Investigación de colectores

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 está documentada en )

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

8 respuestas a «Investigación de colectores»

  1. Hola Ángeles de nuevo por aquí.
    Que piensas de un colector en zigzag pero vertical. Podría funcionar quizás? y posiblemente con tubos de aluminio, escuche que disipa mejor el calor en el agua, tu que crees?

    1. Hola Johan, un colector en zigzag en vertical no funciona bien, y la razón es que se debe tener siempre un camino que las burbujas puedan recorrer para salir, si se acumulan, el agua se estanca y no hay circulación y por lo tanto el agua del termotanque no se calienta.
      Al poner un tubo vertical (como en el zigzag vertical) las burbujas tienden a subir y como llegan al a parte superior del mismo ahí se quedan estancadas.

      Respecto a si es mejor hacer un panel de tubos de cobre o de aluminio, podemos observar que el coeficiente de conductividad térmica del cobre es mayor que el del aluminio, por lo que por ese lado el cobre es mejor Wikipedia: Coeficiente de conductividad térmica por otro lado, al soldar aluminio es muy complicado evitar que tenga fugas, por lo que por practicidad también es mejor usar el cobre. Puede ser por otro lado que por costos convenga otro material aunque no sea muy eficiente. De los materiales sólo hay que evitar el fierro porque está relacionado con una bacteria llamada legionelosis que se transmite por asperción (como la regadera), y prospera en agua tibia y presencia de fierro. Y algunos plásticos que no hayan sido diseñados para transportar agua caliente (como el PVC, en ese caso es mejor el CPVC) ya que pueden generar dioxinas que son sustancias potencialmente cancerígenas, pero no hay mucha información al respecto.

      Seguimos en contacto,

      Angeles.

  2. Muchas gracias por compartir vuestros conocimientos.
    Quisiera hacer una consulta. Haceis referencia a las perforaciones realizadas en los tubos de 1″con ayuda de un punzón. Me gustaría conocer mejor esa técnica. La diferencia principal con la utilizacion de T’s es que, usando estas, hay una gran superficie de contacto entre las piezas a soldar. Haciedo el agujero con una broca de 1/2″, el contacto con el tubo pasante solo será en el espesor de la pared del tubo perforado. Usando el punzón mejora este contacto?. Como se logra?.
    Gracias anticipadas por su respuesta.

    1. Buenas noches,

      En las primeras versiones Emilio usó el punzón, te describo como funciona y en cuanto encuentre las fotos las pongo (estuve buscando en el Disco Duro de Emilio pero no las encontré, sólo la vi en un documento impreso).
      El punzón me lo quedé, por lo que le puedo tomar una foto.
      El punzón está hecho con un pedazo de 10 cm de varilla de 3/4 o 1 pulgada, la puso en un torno para darle la terminación de un cono truncado en la punta (en la punta tiene 5 mm aprox planos), con este punzon se martilla para abocardarlo un poco y poder poner ahí la soldadura.

      Después una persona le sugirió que podía hacer un agujero (1/16 más grande que el objetivo) y soldarlo directamente. Aunque puede parecer que la superficie de contacto es muy poca, no tuvo fugas por este motivo después de que lo hizo (y yo tampoco en los 4 páneles que tengo, dos de 2×1 mts y 2 de 50×50 cm).

      En un calentador solar que instalé, queríamos probar ponerle un termotanque de acero inoxidable para usarlo con un hidroneumático, por lo que mandé los páneles con un moflero para que los soldara con bronce, al ser una soldadura más fuerte se tiene aún menos riesgos de fuga, y soportaba sobradamente la presión del hidroneumático. (Al final no pusimos el termotanque de acero inoxidable porque salía muy caro).

      Espero te sea de utilidad la respuesta.

      Saludos

      Angeles.

  3. ¿por qué usar los extremos en 1″? La tubería de mi casa es en 1/2″. Hasta la alimentación del Calentador a Gas

    ¿es vital vertical? Horizontal sería de Ornato, como una Celosía (sin inclinación ni lámina atrás); hasta podría llevarla sobre dos muros a 90° así tomo el sol desde Oriente en la mañana, bajaría al mediodía y retomaría Noreste al atardecer.
    ¿necesito válvulas de alivio? ah, ya recuerdo, esta sección sólo es del colector. Uy, por eso no las veo aquí mmm pero tampoco las vi en la sección bypass ya conectadas al Calentador a Gas mmm quizá ahí tampoco es el sitio mmm revisaré con calma.

    El serpentín de manguera podría bien funcionar con tubo de cobre flexible.

    Felcitaciones por tan útil proyecto; sobre todo, por la decisión de continuar investigando y difundiendo la magnánima voluntad de Emilio qepd, quien mostró el ánimo de compartir el bien. Hábito en quienes nacimos en familias formadas por Padres con Valores, tales como: Haz el bien sin mirar a quien.

    1. Hola José,

      Me da gusto ver tantas pregunas que cuestionan, es básico para generar nuevo conocimiento.

      ¿por qué usar los extremos en 1″? La tubería de mi casa es en 1/2″. Hasta la alimentación del Calentador a Gas
      Hay dos razones, la primera para que sea factible, los travesaños son de 1/2 pulgada, para poder soldarlos a un tubo, éste requiere ser más grande, por eso es de 1 pulgada.
      La otra razón es que necesita recibir o alimentar el agua de todos los tubos de 1/2 pulgada por lo que requiere mayor capacidad para que no sea un cuello de botella.

      ¿es vital vertical? Horizontal sería de Ornato, como una Celosía (sin inclinación ni lámina atrás); hasta podría llevarla sobre dos muros a 90° así tomo el sol desde Oriente en la mañana, bajaría al mediodía y retomaría Noreste al atardecer.
      Sí es vital, y tiene que ver con la convexión (el agua caliente es más ligera y por lo tanto tiende a subir) si son tubos horizontales el agua caliente sube verticalmente en el tubo y ahí se quedaría sin subir al cabezal. La otra razón son las burbujas, cuando éstas se atoran son la causa número uno para que el agua del colector no circule, por ello el grosor mínimo de la tubería es de 1/2″ y los tubos están inclinados para que tengan salida. Respecto a la inclinación, está sugerida por la latitud para que reciba la mayor cantidad de rayos solares. Un colector con travesaños horizontales y en posición vertical podría funcionar si se forza la circulación, pero sí requiere caja de efecto invernadero, porque si no el aire enfriaría los tubos y funcionaría más como un enfriador (en el caso de la Ciudad de México).

      Las válvulas de alivio, no aparecen porque la propuesta está hecha para no usarlas, en lugar de válvulas se tienen jarros de aire (que son tubos que llegan hasta arriba del nivel máximo del agua y que permiten la salida de burbujas). En la versión 2 y 9 no se tiene un jarro de aire, porque el nivel máximo de agua del termotanque lo determina el flotador y tiene tapa que no está sellada y por ello tiene salida las burbujas. En la versión 1 sí se tiene porque el termotanque está sellado.

      El serpentín de manguera podría bien funcionar con tubo de cobre flexible.
      Sí, sí podría funcionar si se forza la circulación del agua, las versiones 6 y 7 utilizan ese principio.

      Muchas gracias, sí, el decía que esta página era su legado para la humanidad. Ahora que él ya no está, su legado continúa.

      Seguimos en contacto,

      Angeles

    1. Hola Antonio,

      Si utilizas travesaños de 1″ entonces los cabezales deben ser más grandes (1 1/2″) para que se puedan unir y dejar pasar el agua de todos los travesaños.
      En términos de física dado que la transferencia del calor se da mejor entre mayor sea la diferencia de temperatura utilizar tubos más gruesos lo hace más eficiente, pero el costo de los tubos aumenta significativamente por lo que la ganancia en eficiencia no se justifica la diferencia de precio, por ello dejó Emilio la sugerencia de 1/2″ para los travesaños y 1″ en los cabezales por costo-beneficio.

      Saludos!!!

      Angeles.

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