(A) Caja de aluminio zincalum liso en 0,35 [mm] predoblado de 170 x 94 x 15 [cm] Esta debe tener sus esquinas selladas con silicona y poseer aislación en todo su fondo y paredes (lana de vidrio 50 [mm] y poliestireno expandido (plumavit) de 20 [mm] respectivamente) a las cuales se coloca y une con cola fría una superficie reflectante (duralfoil) en la cara que da a la parrilla colectora. (B) Parrilla colectora de calor fabricada en PEBD (plansa) de ¾” de diámetro y

uniones para este material (conocidas como fittings) apretadas con abrazaderas metálicas y/o alambre. La parrilla va montada sobre una lámina de zincalum acanalado (C), uniendo ambos elementos con alambre. La parrilla completa va pintada con anticorrosivo negro (diluido al 10% en dos manos).

(D). Cubierta de material transparente para la parte superior de la caja. Se

puede usar vidrio, pero conviene usar policarbonato monolítico o policarbonato alveolar por precio y resistencia. Para este sistema se utilizará policarbonato alveolar en 4 [mm], el que se debe atornillar a la lata y sellar con silicona en los bordes.

(E). Estanque aproximadamente 120 litros de polietileno rígido con 2 entradas y

una salida de PEBD de ¾”. El exterior debe ir aislado con espuma picada, plumavit o ropa sintética y revestido con otro estanque de mayor diámetro (en este caso uno de 240 litros), otra opción es revestir el estanque con una caja hecha de madera. (F). Sistema de corte de agua hecho de un tubo de PVC sanitario de 110 [mm]

de diámetro por 35 [cm] de largo, se le ponen dos tapas y dentro va instalada una válvula de corte (tipo wáter). Éstas pueden ser: vertical por presión de columna de agua o vertical por corte con flotador. A esta válvula se le conecta la red de agua potable, y también se conecta este sistema al terminal inferior del estanque para llenarlo de agua a medida que la válvula entrega agua. Este recipiente debe ser instalado al mismo nivel que el nivel casi máximo del estanque.

RESUMEN DEL SISTEMA

1) CAJA DE ALUMINIO (1° alternativa) Materiales

• Plancha de zincalum 5V de 150[cm] de largo • Zincalum preformado de 5x15x5[cm]:

2 de 94[cm] de largo 2 de 170[cm] de largo

• Remaches tipo pop de 4x10[mm] • Silicona

Instrucciones: Construir la estructura rectangular con las planchas preformadas y colocar la plancha de zinc 5V por debajo de esta. Remachar esquinas y sellar todos orificios e imperfecciones con silicona para evitar posteriores pérdidas de calor. 1.1) ESTRUCTURA DE MADERA Le otorga estabilidad a la caja. Materiales:

• 5 Listones de madera cepillada de 2x1”: 2 trozos de 150[cm] de largo 3 trozos de 89[cm] de largo

• 6 Tornillos de madera 1½” Instrucciones: Cortar los listones a medida. Perforar la caja, colocar los listones dentro y atornillar (ver imagen).

CONSTRUCCIÓN DE COLECTOR SOLAR

1) CAJA DE ALUMINIO (2° alternativa) Materiales -Plancha de zincalum LISO DE 35 mm -Listones de 2”x 1” -Poliestireno Expandido -Tetrapack -Remaches - Corches - Clavos o tornillos. Instrucciones: a) Cortar 2 pedazos de 134 cm b) Colocar ambos pedazos recortados entrelapados 10 cm. c) Remachar ambas planchas por el medio con remaches pop. d) Marcar en todos los lados los 5 cm y 15 cm

correspondientes a los dobleces de los bordes de la caja.

e) Doblar los bordes por sector previamente marcados. f) Dejar una de las caras abierta para introducir con

facilidad la estructura de madera g) Elegir un lado para recortar aletas sobrantes y otro

para Doblar las aletas hacia dentro y remacharlas con tres remaches a los costados y dos para unir los lados entrelapados.

h) Construir con listones de 2” x1” la estructura del dibujo.

i) Introducir deslizando la estructura de madera por el lado previamente abierto y cerrar el lado al igual que en el paso 5 y 7.

2) AISLACIÓN CAJA Esta parte de la construcción resulta importantísima para mejorar la eficiencia en la transferencia calor, ya que mientras mejor aislada este la caja, mayor temperatura alcanzará el agua en el interior de los tubos. Materiales:

• Lana de vidrio 2 Trozos de 60x89[cm]. 2 Trozos de 12x89[cm].

• Poliestireno expandido (Plumavit) 2 Trozos de 10x150. 2 Trozos de 10x89.

• Barrera radiante para techos, papel reflectante (Duralfoil) o cajas tetrapack abierta.

• 3 junquillos de 1”x1”x89[cm]. • Claros o grapas

Instrucciones:

a) Cortar a medida la lana de vidrio o algún material aislante que soporte alta temperatura y colocarla si es posible a presión entre los espacios de la estructura de madera. b) Cortar los trozos de plumavit a medida envolviéndolos en papel reflectante. c) Colocar los 4 trozos en las caras laterales de la caja si es posible a presión, de manera que no existan posibles lugares de fuga de calor. d) Cubrir con el papel reflectante (Duralfoil) e) Clavar, engrapar o atornillar sobre el papel reflectante, los 3 junquillos que deben unirse a los travesaños de la primera estructura de madera. Comentario: El papel Duralfoil que suele ser costoso puede sustituirse abriendo y corcheteando envases de tetrapack. f) Abrir cajas de tetrapack y unirlas con corchetes generando una plancha para cubrir toda la superficie de poliestireno expandido. Colocarla del lado reflectante hacia arriba cubriendo TODO el plumavit a la vista. De no ser así, el plumavit se expondrá al sol pudiéndose quemar.

4) PARRILLA La parrilla o enrejado de tubos, cumple la función de transportar el calor desde la caja colectora al agua que se encuentra en el interior de los tubos. Materiales:

• 1 zincalum ondulado 135x85[cm] • Pintura negra anticorrosiva • 6 cortes de tubería PEBD (plansa) en ¾” de 134 [cm]. • 10 cortes de tubería PEBD (plansa) en ¾”de 12,3 [cm] aprox. • 12 Tes PEBD (plansa) en 25 [mm]. • 2 codos PEBD (plansa) en 25 [mm]. • Alambre 16 [mm] o abrazaderas. • Pistola de calor, soplete o agua caliente.

Instrucciones: a) Pintar con dos manos de pintura anticorrosiva negra un lado de la plancha de zincalum ondulada. b) Para unir los tubos a los fittings aplicar calor en los extremos de los tubos hasta que se ablande un poco el material; luego embutir los fittings, inmediatamente aprotar con una cámara de bicicleta para que tome la forma (ésta luego se retira). c) Apretar con abrazaderas metálicas o alambre de 16 [mm] para evitar filtraciones (en general usamos alambre por que las abrazadera aumentan bastante el costo). d) Dejar dos extremos abiertos uno para la entrada de agua fría y otro para la salida de agua caliente en extremos apuestos de la parrilla (ver figura), aquí se pondrá tubos de salida una vez instalada la parrilla en la caja. d) Montar la parrilla en la lámina de zincalum fijando con alambres los tubos a varios puntos para que tengan un buen contacto con la lata. Reparar filtraciones. e) Atornillar la lata en las zonas que topan sobre los listones de la caja. Importante: Revisar y reparar filtraciones en la parrilla después del paso d) y antes del e) , para ello puede llenarse con agua. Cuidar de mantener un dimensionamiento parejo de los tubos para que no existan filtraciones por tubos chuecos o mal puestos, lo mejor es probar con la lata que se va a usar cual es el tamaño ideal de los tubos.

5) ARMADO DE COLECTOR Materiales:

• Plancha de policarbonato • Tornillos de 1” con golillas.

Instrucciones: a) Perforar el lateral inferior de la caja para la entrada de agua fría y el lateral superior del otro extremo para la salida de agua caliente. (Como lo muestra la imagen) b) Cortar con la medida de la parte externa de la caja, la plancha de policarbonato, luego unir a la caja utilizando tornillos con golillas de 1”. c) Colocar silicona alrededor de las perforaciones con su respectivo tubo. Comentario: Existe la opción de colocar entre la caja y cubierta un separador de goma o burlete para mejorar el sellado y evitar el rompimiento de la cubierta. Las golillas se pueden hacer usando trocitos de lata. Debido que el pilicarbonato es un material delicado conviene ponerlo al finalizar la construcción del colector y estanque, incluso puede ponerse al momento de su instalación.

6) ESTANQUE ACUMULADOR Este elemento cumple la función de almacenar el agua caliente que se obtiene con el colector, por esto se encuentra aislado con el fin de lograr que se mantenga caliente el agua el mayor tiempo posible, finalmente para una protección general y mayor aislación del medio ambiente se introduce el estanque dentro de otro recipiente de mayor tamaño. Materiales: • Tambor polietileno rígido de 120 litros del tipo CITROVITA . (A) • Tambor polietileno rígido de 240 litros, que mantenga a lo menos 12 [cm].

de diámetro más que el anterior para poner aislante. (B) • Trozos de listón para apoyar estanque al fondo del tambor (2x2”). • Trozos de Plumavit de 5 cm de espesor para el fondo del tambor. • Forro de espuma, espuma picada, plumavit u otro buen material aislante. • (C) 3 terminal ¾”HI de plansa. • (D) 1 terminal ¾ HE de plansa • (E) Golilla de goma (O-Ring) o silicona. • (F) 3 Salidas de estanque de pvc. • Cinta de teflón (para unir cañerías con hilo) • Trozo de PEBD (plasa) de 40 [cm] para difusor Instrucciones: a) Cortar la parte superior del tambor de 240 litros en caso de que éste venga sin tapa. b) Colocar listones y material aislante (plumavit) en la base del tambor de mayor tamaño de manera pareja e introducir dentro de éste el de menor tamaño. c) Se recomienda marcar donde se harán las perforaciones en ambos tambores poniendo uno dentro del otro para obtener mayor precisión:

- Las 2 perforaciones superiores deben ubicarse a 2/3 aprox. de la altura total del estanque mas grande y separados 5 cm uno del otro. - La perforación inferior debe ubicarse bajo el tercio inferior del estanque.

d) Una vez marcados, ambos tambores, perforar cuidadosamente con el fin de quedar ubicadas en lados opuestos (ver figura). Esto facilitará la colocación de las terminales y posteriormente la conexión al colector. e) Lijar el contorno de los orificios para quitar virutas y mejorar la adherencia del anillo de goma sellante o silicona. f) Colocar las 3 salidas o uniones del estanque en las perforaciones junto con las golillas de goma, se recomiendo usar varias golilla para mejorar la adherencia (las golillas van por dentro del estanque). g) Colocar teflón en los hilos de la unión con sumo cuidado y limpieza con el objeto de evitar futuras filtraciones. Si es necesario un sellado extra, utilizar silicona transparente de buena calidad. h) Difusor: conectar dentro del estanque en la entrada inferior (colocándole una terminal HE), un tubo con varias perforaciones dirigidas hacia abajo, este elemento actuará como difusor del agua fría entrante, evitando la mezcla con el agua ya calentada, (ver dibujo). i) Colocar el estanque pequeño dentro del mayor. El espacio que queda entre ambos tambores debe ser rellenado con material aislante (espuma u otro). En caso de usar espuma, envolver primero el estanque pequeño antes de introducirlo en el mayor. Comentarios: Las dimensiones del recipiente contenedor exterior dependen directamente del tipo de tambor que se tenga como estanque, para este tipo de colector solar un estanque adecuado será entre 120-140 litros. Probar el estanque llenándolo una vez hecha todas las salidas (se pueden tapar temporalmente las salidas con tubos de plansa doblados). El tambor exterior se puede remplazar por una caja de madera igualmente aislada por dentro y tapada de manera eficiente.

7) TAPA EXTERIOR DEL ESTANQUE Materiales: • Lata de zincalum rectangular de 25x190 cm. • Plumavit • Remaches pop • Lona plástica impermeable

Instrucciones: a) Unir los extremos de la lata con remaches colocados de adentro hacia afuera para formar un cilindro, este cilindro debe calzar justo por fuera del estanque exterior (pruébelo). *es mejor remachar desde dentro del cilindro.* b) Hacer cortes verticales de 10 cm por el borde superior del cilindro espaciados cada 5 [cm] y doblar estas lenguas de lata hacia adentro (ver figura). c) Colocar plumavit de 5 cm como tapa interior asegurándose que quede bien ajustada. d) Envolver toda la tapa con la lona plástica. Comentarios: Lo que se propone aquí es una de las alternativas a realizar. Reciclando materiales impermeables como los afiches de candidatos, entre otros materiales a mano (madera, plástico, etc.) también se puede lograr una tapa adecuada teniendo en cuenta la funcionalidad de la misma: principio de aislación y protección del agua caliente del exterior.

8) SISTEMA DE CORTE DE AGUA Sistema necesario para regular la entrada de agua al estanque tal que rellene el estanque cuando se saque agua para el uso. Materiales:

• Un tubo de PVC sanitario de 11 [cm] de diámetro por 35 [cm] de

largo • 2 tapas PVC sanitario 11 [cm] • 1 válvula FLUIDMASTER de corte vertical (se usa en el estanque del

wáter) • 1 terminal plansa (PEBD) HI ¾” • 1 terminal plansa (PEBD) HE ¾” • Silicona • Pegamento para PVC

Instrucciones: a) Hacer dos perforaciones en una de las tapas de PVC. b) Colocar en una de las perforaciones la válvula FLUIDMASTER y en el otro orificio las terminales HI por dentro y HE por fuera (ver imagen) sellándolas con teflón o silicona. c) Hacer un pequeño orificio de 5 [mm] aprox. a la tapa superior para que pueda salir el aire. d) Pegar las tres partes de la caja cilíndrica con pegamento para PVC. e) Fabricar un sostenedor para el sistema de corte. Atornillarlo o pegarlo al costado del estanque cuidando que éste quede bien fijado. Puede hacerse con una plancha de aluminio (ingénieselas). Importante: Para aprovechar al máximo la capacidad del estanque acumulador el sistema de corte debe ubicarse tal que el flotador (cuando está en su posición más alta) coincida con el nivel de altura de agua máxima que se desea dentro del estanque. Tener especial cuidado en el sellado de las piezas para evitar futuras filtraciones.

9) MONTAJE COLECTOR Y ESTANQUE Materiales:

• Tubos de plansa, 6 [m] aprox. • 2 Tes plansa para ¾” • 2 Codos plansa para ¾” • 1 Terminal HE plansa ¾” • 1 Tapa tubería PVC HI para ¾” • Cinta teflón • Alambre 16 [mm] o abrazaderas • Pistola de calor, soplete o agua caliente • Aislante para tubería plansa ¾” de espuma, 6 [m] aprox • Papel metálico, suficiente para cubrir el aislante de la tubería

Instrucciones:

a) La salida inferior del colector (que además funciona como desagüe): Debe ser hecha con un tubo plansa de unos 15 [cm], luego conectada a una Te. Desde esta Te debe salir hacia abajo otro tubito de unos 10 [cm] conectado a un terminal HE que debe ser cerrado por la tapa HI de PVC para ¾” (usar teflón). La idea de esta tapa es poder vaciar completamente el sistema estanque-colector si eventualmente se necesita, ver figura.

b) La salida superior, por donde sale el agua caliente, debe ser hecha

con un tubito de 15 [cm] y un codo. Se debe adaptar dependiendo de la ducha del hogar (en pvc, cobre, adaptador de ¾” a ½” por ejemplo).

c) La salida inferior del estanque debe tener un tubito de 10 [cm] y

una Te, esta Te va conectada hacia arriba con el sistema de corte y hacia abajo con la salida inferior del colector (esta conexión se deja para el final).

d) El estanque tiene dos salidas superiores, la más baja debe tener un tubito de 10 [cm] de plansa conectada a un codo (este se conectará con la salida superior del colector.

e) Ahora faltan las conexiones estanque colector, antes debemos poner

tanto el colector como el estanque en sus posiciones definitivas. El colector debe orientarse hacia el norte y tener una inclinación de 30º aprox., a su vez el estanque debe estar situado “detrás” del colector (que no le haga sombra) y a una altura mayor que la parte superior del colector (recomendable que el estanque esté 35 cms más alto que el colector). Para lograr estas posiciones debemos construir estructuras de madera lo suficientemente firmes para soportar el peso del estanque lleno (~150 kilos!).

f) Se tienden las conexiones con plansa de ¾” entre la salida inferior del colector con la salida inferior del estanque (desde una Te a una Te) y desde la salida superior del colector a la salida del medio del estanque, no la más alta, sino la del medio (desde un codo a un codo).

g) La salida de más arriba será para el uso doméstico del agua caliente y su forma depende de cómo sea la red a la que hay que conectar, una posibilidad es sacar el agua con una tubería de plansa hasta justo antes de la ducha y desde ahí reducir a plansa ½’’ (usar pieza reductora de plansa) para conectar con las cañería de la ducha. Conviene en esta salida poner una llave de paso.

h) La entrada de agua desde la red doméstica al estanque se hace por medio del sistema de corte justo por la entrada de la válvula tipo water, conviene usar plansa de ½’’ y para ello hay que reducir la conexión que sale de la válvula.

i) Por último se forran todas las tuberías de plansa que estén al aire (salvo la que alimenta con agua de la red) con aislante de espuma, este aislante se degrada rápidamente a la intemperie por lo que conviene recubrirlo con papel metálico.

Importante: Para que el sistema funciones debe estar a exposición solar óptima TODO el día solar, por ello se debe evitar poner el colector bajo alguna sombra (por ejemplo árboles.) Todo el sistema colector-estanque debe situarse sobre el nivel del la ducha por lo tanto un buen lugar es el techo del baño. Es necesario poner el sistema lo más cerca de la ducha posible pues las pérdida de calor por transportar el agua desde el estanque hasta la ducha son importantes.

• Cuando el sistema está sin agua, cubrir el colector con alguna manta. De lo contrario el sol degradará las tuberías de plansa provocando filtraciones. Insistimos: ¡Por ningún motivo puede quedar el colector al sol sin agua!

• Limpiar la cubierta con un paño húmedo en forma periódica. El polvo que se acumula puede afectar drásticamente la eficiencia del colector.

• En condiciones óptimas se puede calentar aproximadamente 80 lt de

agua a 55° por cada [m2].

• La idea es almacenar agua caliente, y utilizarla durante la tarde o

noche. El agua puede permanecer caliente durante varias horas si el estanque efectivamente se encuentra aislado.

• Probar el agua caliente antes de ducharse ya que puede salir muy

caliente, sobre todo en verano.

• Para usar el agua la conexión a la ducha debe permitir la posibilidad de

mezclar con agua fría pues como ya dijimos el agua puede venir muy caliente.

*Todas las piezas y medidas pueden ser realizadas con otros

elementos. Los valores aquí entregados son solo referenciales a los equipos actualmente diseñados. Puede hacer cualquier cambio al diseño, manteniendo los principios básicos del calentamiento

de agua y su manutención.*

RECOMENDACIONES FINALES:

Entender los principios físicos permite tener un mayor cuidado en la confección de este diseño como también pensar en nuevos diseños o mejoras del mismo.

PRINCIPIOS FÍSICOS DEL COLECTOR

RADIACIÓN en el colector

- A mayor contacto entre la plancha de zinc ondulado y los tubos, mejor es la CONDUCCIÓN. Para logarlo eficientemente los tubos son amarrados a la plancha con alambres en varios puntos. -Los tubos reciben calor de la plancha y de la luz, y transmiten parte del calor al agua que está dentro de ellos por medio de CONDUCCIÓN. -Para entregar calor rápidamente al agua, es necesario un material que sea buen conductor. El cobre sería no sólo un excelente conductor térmico, sino que un material muy durable y resistente. El problema es que es caro, por eso usamos plansa, mucho más barato y conduce el calor lo suficientemente bien.

CONDUCCION en el colector

RADIACION Y REFLEXIÓN El papel reflectante permite que los rayos y ondas de radiación se reflejen y reboten en todo el área de la caja.

RADIACION la plancha de policarbonato es transparente para dejar entrar la mayor cantidad de luz, y de energía, al interior de la caja.

RADIACION La placa ondulada y los tubos se pintan de color negro para lograr una máxima absorción de la energía lumínica incidente.

El plumavit, la lana, tela en trozos, espuma de colchón y otros materiales son buenos aislantes porque retienen el aire, evitando que el aire circule y haga convección. Por eso se usan tanto en las paredes de la caja como en las paredes del estanque. Es importante que el aislante no deje espacios por donde pueda circular aire, es decir debe ponerse bien compacto. Y en el caso de la caja completa, no debe tener ningún orificio.

Evitando la CONVECCIÓN = AISLANTES

La cara transparente de la caja también aísla aunque en menor grado.

CONVECCIÓN en el sistema Colector-estanque = TERMOSIFÓN

Cuando el agua dentro de los tubos se calienta, se vuelve más "liviana" (o menos densa) que el agua más fría que está en el estanque y literalmente flota -se mueve hacia arriba-. Así, el agua caliente sube hasta la parte alta del estanque y el agua fría del fondo del estanque vuelve a llenarlo. La circulación de agua que se establece se llama termosifón, y es una forma de convección.

Esta es una lista tentativa de materiales, muchos de ellos pueden ser reemplazados por desechos reutilizables, como algunos aislantes (plumavit, telas, lanas), las cajas de tetrapack, trozos de madera dados de baja, planchas de techo estropeadas, entre otros. Los precios son solo referenciales, si encontraras lugares donde comprar más barato por favor ayúdanos dándonos el dato. (taller.solar.fech@gmail.com) Es importante destacar que muchos de los productos no se utilizan por completo, por lo que es conveniente organizarse para construir más de un calentador de agua y utilizar la mayor cantidad de materiales reutilizados para bajara aun más los costos. También cabe señalar que va a depender de la inclinación del techo y su altura para determinar los costos de los materiales para la instalación, considerando la estructura y los metros de tubos de pvc, fittings, entre otros elementos alternativos necesarios para las conexiones. * En Plásticos América hay buenos precios de uniones, salidas, PVC y válvulas (Sucursal San Camilo y 10 de Julio.Santiago) * En la comuna de Ñuñoa sobre Guillermo Mann, pasado Maratón hacia el Poniente existen locales de remate de bidones.

COTIZACIÓN