligeramente hacia abajo ya que proviene de la parte superior del colector, 5 cm debajo del nivel normal del agua (marcado en violeta)y la del agua fría del termotanque al colector que debe estar en la parte inferior del termotanque y es una salida horizontal apuntando ligeramente hacia abajo. (marcado en verde)
 3. Se instala un flotador (boya) para la alimentación del agua fría.La llave del flotador debe ser de bronce para poderle soldar un conector de cobre,a ese conector se le enrosca un conector de CPVC o tubolus (de Rotoplas) y a este conecto se le une un tubo de CPVC o de tuboplus (de Rotoplas) que son tubos de baja conductividad térmica.Estos tubos hacen que el agua fría llegue directamente al fondo del termotanque. Si no se pusiera este tubo, el agua que entra enfriaría el agua caliente que se encuentra en la superficie y esa es el agua caliente que alimenta a la casa, por lo que llegaría tibia.

¿Cómo colocar las conexiones en el tinaco?

Opción 1: Las coloca el proveedor del tinaco.Dependiendo del material del termotanque se hacen las conexiones, pregúntale al proveedor del tinaco, cuáles son las conexiones y como se instalan las que ellos recomiendan.Cuando compres el termotanque puedes preguntarle al proveedor si ellos le instalan las conexiones ya que algunos lo hacen por un costo adicional, y en algunos casos ellos son los únicos que pueden instalarlas porque requieren una herramienta especial. 
En la foto se muestra la conexión hecha en un tambo de plástico. El conector es de material deribado del petróleo (el negro) después está una reducción de 1 1/2″ a 1″ de fierro (no encontré de cobre) y después un conector de cobre de 1 “.
Opción 2: Colocar un multiconector (de un lado tiene 1.5 y 2 pulgadas de un lado, y de 1 pulgada en el otro) en las salidas

Es el método más sencillo que he encontrado y que se puede hacer en casa. Con sacabocados para madera de 1.5 pulgadas se hace la perforación en el tinaco de plástico.
 
Al multiconector se le aplica sellador para cuerdas del lado que tiene el empaque y que irá en la parte interna del tinaco (tiene 1.5 pulgadas)El sellador para cuerdas sirve para sellar los huecos que haya y no tenga fugas de agua, su consistencia es parecida a grasa de motor y se coloca igual que si fuera grasa que se pone abundantemente limpiando después los sobrantes.

También se aplica de los dos lados del empaque y también se le aplica a la cuerda

Se coloca dentro del tinaco dando vueltas, para que la cuerda del multiconector haga un poco de cuerda en el tinaco, lleva algo de tiempo estarle dando vueltas para meterlo.

 Ya que está completamente dentro en el interior del tinaco, se coloca la tuerca del multiconector y se aplica sellador para cuerdas en la cuerda del multiconector y en la pared que estará en contacto con el tinaco, si hubiera un empaque éste también debe tener sellador para cuerdas.
 Se cierra la tuerca y después con la ayuda de una llave se aprieta teniendo MUCHO CUIDADO en no transroscar la cuerda por ser plástico, es al llegue y un poquitito más.Este mismo procedimiento se aplica para todas las conexiones.


Opción 3: Con una brida, sin silicones ni pegamentos.
Autor: Agustín Guillermo Hernández Galván. Guanajuato México.
Conexiones tambo:No es necesario abrir másque 2 plg. de diámetro, bastacon que puedan entrar dos dedos y el tornillo con su respectivo neopreno (o sello del tornillo).
Materiales: (ver el diagrama que está más abajo para mayor claridad).
1) 6 tornillos (de esos que sujetan el contenedor del retrete (o taza de baño));
2) 12 rondanas planas;
3) 6 neoprenos (o sellos en forma de cono);
4) 6 tuercas y 2 tuercas más de apoyo para evitar giren al momento del apretarlos;
5) neopreno con diámetro interno igual al de el conector de rosca externa CPVC (pudiéndose utilizar cuero sintético de cámara para llantas desechadas, diámetro exterior del neopreno mayor, justo donde pueda ejercerse la opresión de la cabeza del tornillo y tuercas;
6) O ring justo al conector de rosca externa CPVC 1 Plg. (quedando este en la parte externa del tambo como se ve en la foto);
7) coloque un corte más del mismo material del tambo (barril o tinaco) en lugar de una rondana metálica, evitando así no apretarla de manera uniforme como si lo hizo el plástico recortado de otro tambo ( se le puede colocar en lugar de un corte de tambo, el material que usan en las “bridas” para tuberías, son algo flexibles y resistentes al calor, algunos le llaman mica o teflón; en si, es crear una “brida” unida al tambo.Diagrama:Preguntas frecuentes acerca del termotanque
Autor: Emilio Alvarez Peimbert y Agustín Guillermo Hernández Galván
Publicado originalmente el: 2012-03-09 10:10:18

Estructura de concreto

Para versiones 1 y 2

El termotanque que se muestra en la foto está forrado con manta (color parecido al blanco) y se colocó ahí ya que la estructura de concreto existía para soportar el tanque de alimentación de agua de la casa.1. El termotanque se coloca en la estructura que lo sostendrá, el concreto es pesado por lo que no se recomienda construirlo en el techo, pero se puede utilizar si ya existiese previamente.

Preguntas frecuentes acerca del termotanque

Autor: Emilio Alvarez Peimbert
Publicado originalmente el: 2012-03-09 09:58:05

Preguntas frecuentes acerca del termotanque

P: ¿Para que se aisla el termotanque?R: Para que el calor se mantenga por más tiempo, en especial en la noche que ya no hay sol que caliente el agua y baja la temperatura del ambiente.
P: ¿Un tinaco de politetileno tiene propiedades aislantes?R: No, necesita forrarse de un aislante térmico.En especial debe estar bien aislado cuando se planea utilizar el agua en la mañana (antes de que la caliente el sol).
P: ¿Me conviene hacer el termotanque de acero inoxidable?R: El tinaco de acero inoxidable es caro, pero si quieres hacer la versión 1 es una buena alternativa y que el termotanque no se te oxidará.
Sin embargo, te sugiero que utilices la versión 2 (con flotador) y un tinaco de polietileno que es mucho más económico y tampoco se oxida.
P: ¿he visto aislantes térmicos con un papel de aluminio por una cara de ellos, cuál cara es la que tiene que estar en contacto con el termotanque?R: El papel aluminio tiene la finalidad de proteger el aislante de la intemperie, por lo que el aluminio no está en contacto con el aislante. Antes de utilizarlo verifica que ocurre si tienes una filtración de agua y toca al aislante (por ejemplo la lana de fibra de vidrio se apelmasa cuando está en contacto con el agua).
P: ¿Qué pasa si se le pone doble vidrio al colector? cual es la ventaja o desventaja de estos?R: La ventaja de ponerle doble vidrio al colector es que el calor que está adentro es más dificil que salga (porque funge como aislante térmico), la desventaja es que entra menos calor. Mi opinión es que es más eficiente tener un solo vidrio.
P: ¿Qué objetivo tiene el jarro de aire en la versión1?R: El jarro de aire es para permitir el escape del aire y vapor que se forma en el sistema, por eso la diferencia de alturas de cada una de las partes, es para que el aire tenga un recorrido para llegar a la atmósfera, por eso que se coloca en la parte superior del termo-tanque.Existe otra alternativa que son las trampas de vapor, que no me gustan porque requieren mantenimiento y lo que he visto es que si llegan a fallar (y por ende deja de funcionar el calentador solar) en lugar de arreglarlas dicen que el calentador solar no funicona y lo dejan de usar.
P: ¿Dónde compras el neopreno esponjado?R: Existen varias empresas que los venden, palabras clave que puedes buscar son “rollo neopreno” y “placa neopreno” y son las compañías que venden “Hules y artículos fábricas de”
Yo lo he comprado en Mariano Escobedo No. 102 Col Anahuac, Distrito Federal, México en CIA HULERA VULCANO SA DE CV (55)5399-4911 (la puedes encontrar en la sección amarilla si buscas Vulcano). Es una tienda chiquita.

IDEAS QUE NO HE PROBADO

P: he estado viendo en internet unos calentadores que usan un serpentin de cobre dentro del termotanque, que tan eficientes son?Esta es una alternativa de calentador solar que no he probado, la ventaja que tiene es que disminuye la posibilidad de ruptura de las tuberías al evitar que el agua se congele (en zonas que el agua de las tuberías se llega a congelar en el invierno).
Lo que se hace es que a través del colector circula una sustancia anticongelante (puede ser aceite mineral o anticongelante entre otras opciones) y el serpentín de cobre se continúa dentro del termotanque de manera que dentro de la tubería del colector únicamente circula anticongelante y al pasar por el termotanque transfiere su calor al agua. Son menos eficientes que aquellos en los que circula directamente el agua (que son los que he probado) porque además de la transferencia de calor del aire al agua (que se hace en el colector) se necesita la transferencia de calor del anticongelante al agua, según he leido son entre un 25 y 30% menos eficientes. Si te interesa esta opción esta pérdida de eficiencia se compensa aumentando el área del colector un 30% (multiplica el área por 1.3), y como te decía la ventaja es que disminuye la posibilidad de ruptura de las tuberías si el agua se llega a congelar.
En el lugar donde vivo no se han llegado a congelar las tuberías, por lo que en 12 años que tiene mi calentador solar que lleva más tiempo funcionando no he tenido este problema.
Aportación de Astroboy: Estos intercambiadores de calor en el tanque también son útiles en los casos en que el agua del lugar sea muy dura ( con mucho contenido de sales) , utilizando el colector con anticongelante , se evita el que se le depositen sales ; es mas facil limpiar un serpentin externamente , que internamente.

Autor: Emilio Alvarez Peimbert
Publicado originalmente el: 2012-03-09 09:44:23