RECOMENDADA Versión 2: Calentador solar con tanque de alimentación y termotanque abierto (no sellado)

ir a paso a paso para su construcción
Video con la explicación de porqué funciona el calentador solar sin necesidad de una bomba que force la circulación del agua.
https://www.youtube.com/embed/fp3cm0brgVw
VERSION RECOMENDADA. Esta es la versión que yo estoy utilizando, originalmente tenía los calentadores como la versión 1, pero recientemente se perforó uno de los termotanques de metal, duró sólo 3 años, anteriormente me habían durado 7 años, por lo que decidí cambiar los dos sistemas de calentadores solares que tengo en casa a esta versión.
Conexiones versión 2.

Diagrama de conexiones del calentador solar versión 2
 Diagrama de conexiones del calentador solar versión 2
foto de la versión 2 comentada
 foto de la versión 2 comentada

En el diagrama se muestran las siguientes elementos.
Tanque de alimentación, usualmente corresponde al tinaco donde se almacena el agua que llega de calle y la mayoría de las casas ya lo tiene.
El tanque de alimentación recibe agua fría de la llave proveniente de la calle por la parte superior y tiene una salida de agua fría que distribuye el agua a la casa. Este tanque tiene un flotador que controla el nivel del agua del tinaco para que no se tire. En esta versión de calentador solar, el tanque de alimentación es deseable tenerlo, pero no indispensable. La ventaja de tenerlo es que las burbujas procedentes de la alimentación de agua fria se evaporan en el tanque de alimentación, cuando no se tiene, las burbujas suben por el termotanque revolviendo el agua y enfriándola al subir, lo que lo hace menos eficiente.
De la salida de agua fría del tanque de alimentación (y si no se tiene de la alimentación de agua) se obtiene el agua que se alimenta al termotanque, en el termotanque el agua se deposita en el fondo del mismo (por medio del tubo que baja).
Termotanque en este tanque se almacena el agua caliente que está circulando en el colector. Tiene cuatro puntos de salida, uno en el nivel del agua o poco arriba que tiene la llegada del agua fria, el flotador, y un tubo que lleva el agua al fondo del termotanque. uno superior (ligeramente abajo del nivel máximo de agua) que tiene la llegada de agua caliente del colector, otro superior que sale al agua caliente de la casa, y uno que alimenta al colector por la parte inferior del mismo y a la vez en esta conexión está la alimentación del agua fria.
El termotanque NO debe estar sellado, ya que su nivel se controla por medio del flotador o boya y sirve como jarro de aire, por donde escapan las burbujas del sistema.
Conexión entre la parte inferior del termotanque y la parte inferior del colector. La parte inferior del termotanque debe estar arriba de la parte inferior del colector.
Colector tiene 2 salidas, una en la parte superior que va al termotanque (la entrada que está ligeramente debajo del nivel de agua) y en la parte inferior a la salida inferior del termotanque
Llaves de paso, se colocan para poder vaciar el calentador solar, darle mantenimiento o hacer modificaciones si fuera necesario, se colocan 4 llaves de paso en las siguientes posiciones:

  • En la conexión de la recepción de agua fría del termotanque ya sea del tanque de alimentación o de la alimentación directa (para poder vaciar el sistema si fuera necesario)
  • En la conexión del agua fría del termotanque al colector (por ejemplo, para vaciar el colector solar y que el agua caliente del termotanque se pueda utilizar).
  • En la salida de agua caliente a la casa (cuando se necesita evitar que salga agua caliente del termotanque)
  • En la recepción de agua caliente del colector al termotanque, para poderla cerrar con la que alimenta el agua fría del termotanque al colector para poder quitar el colector para hacer algún cambio y que la casa no se quede sin agua.

Se coloca una llave de salida en el punto inferior del colector para poder sacar el agua del sistema para poderlo vaciar (hay que cerrar las llaves de paso dependiendo de las partes del calentador solar que se necesiten vaciar).
¿Porque circula el agua?
(Te sugiero ver el video que aparece al inicio de esta página ya que ahí se explica).
Primero se llena el sistema, el agua fria que llega del tanque de alimentación (o de la alimentación directa) es la que llena el sistema, el agua circula hacia el colector, el aire que estaba en el colector se desplaza al termotanque por donde sale ya que no está sellado.
Ya que está lleno el sistema el sol calienta los tubos de cobre que a su vez calientan el agua que tiene el colector, el agua se dilata por el aumento de temperatura, disminuye su densidad y sube por el colector y entra al termotanque, al ser agua caliente y más ligera empuja el agua más fria que está en el fondo del termotanque hacia el colector, y no recibe más agua fria si no hasta que se utiliza agua caliente en la casa (sale agua del termotanque por la salida de agua caliente) en ese momento el sistema necesita más agua y la recibe del tanque de alimentación de agua fria (o de la alimentación externa)
Colector y termotanque armados, en la foto se ve con mangueras tranparentes (para ver las burbujas) que conectan en lugar de conexión de cobre o termoplus que es la que quedará como definitiva.


Páginas que tienen paso a paso su construcción
Panel solar
opción a) Radiador de panel (RECOMENDADO)
caja
opción a) caja de fierro y lámina negra calibre 20 (RECOMENDADO)
Se recomienda porque dura más la desventaja es que el fierro es más caro que otros materiales pero a largo plazo conviene más.
Armado Colector
Forro interior de la caja
opción a) Forro de neopreno esponjado
Transmisor de calor
opción a) Transmisor de aluminio
Termotanque
Estructura de soporte del termotanque
opción a) Estructura de metal
opción b) Estructura de concreto
Ambas son recomendables ya que cumplen bien con el objetivo.
Tanque para el termotanque
opción a) termonanque no hermético.
Forro del termotanque
opción a) Forro de neopreno esponjado en intemperie
Esta es una opción para la intemperie o bajo techo. El neopreno dura aproximadamente 3 años.
opcion b) Forro de fibra de vidrio y manta bajo techo.
Esta es una opción para cuando se tiene un techo sobre el termotanque que impide que este se moje.
Tanque de Alimentación
tanque de alimentación.
Conexiones
opción a) tubería térmica (RECOMENDADA)
opción b) tubería de cobre forrado con neopreno
Conexión a la casa
conexión a la casa


Autor: Emilio Alvarez Peimbert Publicado originalmente el: 2012-03-09 10:06:18

Qué implica hacer mi propio calentador solar

¿Qué puedo esperar de un calentador solar?

Disminuir notoriamente el uso de gas. La solución que más me convence es conectar el calentador solar al calentador de gas, y tenerlo calibrado (el calentador de gas) a 30 o 50°C para tenerlo en caso de que se termine el agua caliente proporcionada por el calentador solar, o bien para que si el agua no está lo suficientemente caliente, se aumenten los grados que falten con el calentador solar. Hay que recordar que en un informe televisivo que dijo el presidente que el gas en México se terminaría en 9 años aprox.

Si el área geográfica tiene temperaturas de 0°C o menores, es necesario tenerlo presente ya que el agua congelada puede romper el colector. Hay dos alternativas principalmente, utilizar un colector con un serpentín por el que circule un líquido anticongelante dentro del termotanque (esta opción no la tengo documentada en esta página todavía) y la otra es vacíar el calentador solar cuando la temperatura puede llegar a 0°.

Si es un calentador solar para una alberca, no es necesario el termo-tanque y sólo se requiere tener un tanque alimentador para regular las presiones y poner tubos que permitan la salida de aire y vapor a la atmósfera.

¿Qué implica hacer mi calentador solar?

Elaborar un calentador solar requiere compromiso, tiempo dedicación al proyecto, esta es una guía para que tomes una decisión informada respecto a hacer tu calentador solar.

Suponiendo que harías un colector de tubo de cobre, en caja de metal cubierto de vidrio 90 x 205 cm., un termotanque de 200 litros de poliuretano forrado de lana de vidrio o neopreno esponjado:

Nota: El forro de neopreno esponjado dura entre 2 y 3 años, después hay que reemplazarlo.

COSTO APROXIMADOen junio de 2007 (en pesos mexicanos, 10.8 Peso Mexicano = 1 Dólar Estadounidense)

Con tubos de cobre de 6 m, o 6.10 m casi no se tiene desperdicio, a un costo actualmente de $2000.00 en cobre $ 600.00 de fierro ( lámina 1.22 X 2.44 cal 20, 1 ángulo de 1″X1/78″, otro de 3/4″X1/8″ ), $ 600.00 del herrero que lo hace, $ 250.00 del vidrio de 5 mm., $40.00 de lana de fibra de vidrio, mas soldadura, pasta, gas butano y silicon $ 100.00, $ 200 de conectoreslo que me da $ 3,790.00 aun redondeando a $4,000.00 por colector con 1.8 m2

Hay que sumar el costo del termotanque (como 300), el del tinaco de alimentación (si es una casa lo más probable es que ya lo tenga) y el de las conexiones (el tubo que se necesita para conectar el tanque de alimentación, termotanque y colector) y si lo va a hacer un plomero lo que cobre. El costo de las conexiones depende mucho de como esté la instalación de la casa.

¿Para cuántas personas alcanza el calentador solar?

Depende de cuanto tiempo se tarden en bañar y a que hora se bañan y para que más se utiliza el agua caliente. Si se bañan en la mañana antes de las 10:00 am alcanza para una persona (y si estuvo muy fría la noche, quizá se necesite levantar un poco la temperatura con un calentador de gas), si se bañan entre las 12 y 5 pm y usan el agua muy caliente hay que esperar 30 min entre cada baño, y si se bañan entre las 6:00 pm y las 10:00 om se pueden bañar 2 personas con el agua del termotanque (pero no se obtiene agua caliente para un baño en la mañana).

Lo que he visto es que el agua de mis termotanques se calienta entre 50 y 65 grados (un baño muy caliente es a 40°, calientita es como a 30°-32°) por lo que el agua se mezcla con la fria y por eso no se consume toda el agua.

En términos generales un calentador, con su termotanque de 200 lts, alcanza para 4 personas, pero el cálculo varía ya que cada familia tiene costumbres diferentes. De cualquier manera se tiene un ahorro de gas, porque los grados que aumenta el calentador solar el agua, hacen que el calentador de gas se prenda menos (debe calibrarse entre 35 y 50 grados para que no se prenda a menos que sea realmente necesario).

¿Cuánto tiempo me tardaré en hacerlo

  • Para hacer el colector 8 hrs.
  • Para el termotanque 3 hrs.
  • Para las conexiones 2 hrs.
  • Para el tanque de alimentación depende los problemas que se tengan para colocarlo
  • Para que un herrero haga la caja (depende del herrero)
  • Para resolver los problemas que se presenten, aquí depende de cuanto se hayan seguido los pasos.
  • Incluir el tiempo que se necesita para comprar los materiales.
  • Las horas es considerando que se tiene todo el material y que se tienen los conocimientos necesarios. Si aún no tienes los conocimientos requerirás dedicarle tiempo para aprenderlos.

¿Qué herramientas se necesitan para hacer uno con panel de cobre?

  • Taladro de banco con broca de 1/2″
  • Soplete de gasolina o de gas butano o de gas propano.
  • Prensa para el taladro en que las mordazas abran 1 1/2″
  • Martillo tipo doméstico
  • Cortador para tubo de cobre de 1″
  • Tijeras de lámina
  • Lentes de protección
  • Pinzas
  • desarmador
  • Guantes de cuero
  • Escantillón para las perforaciones en el tubo
  • Taladro de mano de 1/2″
  • Broca de 3/16″

Conocimientos necesarios:

-Saber soldar cobre con cobre por medio de soldadura plomo estaño 50/50 o 95/5.

– pintar con brocha o pistola

– Pedir ayuda a un herrero para soldar la caja (a menos que sepas soldar con soldadora electrica) y para la estructura donde se ponga el termotanque.

– Pedir ayuda a un albañil si el tanque de alimentación no está por lo menos 20 centimetros arriba del termotanque (aprox 1.20 mts de altura mínima y máximo 3 metros), puede ser mayor o menor dependiendo de tu configuración final) o solicitar a un herrero que realice una estructura donde se coloque dicho tanque.

Condiciones en las que se realiza el calentador solar de cobre

– Se martilla para poder hacer los boquetes en los tubos de cobre, por lo que se hace ruido.

– Se trabaja con un soplete y por lo tanto hay que tener cuidado al manejar el fuego.

– Se requiere espacio para poderlo construir (aprox 4 x 6 mts cuadrados)

– Si falla algo hay que tener paciencia para arreglarlo.

Concluisones

El panel del colector puede tener diferentes formas y todas funcionan, en espiral, en zigzag, radiador o combinaciones de ellos, lo importante es que la energía absorbida por metro cuadrado sea la misma y que esta depende únicamente de la intensidad del sol y esta a su vez, depende de la estación y el lugar donde esté el colector.

El aire y el vapor atrapado en el colector o en el sistema hace mucho daño por lo que es muy importante la inclinación que tenga la tubería para que estos puedan fugarse al medio ambiente. Esto se controla por medio de trampas de aire o vapor pero están hechosa base de resortes para poderse ajustar, pero estos se oxidan y empiezan a fallar, por que recomiendo el uso de tubos verticales ( jarro de aire ) en lugar de las trampas (la versión 2 utiliza el termotanque como jarro de aire)

¿Qué sigue?

Si decides fabricarlo tu mismo

Selecciona el que te gustaría fabricar (están documentados paso a paso)

Si decides que no quieres hacerlo tu mismo, considera comprar uno además del beneficio del medio ambiente, se beneficia tu economía en el mediano plazo.

Autor: Emilio Alvarez Peimbert
Publicado originalmente el: 2012-03-08 20:11:15