martes, 5 de octubre de 2010

AUTOCONSTRUCCION DE TERMAS SOLARES CASERAS o CALENTADORES SOLARES DE AGUA (CSA)

Una alternativa de obtención de agua caliente para uso higiénico en zonas alto andinas es la autoconstrucción de terma solares caseras, donde con materiales de la zona y otros de fácil obtención podemos disponer de agua caliente para el aseo personal.
En las regiones alto andinas como es el caso del Cusco, en la provincia de Paruro, distrito Yaurisque 3300msnm, tuve la oportunidad de construir 3 calentadores solares de agua caseros con muy buenos resultados, los cuales confirman las bondades energéticas que nos brinda el sol y de las múltiples aplicaciones que podemos aprovechar de ello. Los 3 sistemas de CSA tienen el nombre de: tipo bolsa, parilla con tubos y tanque de almacenamiento ambos de PVC y, tanque compuesto (tanque negro dentro de una caja transparente).
CSA tubos de PVC
El calentamiento del agua en estos sistemas se da por termosifón o circulación natural, es decir, a medida que el agua se calienta pierde densidad y tiende a subir, es como si el agua fría empujara al agua caliente para que este se acumule en la parte superior y el agua fría en el interior ya sea del tanque o bolsa de dichos sistemas.
Las construcciones de estos sistemas no se hubiesen hecho realidad si no se contaba con el apoyo de la ONG CECADE-Centro de Capacitación para el Desarrollo ‘’Qosqo Yachay Wasi’’. Institución dedicada al apoyo de proyectos demostrativos usando Energías Renovables como es el caso de los invernaderos, termas solares, paneles fotovoltaicos, cocinas mejoradas a leña, biodigestores, cocinas solares, secadores solares, aerogeneradores, entre otros. Además, de dedicarse a la parte social como prioridad de cambio y desarrollo del campesino andino.

CSA tipo bolsa 50l
Materiales
§           Plástico de invernadero
§          2 niples
§          2 uniones de ½’’ con rosca
§          Un tapón de ½’’ con rosca
§          Un caño de ½’’
§         1m de tubo de PVC  ½’’
§         1 teflón
§          Papel periódico
§          Ichu o paja
§          ¼ pintura negra
§          2 codos PVC ½’’
§         Una ducha

Herramientas
Tijera
§       Una brocha 3’’
§       Terraja de PVC ½’’
§       Sierra de arco

Construcción
Este sistema se compone de una bolsa de 50l de capacidad confeccionada con plástico de invernadero  al cual se le hace dos agujeros de ½’’ a ambos lados o caras, uno para la entrada de agua fría de red y otro para la salida de agua caliente o de consumo. En ambos agujeros se colocan niples para evitar las fugas de agua.
 Accesorios para construccion de niples
 Niples caseros

Se pinta de  negro el lado de la bolsa por donde sale el agua caliente y que vendría hacer la base cuando esta con agua. Dicha bolsa ira dentro de una caja de madera de 1.20mx0.60mx0.15m el cual tiene una tapa de plástico con marco de madera (para aprovechar el efecto invernadero). Lo que se pretende acá es que la caja y tapa sean lo más hermético posible para evitar intercambios de aire considerables del interior con el exterior y viceversa. En la base de la caja se hace un agujero para la salida del agua caliente de la bolsa.
 Pintado de negro por una de sus caras
 CSA tipo bolsa con caja
En el interior de la caja, sobre toda la parte lateral, pegar papel de aluminio para aprovechar la radiación reflejada sobre la bolsa y apoyar aun mas al calentamiento del agua.



Funcionamiento
Se carga el sistema con agua de red a las 8:00am por la parte superior y se deja calentar libremente, en un día de cielo despejado el agua estará apta para ducharse a partir de las 2:00pm, agua por sobre los 30ºC.

CSA con colector tipo parrilla de tubos y tanque de PVC
Materiales
§  Tubos de PVC de ½’’
§  Tubo de PVC de 2’’
§  4 tapones de PVC  de 2’’
§  Una calamina metálica
§  Alambres
§  Pegamento
§  Pintura negra
§  Plástico de invernadero
§  Lana de vidrio
§  Bidón de PVC 70l
§  Ichu o paja
§  Tubo de PVC ½’’
§  Tubo de PVC hidro para agua caliente ½’’
§  2 reducciones de 2’’ a ½’’
§  Codos, uniones, uniones universales de PVC ½’’
§  Llave de paso
§  Ducha
§  Teflón
§  Niples
§  Una boya de tanque alto

Herramientas
§  Sierra de arco
§  Llave stilson
§  Alicate
§  Lima circular
§  Taladro de mano

Construcción
Cortamos 11 tubos de ½’’ de 2m cada uno y 2 tubos de 2’’ de 1m (tubos cabezales), en estos últimos con ayuda del taladro hacemos 11 agujeros de ½’’ separados  0.07m cada uno para luego afinar el agujero con la lima circular. Unimos a presión los 11 tubos a los tubos cabezales tal que se forme una parrilla, luego aseguramos con pegamento cada unión de tubos haciendo una especie de corona entre ellos (ver figura). Colocamos los tapones de 2’’ y las reducciones de 2’’ a ½’’ para la entrada de agua fría y la salida de agua caliente, aseguramos la calamina metálica a la parrilla de tubos pintando todo de negro y finalmente colocamos la parrilla en una caja de madera (ver figura). Como aislante térmico se coloca en el interior de la caja lana de vidrio para evitar perdida de calor por conducción.
 Tubos para la confeccion de la parrilla del colector

 Colector tipo parrilla

Para la construcción del tanque de almacenamiento de agua caliente, hacemos 4 agujeros de ½’’ al bidón de PVC, 2 en la parte baja a 4cm de la base (conexión entre el tanque y el colector), uno al centro del tanque a 40cm de la base (salida de agua de consumo) y uno 70cm de la base (entrada de agua de la red). Colocamos una boya  a la entrada de agua de red para controlar automáticamente el nivel de agua en el bidón.



 Conexiones internas

Cubrimos lateralmente el bidón con lana de vidrio para después colocarlo en una caja de madera. En el espacio entre la caja y el bidón colocamos ichu como aislante térmico para que no se pierda el calor por conducción ni convección. Forramos la caja con plástico al igual que el colector para evitar el deterioro de la madera por la lluvia.
 Caja-bidon aislado con lana de vidrio

 Ichu como aislante para evitar perdidas de calor 

Instalamos el sistema tanque colector para el cual hacemos uso de los tubos de PVC de ½’’ para agua fría y caliente tal como se muestra en la figura.
 CSA tubos de PVC 
Funcionamiento
Cargamos con agua de red el sistema a las 8:00am, a cielo despejado, a medida que se calienta el agua en el colector, este tiende a subir por una disminución de su densidad, y es como si el agua fría proveniente del tanque empujare el agua caliente del colector. Esta circulación natural del agua se dará hasta alcanzar el equilibrio térmico. A eso de las 4:00pm tendremos agua por encima de los 30ºC. Lo importante en este sistema es que el agua se mantiene caliente hasta el siguiente día, con pérdidas de temperatura de entre 8 a 10ºC, es decir, que en la mañana siguiente se puede contar con agua a 20ºC, muy por encima del agua de red que en estas zonas sale entre 7 a 11ºC.
Si no se utiliza el agua guardada, el agua se recalienta y puede llegar por encima de los 40ºC, esto quiere decir que para el día siguiente se tendrá agua por encima de los 30ºC.

CSA Compuesto
Este sistema es más sencillo, requiere de un bidón negro dentro de una caja de estructura metálica forrada con plástico de invernadero.
 Tanque 120l
 Caja del tanque

El tanque utilizado es de 120l de capacidad. Cargado el sistema a las 8:00am y a cielo despejado, a las 4pm tendremos agua por encima de los 20ºC.

CONCLUCIONES
Los 3 sistemas son una alternativa simple  de obtención de agua caliente para uso sanitario, son de autoconstrucción, los materiales son locales y otros de fácil acceso, y los resultados excelentes.
Si uno quiere darse un baño después del  medio día, tiene la opción en los sistemas tipo bolsa y compuesto, si por el contrario desea ducharse al día siguiente bien temprano, esta la opción del tipo parrilla.
Lo recomendable en estos sistemas por el tipo de materiales usados es una buena educación del usuario respecto al funcionamiento y mantenimiento. Para el sistema tipo bolsa, no se puede sobrecargar con agua porque debilitaría el sellado, y para el tipo parrilla, si no usamos el agua caliente, no dejar por más de un día que esta se recaliente. El tiempo de duración del sistema dependerá de lo mencionado anteriormente.
Otro uso del agua caliente es, lavar los utensilios de cocina, lavar ropa, etc.

OTROS MODELOS  DE CSA Caseros
Existe una variedad de CSA unos más eficientes que otros dependiendo esto del tipo de materiales usados para su construcción. Eso sí, el uso de cualquiera de ellos va garantizar el calentamiento de agua, como es el caso de una botella plástica llena con agua expuesta al sol, una manguera con agua en su interior, o el caso más simple de un balde con agua.




MODELOS COMERCIALES
Los CSA mas promocionados son el modelo placa plana que cuenta con un colector tipo parrilla de tubos de cobre, y el modelo de tubos de vacío, siendo estos últimos  los más eficientes.

6 comentarios:

  1. me interesa mucho el ingenio y la habilidad que usted tuvo para realizar el "CSA tipo bolsa 50l" me encantaria que sea un poco mas explícito en la descripción al momento de incorporar el niple a la bolsa y como hacer para q este sea resistente y no haya fugas, agradezco su prona respuesta..

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  2. Hola Claudia, los agujeros que realice en el plástico y empaquetaduras fue un tanto menor de 1/2" de diámetro para que se acoplen a presión sobre el niple (todo roscado de 4cm de largo y 1/2" de diámetro). La configuración del acople fue, unión-empaquetadura-plástico-empaquetadura-unión. La empaquetadura debe ser de 3mm de espesor, si es mas delgada colocar 2 o 3.

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  3. una pregunta sobre el CSA con colector tipo parrilla de tubos y tanque de PVC, veo que la entrada de agua fria en la que ponen la boya, queda en la parte de arriba y esto me confunde ya que segun entiendo de que el agua caliente se ocupa y se vacia el tambo, el agua fria comienza a entrar desde arriba y enfria toda el agua. ¿estoy en lo cierto? gracias por esta gran aportacion

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    1. Hola Justo,si, el agua fría ingresa por la parte superior pero, sobre dicha entrada por el interior del tanque se conecto una manguera que lleva el agua fría hasta su fondo, de esta manera se evita que el agua fría que ingresa entre en contacto directo con el agua caliente acumulada en la parte superior del tanque y rompa la estratificación.

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  4. Que interesante, deberian presentar estos sistemas a los fndos concursables del fincyt, facil los apoyan hay mucho dinero para innovacion

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