GUÍA DE AUTOCONSTRUCCIÓN DE PANELES SOLARES Criterios tecnicos para la autoconstrucción de paneles solares termicos en zonas rurales del Paramo Venezolano
con el patrocinio de CENDITEL – Nodo Merida incluye: Proyecto piloto realizado “Agua caliente desde el Sol” Proyecto a realizar “Solarizacion del Paramo Venezolano” curado por: Andrea Micangeli Fabrizio Rama Ignacio Pollini Carlo Tacconelli
2009
Prefacio
El desarrollo es un proceso de expansión de las libertades gozadas por los seres humanos y por esto tendría que tener ciertas características precisas: por ejemplo tender a la satisfacción de las necesidades primarias de cada individuo (nutrición, casa, salud, etc.), garantizar siempre la identidad de un pueblo y la justicia entre personas, ser endógeno y estar en armonía con la naturaleza; en pocas palabras ser sostenible. Por esta razón, la ciencia y la tecnología tendrían que servir, no como instrumentos de poder privado en las manos de pocos ricos globalizados, sino como vectores de derechos colectivos para los marginados y los excluidos. Esto implicaría dar la posibilidad a cada uno, de autoafirmarse en un proceso como parte de un cuerpo único: la Sociedad. La intención que se presenta con esta publicación, no es aquella de cambiar radicalmente las relaciones de poder que controlan la sociedad. ¡¡Cambiar el mundo es un trabajo difícil!!! Este documento intenta solo mostrar proyectos y compartir instrumentos de “autoconstrucción y autoafirmación” en comunidades pobres y aisladas, en condiciones de emergencia. Los colectores termosolares auto construidos para la producción de agua caliente, realizados en las comunidades andinas del Municipio Rangel, en el estado de Mérida, pueden entonces ser vistos como vehículos de libertades, colaboración y formación. Actualmente, el termino proyecto se ha convertido en algo de uso común para indicar el instrumento mediante el cual se organiza y se realiza concretamente una determinada idea de la realidad. Esta idea, sin embargo, tiene que ser impulsada por exigencias reales bien individualizadas y no por simple deseo de los organizadores. Las precedentes observaciones, que pueden parecer simples y obvias, son al contrario de fundamental importancia para la sostenibilidad del proyecto. Todos los buenos proyectos de hecho nacen de un detallado análisis de las necesidades reales de las comunidades con las cuales se entra en relación.
En nuestro caso, el estimulo, al efectuar una propuesta de autodeterminación tecnológica nació con la exigencia de encontrar una solución ambiental y tecnológicamente sostenible para mejorar las condiciones higiénicosanitarias de los pobladores del Páramo (en particular la de los niños). Además, para que la innovación tecnológica se difundiera fácilmente en el grupo destinatario, se pensó en utilizar la autoconstrucción como instrumento de libre circulación y participación, hacia una comunidad más consciente y horizontal.
Este documento es un testimonio que revela como el hombre es capaz de encontrarse a si mismo en la necesidad y que la respuesta constructiva a sus faltas mueve positivamente a las personas, les enseña a caminar juntos y pone en juego la creatividad y el ingenio. Los autores.
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Guía de autoconstrucción de paneles solares
INDICE Proyecto piloto: Agua Caliente desde el Sol……………………….….... 3 Ficha técnica Descripción del Proyecto Cuadro S.W.O.T Factores de sostenibilidad
1.
Introducción……………………………………………….….... 14
2.
Fundamentos de la tecnología…………………………....…… 17 2.1 La energía inagotable…………………………..........…. 17 2.2 El colector solar……………………………...........…...... 19 2.3 El tanque de acumulación...…………………...........…... 21 2.4 ¿Como funciona un circuito solar? ………......………... 24 2.5 Varias aplicaciones posibles…………………..…............ 28
3. Cálculos iniciales para diseñar un sistema térmico solar…….….. 30 4. Autoconstrucción…………………………………………….……... 33 Proyecto: Solarización del Páramo venezolano…………………...….. 47 Ficha técnica Descripción del Proyecto
Fuentes utilizadas y material sobre sistemas solares térmicos……..... 61 Agradecimientos………………………………………….............…….. 62 Presentación por CENDITEL ……………………..............…. 65
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Proyecto Piloto: Agua Caliente desde el Sol FICHA TÉCNICA Identificación General Del Proyecto
Nombre del proyecto
Agua caliente desde el Sol, por energía solar y renovable
Localización: Sector, Municipio, Estado.
Estado Mérida, Municipio Rangel, Sectores (Comunidades): Gavidia, Mocao, Mixteque, Mitivivó.
Productos a obtener con el desarrollo del proyecto:
1. Diseño de paneles solares para producción de agua caliente con materiales locales 2. Cursos de capacitación para autoconstrucción de paneles solares 3. 16 paneles solares autoconstruidos, instalados en la zonas del Páramo del Municipio Rangel 4. Apoyo técnico y conocimientos específicos sobre paneles solares del Departamento de la Universidad “La Sapienza” de Roma, (CIRPS: Centro Interuniversitario de Investigación sobre el Desarrollo Sostenible)
Duración (tiempo de ejecución):
5 meses a partir de 15 de noviembre 2008 hasta 15 de abril 2009 Alrededor de 18.000 (100%) Cooperativa Caribana CIRPS
Monto Total del Proyecto (Bs.F): Instituciones Cofinanciadoras:
Instituciones proponentes del proyecto: Población Beneficiaria (Nº de personas):
Cooperativa Caribana Beneficiarios directos: 6080 personas Beneficiarios indirectos: 1.755 (351 familias)
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ANTECEDENTES:
La Cooperativa Caribana no tiene experiencia directa preliminar sobre el tema, pero sus socios tienen una fuerte sensibilidad en temas sociales y ambientales y desde hace tiempo están elaborando propuestas de mejora de calidad de vida de las zonas rurales. El presente proyecto prevé la colaboración técnica y la asesoría especifica de un Departamento de la Universidad “Sapienza” de Roma, (CIRPS: Centro Interuniversitario de Investigación sobre el Desarrollo Sostenible) que desde hace 15 años estudian y promueven proyectos de sistemas de bajo impacto ambiental con el uso de paneles solares, fotovoltaicos, entre otros. Se prevé la asesoría específica de un profesor de dicha Universidad y unos pasantes de una Maestría, especializada en el tema. OBJETIVO GENERAL:
Contribuir a incrementar la calidad de vida de los pobladores del Páramo, a través del mejoramiento de los servicios de agua caliente, para uso domestico, a través de paneles solares auto construidos. OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
Objetivo específico 1: Un diseño de construcción de paneles solares autoconstruidos, con materiales locales de bajo costo.
Objetivo específico 2: Diseño, promoción y ejecución de un taller de autoconstrucción de paneles solares
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ACTIVIDADES POR CADA UNO DE LOS OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
Objetivo específico 1: Actividad 1: Conformar un equipo encargado de promover e investigar sobre el tema de paneles solares autoconstruidos Actividad 2: Analizar fuentes bibliográficas sobre el tema de paneles solares autoconstruidos Actividad 3: Analizar, en el mercado local, los materiales posiblemente utilizables y sus costos Actividad 4: Analizar los costos y beneficios de estos materiales Actividad 5: Diseñar un circuito de captación y circulación de agua caliente para el consumo domestico
Objetivo específico 2: Actividad 1: Diseñar un taller de autoconstrucción Actividad 2: Crear y construir un modelo en la sede de la Cooperativa Caribana en el Refugio de Montaña “Mitantí” en Mocao. Actividad 3: Promocionar la participación en talleres de autoconstrucción para la población del Páramo, en las comunidades seleccionadas. Actividad 4: Ejecutar 3 talleres de capacitación y elaboración de los paneles solares. Actividad 5: Monitorear y apoyar el proceso de instalación de los paneles solares en las casas de los participantes Actividad 6: Evaluar el impacto y los beneficios en las familias que están utilizando los paneles solares
BENEFICIARIOS:
Directos: Los 2025 participantes de los talleres de capacitación en cada comunidad. Se trata de 3 comunidades, con un total de 3 familias y 6080 personas involucradas en los talleres Indirectos: Todos los habitantes de las comunidades del Páramo del Municipio Rangel.
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IMPACTO ESPERADO:
a. ¿Qué problemática social y/o técnica específica pretende resolver el proyecto? Los problemas que se pretende resolver son: Contaminación ambiental, por el alto consumo y uso de leña y gas para calentar agua. 4. Problemas de salud causados por el agua fría (artritis en la manos, por ejemplo) y baja higiene personal e limpieza de las casa y los utensilios de cocina. 5. Costos elevados de uso de gas, leña y electricidad para calentar agua y aumento de la pobreza 3.
b. ¿Cómo contribuye el proyecto al logro de las metas relacionadas con la consolidación de una cultura nacional basada en el conocimiento libre? En el sector de la energía, el libre conocimiento se puede orientar hacia las energías renovables (sol, viento etc.) que se pueden desarrollar como medios energéticos alternativos. Una tecnología de bajo impacto, de bajos costos y con materiales locales, permite reforzar una cultura local de sostenibilidad y de empoderamiento de los campesinos de medios que pueden manejar y trasmitir en forma de conocimiento libre.
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CRONOGRAMA DE EJECUCIÓN:
Actividades
Tiempo de ejecución (meses) 1
Objetivo específico 1 X Actividad 1 X Actividad 2 X Actividad 3 X Actividad 4 Actividad 5 Objetivo especifico 2 Actividad 1 Actividad 2 Actividad 3 Actividad 4 Actividad 5 Actividad 6
2
3
4
X X X X X
X
X
X X X X
X X X X X X
5
No aplica
X X X X
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Variables de Ruptura
Iniciativa e inversiones del gobierno Venezolano y de las instituciones locales
Iniciativa e investimentos de las empresas locales
Participación y apoyo de figuras técnicas universitarias a la introducción de nuevas tecnologías
Strengths (Puntos de Fuerza) Mayor posibilidad de financiación Sensibilidad hacia las nuevas tecnologías y a las energías renovables
Sensibilidad hacia las nuevas tecnologías e energías renovables
Capacidad y conciencia practicas inmediatamen te a disposición
Weaknesses (Puntos de Debilidad)
Poca tendencia en apoyar proyectos piloto de desarrollo
Opportunities (Oportunidad)
Envolvimiento de las instituciones locales en proyectos de integración tecnológica y social
Threats (Riesgos) Disminución de la financiación inicialmente requerida al organismo financiador, también sucesiva a la fecha de aprobación del proyecto
Una escasa sensibilidad de la Poca gente sobre las experiencia en Difusión y oportunidades de el sector del comercializació desarrollar nuevas mercado local n de nuevas tecnologías tecnologías con podría llevar a Rendimiento ventaja para la una inversión no de servicios de economía local rentable en el baja calidad corto plazo
Dificultad de transferencia de la tecnología directamente a la población implicada
Participación operativa de estudiantes en pasantía provenientes de las universidades italianas y venezolanas
Resultados no esperados en la instalación de paneles solares podrían provocar desconfianza y falta de comprensión hacia las nuevas tecnologías
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Formación didáctica de la población local
Dificultad en encontrar Disponibilidad personas que de utensilios y tengan la herramientas necesaria necesarias para conciencia y la realización conocimientos de los técnicos para colectores participar a la realización
Posibilidad de brindar la gestión y el montaje de los implantes totalmente en las manos de los beneficiarios (autonomía tecnológica)
La insuficiente formación puede impedir la sostenibilidad social del proyecto
Integración de las comunidades locales en el estudio, instalación y aprovechamien to de la tecnología
Divulgación Dificultad en toda la organizativa comunidad de de los cursos y soluciones más de los apropiadas y laboratorios de económicas auto para calentar el construcción agua
Creación de un grupo de personas que puedan crear una red para difundir información sobre las energías alternativas
Si la tecnología es percibida como un “regalo” se corren riesgos de perder de vista la sostenibilidad ambiental, social y económica del proyecto
Cuadro S.W.O.T. del proyecto “Agua caliente desde el Sol”
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FACTORES DE SOSTENIBILIDAD DEL PROYECTO
1.
Apropiación de parte de los beneficiarios y Sostenibilidad futura. El grupoobjetivo, en la forma como fue pensado el proyecto, va a ser el protagonista principal de la fase de realización y apoderamiento de la tecnología. La preparación está dejada en manos de la Cooperativa Caribana, acompañada por técnicos locales que se ocupan de la logística y de la realización del laboratorio, y está dirigida en la parte técnica por el CIRPS de Roma. Los habitantes de las comunidades, por otro lado, participarán activamente en el curso y el laboratorio de autoconstrucción de paneles solares, lo cual les permite adquirir un conocimiento y una comprensión de la tecnología que después redundará en beneficio de ellos mismos, en cuanto utilización y mantenimiento. El grupo local resultó satisfecho del proyecto y de su realización entendiendo las potencialidades que la tecnología solar tiene en el mejoramiento de sus condiciones de vida y en la recualificación de sus comunidades.
2.
Política de sostenibilidad con las Instituciones. El gobierno, a través del organismo público Cenditel (Centro Nacional de Desarrollo e Investigación de la Tecnología) ha aprobado el proyecto y lo ha financiado, percibiendo sus fortalezas y potencialidades. A través de una reunión preliminar los promotores del proyecto (Cooperativa Caribana apoyada por expertos del CIRPS) han explicado a los responsables de la fundación Cenditel los tiempos y las modalidades de realización del proyecto. A continuación, estos responsables han participado en el primer laboratorio de autoconstrucción de los paneles solares en calidad de observadores y evaluadores. La evaluación final de Cenditel ha demostrado la gran valoración demostrada por los financiadores acerca del trabajo hecho en el taller y ha remarcado la fuerte participación del grupoobjetivo en las actividades de construcción, mostrando también la voluntad de un eventual refinanciamiento de la iniciativa en otras zonas del Páramo Venezolano.
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3. Tecnologia adecuada.
Una tecnología para ser considerada adecuada tiene que resultar orgánica a la sociedad que la recibe, no como un regalo, sino como un instrumento comprensible e imprescindible para su autoafirmación. Las tecnologías elegidas para este proyecto fueron conseguidas en el lugar mismo, evitando traerlas desde el exterior. Por el mismo motivo se trató de mantener bajos los costos de los materiales, tomando en consideración el nivel económico de las familias de la zona, de forma que ellas mismas pudiesen adquirirlos para auto construirse un panel solar en el futuro.
4.
Capacidad institucional de gestión y calidad de la formación. La autoridad de gestión del proyecto es la Cooperativa Caribana de Turismo responsable. Se vale, en la parte teórica y técnica, de la cooperación académica del CIRPS, organismo de la Universidad Sapienza de Roma que realiza, desde 1988, actividades de investigación, realización y difusión de conocimientos científicos, soluciones tecnológicas y métodos de trabajo que favorezcan el desarrollo sostenible. La seriedad y el empeño social de Caribana y los años de experiencia del CIRPS en el campo de la cooperación aseguran un desarrollo del proyecto pragmático y profesional y una calidad segura en la formación de personal técnico local.
5.
Protección del ambiente. El proyecto limita el gasto de leña y gas para usos domésticos. No presenta aspectos negativos para el ambiente, sino que contribuye a disminuir el deterioro ambiental local y a incrementar el aprovechamiento de los recursos naturales renovables, en una política de desarrollo local y nacional. Indirectamente, entonces, se trató de crear una pequeña conciencia ecológica en la población del Páramo en relación al uso de energías renovables y limpias para usos domésticos.
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6.
Igualdad hombresmujeres y Espíritu de cooperación. Parte de las herramientas empleadas fueron puestas a disposición de la comunidad por parte de operadores y técnicos locales que participaron en los talleres. Además el proyecto, muy vinculado a las necesidades de las comunidades (y en particular de las familias), beneficia de manera indistinta tanto a hombres como a mujeres. Se trató, en esta manera, de favorecer un clima de igualdad, participación y colaboración social, indispensable para el desarrollo orgánico de un país.
7.
Aspectos socioculturales. El proyecto, como anteriormente dicho, tuvo como objetivo mejorar las condiciones de vida de las familias rurales locales y desarrollar un clima de participación e igualdad. Sin embargo el efecto más inmediato será la disminución de los problemas sanitarios del grupoobjetivo relacionados con la falta de agua caliente (artritis y falta de higiene).
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8.
Viabilidad financiaría e económica. Durante la realización del proyecto se formaron técnicos locales y expertos que podrían pensar en auto organizarse y en emprender una pequeña realidad productiva en la comunidad o en el Municipio. Además, con el tiempo, el proyecto disminuirá los gastos reservados a la compra de combustible para calentar el agua. Esta condición se mantendrá en el tiempo, garantizando un uso adecuado de los colectores y una manutención periódica de todo el sistema.
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1. Introducción El uso de la energía solar en Venezuela está muy poco desarrollado, a pesar de las grandes potencialidades que el clima y la latitud le otorgan. Sobretodo, la latitud ofrece condiciones metereológicas muy buenas para la utilización de esta forma de energía. En Mérida, el valor de insolación está entre 1400 y 1800 kWh/mq por año (uno de los mas altos del mundo), por un número de horas de sol diarias que va de 5 a 10 según los días. Esta gran ventaja natural, puede contribuir a dar respuesta a la falta de agua caliente para el consumo privado, en las habitaciones de las comunidades agrícolas montañosas poco desarrolladas.
5 kWh de energía desde el sol cada día => 2,5 Kwh disponibles para calentar el agua en el colector solar = un calentador electrico de 1000W prendido continuamente por 2 horas y media
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En estas condiciones, un circuito solar auto construido permite cubrir el pequeño consumo de agua caliente necesario para el sustentamiento de una familia, o de ahorrar el 80100% de los gastos de energía para calentar el agua durante todo el año. De hecho, vista la ventaja de esta oportunidad que la tierra nos concede libremente, se necesita conocer la tecnología y manejar la técnica para poder aprovechar lo máximo de la energía solar. La autoconstrucción de los paneles solares permite la realización de un sistema para calentar el agua, sin gastos de dinero, sin emisiones de gases y productos químicos y de manera totalmente sostenible. En ese sentido es importante entender que la autoconstrucción, además de ser una práctica que Esquema de funcionamiento con circulación natural facilita el acceso a la tecnología por su economicidad, es una costumbre que estimula la autoorganización, la conciencia de los ciudadanos y la comprensión del sistema que se va a utilizar en todas sus partes. Para lograr los objetivos enumerados y afrontar las faltas de las familias mas pobres y aisladas nació el proyecto “Agua caliente desde el Sol” que prevé entre otras cosas la realización de varios talleres de formación sobre la tecnología solar dirigidos a la población de las comunidades de montaña. Se realizaron en los meses de noviembre y diciembre 2008, 3 talleres de autoconstrucción en una pequeña zona del Páramo venezolano cerca de Mucuchies (Mérida). Las comunidades rurales de montaña interesadas fueron Mitantì (panel construido en el Refugio de los vientos helados), Mixteque (instalación en la finca de Don Ramón) y Gavidia (colector dejado en la posada de Dulche y Rito), para un total de 4550 beneficiarios directos.
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Nuestro deseo como promotores y realizadores fue incluir en el proyecto más comunidades del Páramo, pero la falta de recursos suficientes en el financiamiento, nos impuso limitarnos solo a estas tres. Los talleres organizados en el proyecto se desarrollaron en 2 días, presentaron una parte teórica y una práctica, terminando con la creacióninstalación de un circuito solar térmico de 2 mq en un edificio civil y la distribución de atestados de participación. El intento en estas jornadas fue otorgar los conocimientos básicos de la tecnología y dar la posibilidad a cualquier ciudadano interesado en construirse su propio panel solar.
Teoría y funcionamiento de un panel solar térmico
Conocimientos básicos de elaboración, construcción e instalación de un colector solar
Realización del panel y del tanque de almacenamiento de agua
Para dejar a los participantes y a todos los demás una herencia del curso decidimos entonces escribir este manual técnico, donde hemos recogido informaciones, indicaciones, reglas y consejos para aprovechar de la mejor forma la riqueza térmica del sol. Mas adelante se estudiarán también esquemas básicos para la integración del sistema solar con el circuito hidráulico doméstico.
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2. Fundamentos de la tecnología
2.1 La energía inagotable El sol está constituido por una enorme bola del gases incandescentes que cada día, otorga una gran cantidad de calor y nos permite vivir, cultivar, etc. La parte del calor, es decir de energía, que incide contra la tierra cada día, alcanzaría para cubrir 10000 veces las necesidades de energía de todo el mundo. Pero esta gran cantidad de energía gratuita y limpia no está aprovechada de manera inteligente. Por esto es importante introducir la costumbre de usar lo que la tierra nos da, sin agotarla con nuestras necesidades, y empezar a producir energía limpia. Además, a diferencia de los otros países del mundo, Venezuela se encuentra cerca de la línea ecuatorial y por eso la cantidad de energía solar permanece constante todo el año en vez de tener un pico en verano, cuando hay menos necesidad de calor. Esta particularidad nos facilita en la fase del proyecto del colector y nos permite aprovechar la energía solar al máximo durante todo el año.
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Antes de pasar a estudiar las diferentes partes del un circuito solar es importante hablar del procedimiento con el cual los rayos solares calientan el panel y fijar los conceptos básicos.
El aire en nuestro alrededor funciona como una capa de filtración que desvía los rayos que llegan del sol, captando una parte y reflejando otra. Por eso es importante entender que la suma de los rayos que llegan a un plano orientado al azar, depende de la exposición y de la inclinación. Y es propio de los dos factores que depende el funcionamiento del colector solar, que aprovecha la radiación directa cotidiana para calentar el agua. Por eso el sistema no funciona cuando el cielo està nublado.
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2.2 El colector solar Vamos ahora a entrar en un colector solar para estudiarlo desde adentro. Un panel solar térmico transforma los rayos solares que llegan a la tierra en calor, trasmitiendo este último al agua, que pasa a los tubos en su interior. Está constituido por una parte absorbente y unos tubos de circulación interna, puestos en una caja de un material resistente cualquiera. En nuestra experiencia de Mérida se eligió madera tratada externamente con aceite quemado (para que resista mas), porque es mas económica y fácil de encontrar en la zona. Además la madera, respecto a otro material, garantiza al colector solar un aislamiento térmico superior.
La imagen nos muestra la estructura de un panel plano, tal como fue construido en las comunidades, el cual, tiene la función de absorber la energía solar y de transformarla en calor, sin permitir que salga de la estructura. En general, la parte absorbente está constituida por un metal, con buena conducción del calor (como el cobre o el aluminio) y con la capacidad de convertir lo más posible la radiación en calor. En el taller se utilizó lámina galvanizada porque es la más común y económica en el mercado local y, para los tubos, cobre de media pulgada.
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El buen contacto entre la parte absorbente y el fluido que pasa en los tubos (que llamaremos fluido termo vector), maximizando la zona de contacto, permite el pasaje de calor y el trasporte de éste, en el tanque, listo para ser utilizado. Para garantizar el contacto térmico adecuado generalmente se soldan las dos partes. Pero en nuestro caso (lámina galvanizada y tubos de cobre) no se pudo proceder de esta manera y se tuvo que remachar (utilizando unas agarraderas obtenidas de los recortes de la lámina galvanizada) el tubo sobre la lámina. Finalmente para asegurar el máximo absorbimiento posible se pinta de negro el colector realizado, para que la porción de radiación solar reflejada sea minima. Nótese que para mejorar todo el proceso, el panel, internamente aislado con fibra de vidrio, permanece también cerrado en el frente con una cobertura transparente (en nuestro caso vidrio de 6mm), que sirve para el pasaje de los rayos y para no desperdiciar el calor que se crea en el interior del panel. Este último concepto de aislamiento térmico es muy importante para el funcionamiento de un panel auto construido ya que no tiene la eficiencia certificada de un panel industrial.
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2.3 El tanque de acumulación Hemos visto que la parte absorbente en un colector solar es de primera importancia para el correcto funcionamiento de todo el sistema. Igual no tenemos que olvidar que existe también otro elemento de fundamental importancia, tal como el Acumulador. Esta parte sirve para solucionar el problema de la utilización del agua producida en la parte más calurosa del día. De hecho, el momento en el cual los rayos del sol calientan el colector, poniendo en movimiento el agua en los tubos en su interior y el tiempo en el cual alguien de la familia beneficiaria, quiere ducharse, por ejemplo, podrían no coincidir. De la diferencia temporal entre estos acontecimientos y de las necesidades diarias del usuario depende entonces el volumen del tanque de acumulación. El acumulador se ve como un balde de agua fria de consumo (de la red), calentandose mientras circula en el colector a traves de la radiación directa solar.
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Al subir la temperatura de una parte del agua se determina también una estratificación térmica en el tanque. La parte caliente del agua “flota” sobre la parte fría y esto sucede porque la densidad de la primera es siempre menor que la del agua fría. Gracias a este proceso se garantiza la circulación natural del fluido en los tubos del colector y se garantiza la elevada temperatura de la presa para el consumo (el punto donde se toma el agua caliente del tanque está puesto a la mitad de la altura del tanque y agarra agua en relación a la batiente). La acumulación del agua puede ser llevada a cabo de varias maneras: poniendo el tanque en presión, garantizando una parte de aire interno (batiente hídrica) que funciona como amortiguador de altas presiones o estoqueando el agua caliente que se va a consumir directamente en el panel. Por mayor seguridad y simplicidad en la realización, se eligió, en las instalaciones de nuestra experiencia venezolana, no construir un acumulador en presión (completamente lleno de agua y sujeto a la presión de la red de distribución local). De hecho, un tanque de este género tendría que ser de acero y tener una optima resistencia (como una bombona para el gas), además, el sistema no seria seguro con respecto a variaciones de presión determinadas por el aumento de temperatura y se tendría que poner un respiradero y una válvula de seguridad para que no explote. Para lograr este objetivo en el hoyo de llegada del agua de red, pusimos un flotante que, a través de una cabuya y una boya, cerraba la entrada del agua fría.
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El resultado fue un acumulador hecho con un pipote plástico cilíndrico de 150 litros, con cuatro agujeros de entrada/salida, tapado y cerrado con silicón, aislado con lana de vidrio e impermeabilizado con plástico negro. La altura de la batiente máxima fue fijada a 120 litros, con 30 litros dejados para el aire como caja de expansión. Sin embargo, en la construcción del sistema, el acumulador puede ser implementado con cualquier tanque, balde o pipote a disposición, hecho de cualquier material; lo único que hay que tener en cuenta en la elección, son algunas características que tienen que estar presentes para satisfacer un correcto funcionamiento:
Resistencia lateral a la presión del agua (determinada en nuestro caso solo por la altura de la batiente, pero en general, dependiente de la red de distribución) Cierre estaño con el exterior Resistencia al estrés térmico (el acumulador pasa todos los días de 20° a 60°C) Perfecto aislamiento térmico con el exterior
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Por todo lo expuesto hasta ahora se entiende
que, de los cuatros, el factor más importante de tener en cuenta para alcanzar un mejor rendimiento del sistema, es el último, o sea el perfecto aislamiento e impermeabilización del tanque respecto al exterior.
De hecho, si el sistema de aislamiento se moja pierde su capacidad de aislar, y si el tanque no resulta aislado, la diferencia térmica entre exterior e interior (respectivamente 65° y 10° 15°C), determina la pérdida de todo el calor acumulado. Resultado mas obvio de todo esto es que el agua de consumo resulta fría y el sistema no funciona correctamente.
2.4 ¿Como funciona un circuito solar? Un panel solar para calentar agua puede funcionar con una circulación hidráulica con bomba o con una circulación natural de los fluidos presentes en el sistema. En circuitos con bombas de circulación, el tanque puede encontrarse en cualquier lugar (casi siempre se instala en el interior de la habitación en la planta baja). La bomba se encarga de mandar el agua que se calienta en el panel al tanque y después a
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los usuarios. Son instalaciones mas caras, y consumen energía eléctrica auque resulte mas fácil diseñarlas. En instalaciones con circulación natural, por el contrario, el fluido termo vector se mueve en los tubos por la diferencia de densidad entre el fluido caliente y frío, sin poner energía de más y consumir electricidad.
Esquema de funcionamiento de un sistema a circulación natural (Fuente: Ambiente Italia)
En este caso, la posición de panel y del tanque depende de la gravedad: el panel tiene que estar siempre debajo del tanque, porque el fluido termo vector calientandose en los tubos, sube (resulta más liviano), acumulándose en el pipote. De la misma manera, el fluido en el tanque, enfriándose, va bajando y va a volver a entrar en el circuito del panel. Toda la estructura de tanque y panel, además, tiene que encontrarse en un lugar alto, para imprimir al agua la suficiente energía (presión) para llegar a la canilla de distribución.
Cada uno de los precedentes sistemas puede ser implementado a circuito simple o a circuito doble, en relación con la temperatura de la zona en la cual se instala el colector. De hecho si la temperatura del ambiente externo no baja nunca bajo los 0 grados (temperatura a la que se forma hielo) se puede utilizar el primer tipo, mientras que si hace suficiente frío para helar el agua en el interior de los tubos, se necesita prever una solución con doble circuito (si no está garantizada una salida para el aumento de volumen del agua helada).
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En los sistemas a circuito simple, el agua de consumo circula directamente en el panel y se almacena estratificándose en el tanque para ser utilizada. Por lo contrario, en un sistema doble, los tubos del panel forman un circuito cerrado, sin ningún contacto entre los fluidos del circuito solar (fluido termo vector que trasmite calor) y los del tanque de acumulación (agua de consumo). El colector en este caso está atravesado por una mezcla de agua y anticoagulante, que calentándose va a pasar (a través de un “Escambiador de calor” interno al acumulador), todo el calor obtenido en el panel, al agua en el tanque, que entonces queda calentándose inmóvil en el acumulador (el tanque lleno de agua) hasta ser utilizada. El Escambiador puede ser un tubo de cobre enrodado o un plano interpuesto entre los dos fluidos. Es importante en este caso, que los dos líquidos queden siempre divididos porque el anticoagulante puede resultar toxico y contamina el ambiente. Por ultimo, se pueden diferenciar los sistemas con acumulación integrada y aquellos con tanque de acumulación externo. Del segundo, ya hemos largamente discutido antes, hablando de los colectores instalados en Mérida. El sistema con acumulación integrada en el panel mismo, prevé por lo contrario que el agua fría permanezca en el colector y se vaya calendando, estratificando y estoqueando en el mismo en vez de utilizar un tanque externo.
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El problema podría estar en este caso, representado por el volumen de agua a disposición cuando quiera ducharme (el volumen de los tubos es muy escaso). Es por eso que no se utilizan, en este caso, para construir el colector unos tubos de cobre de ½”, sino que se construye la parte absorbente a través del contacto lateral entre perfiles de metal rectangulares (en general lamina galvanizada acero o aluminio) que disponen de una grande superfiz superior para la irradiación solar y un volumen interesante para estoquear agua.
Esquema de funcionamiento de un sistema con bomba de circulación (Fuente: Ambiente Italia)
Los sistemas que hemos construido en los talleres en las comunidades montañosas de Mucuchíes trabajarán a circuito simple, con circulación natural del fluido termo vector (en nuestro caso agua de consumo) y con tanque de acumulación externo para garantizar sencillez y sostenibilidad al circuito.
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2.5 Varias aplicaciones posibles Los paneles que se pueden construir o comprar hoy en el mercado, son sistemas seguros y garantizados, con un rendimiento cierto. La mayoría de estos vienen empleados con calefacción de agua sanitaria para uso en habitaciones privadas, donde el uso de agua caliente es menor y completamente fundamental. Son igualmente posibles diferentes usos de la tecnología, como la calefacción de vascas para la truchicultura o la lombricultura (está estudiado, por ejemplo, que si estos animales viven y permanecen en aguas tibias pueden hasta duplicar el ciclo reproductivo, creciendo mejor y más rápido), o la utilización del agua caliente en estructuras turísticas. En nuestra estadía latino americana tratamos de incrementar sobretodo el último ámbito aplicativo. De hecho, las grandes necesidades de agua caliente en las estructuras de turismo se relacionan muy bien con la enorme cantidad de energía solar disponible cada día. Además, la creciente conciencia ambiental y la demanda cada vez mayor de turismo verde y responsable, son factores de estimulo para el uso de tal tecnología en este sector.
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Por esta razón, el proyecto “Aguas Calientes desde el Sol” incluye toda una serie de realidades locales (tal como mucuposadas y pequeños productores agrícolas) que podrían conformar un interesante circuito de turismo realmente sostenible, lo cual permitiría a los extranjeros, conocer de verdad la parte norte de la cordillera andina, y a los nativos, mejorar sus estilos de vida y recalificar las comunidades de montaña aisladas. También se estudió el uso de los paneles solares en la agricultura que resulta por algunos cultivos muy interesante y económicamente rentable. En este sector, la tecnología solar se puede también usar para secar fruta y productos agrícolas, en genera, (como tabaco, cacao y leña) o para calentar los invernaderos.
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3 Cálculos iniciales para diseñar un sistema térmico solar Llegamos así a la parte más importante para cuantos quieran aprovechar de la tecnología construyendo un panel en sus casas. Sin embargo no vamos en este capitulo a desarrollar complejos cálculos y fórmulas para encontrar las dimensiones correctas del sistema; no sería útil y saldría de los objetivos que se impuso el manual. Vamos por lo contrario, a dar algunas indicaciones generales y algunas dimensiones estándar, útiles en esta fase del proyecto, para poder orientarse mejor. Todo los demás problemas se va a dejar al buen sentido común del usuario. Hay que anticipar que en todo el mundo, para diseñar un pequeño circuito domestico, se utilizan casi solo formulas estándares, elaboradas después de largos estudios empíricos. Pero la primera cosa que hay que calcular, es el consumo de agua caliente que se necesita en la habitación o en la familia, con lo cual, vamos a determinar, después de conocer la orientación del sitio, las dimensiones de todo el sistema. (tanque, panel, etc.). Además, antes de realizar una instalación es necesario verificar la factibilidad del proyecto y la posición del sitio (exposición a la luz, altura, temperatura). Todas estas características van a determinar el rendimiento del colector y por esta razón tienen que ser tomadas en cuenta desde el comienzo en el diseño del sistema. La exposición y el número de horas de luz diaria son importantes para saber cómo va a funcionar nuestro panel, cuanta agua va a producir diariamente y cuán factible es la posibilidad de hacer el colector más grande, si llega poca energía y no alcanza para calentarla suficientemente. La temperatura media externa por lo contrario, sirve para determinar la oportunidad de hacer un sistema a circuito simple o doble. Nos podríamos encontrar de hecho en un sitio, donde el sol calienta con luz directa solo un par de horas por día, por ejemplo un sitio muy sombreado, y esta condición nos impediría de realizar el sistema; o podría hacer demasiado frío en el año y ser necesario preveer mas colectores y un doble circuito, además de un perfecto aislamiento térmico del acumulador.
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Este estudio inicial de la zona resulta siempre muy importante porque nos ayuda a entender la posición y la exposición del sitio. Siguiendo siempre el buen sentido común del usuario, unas simples preguntas pueden ser útiles para verificar la posibilidad de hacer una instalación en la propia habitación: ¿Donde esta el sur y cuantas horas de sol tengo en el día? ¿El área del techo alcanza para contener el colector o tengo que ponerlo en otro sitio? ¿El techo va a alcanzar el peso del sistema y del acumulador o es mejor ponerlo en el piso? ¿Necesito más agua caliente en verano, en invierno o constante en todo el año? ¿En que momento del día necesito más el agua? ¿El lugar del panel está puesto en la sombra debido a algún árbol, edificio u otra cosa? ¿Que circuito hidráulico tengo en casa y que sistema utilizo en este momento para producir agua caliente para el consumo domestico? En Venezuela, en general, por la latitud del país y la exposición, la mejor orientación del panel es hacia el Sur, con una inclinación de la estructura que contiene el colector de 10°20° grados con respecto al plano horizontal. Como es obvio, cualquier objeto hacia el sur resulta ser el más expuesto a la luz de hecho, esta orientación garantiza un número máximo de horas diarias de sol. Si los paneles, siempre mirando hacia el sur, exponen un poco hacia el este, se generará un sistema que funciona mejor a la mañana; al revés, si se ponen los paneles un poco hacia el oeste, el circuito trabajará mejor y capturará mas energía en la tarde. Por lo general, si se quiere elegir también la inclinación del colector más adecuada, se puede calcular más o menos como la “latitud del sitio” +10°.
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Hemos entendido que el cálculo del área de los paneles, sobretodo en Venezuela, es una operación simple, porque las necesidades de agua y la energía solar se mantienen constantes a lo largo de todo el año. Por lo general, si no se dispone de las cantidades de agua consumidas por la familia, se puede considerar que las necesidades de agua caliente están alrededor de 2040 litros por persona al día. Por lo contrario si la estructura donde se monta el panel es una posada, un restaurante o un lugar que prepara almuerzos o cenas, se tienen que agregar diariamente 1020 litros por comida. Hablando del área del colector solar, estudios han mostrado que 1mq de panel auto construido produce en Venezuela, si la exposición es la mejor, 5070 litros de agua caliente (se entiende a 60°65°C) por día. Se pueden elegir las dimensiones preferidas para el colector, pero en general, la unidad base que se toma para los paneles es el módulo 2x1 m, o un valor múltiplo de este módulo, en relación a las necesidades de agua caliente. Como hemos visto antes, el tanque de almacenamiento sirve para utilizar el agua calentada en las horas de insolación, en otros momentos, también cuando no hay luz, a la tarde o a la noche. Más grande es el tanque más tiempo o más paneles se necesitan para calentarlo y más rápido se enfría. Almacenar más agua caliente permite quedar largos periodos sin sol y tener igualmente reserva de agua para ducharse, que pero permanecerá caliente solo si el aislamiento funciona bien. Tanques más pequeños, a su vez, conservan mejor el calor y se calientan más rápidos, el único problema es que se agotan más rápidamente. Se eligió, en el caso de los cursos del Páramo, la segunda tipología de acumuladores, más simples de construir y de usar. Para un correcto cálculo del volumen acumulado, se estima que el tanque tendría que contener alrededor de 6070 litros por mq de panel instalado (nosotros en el taller instalamos un panel de 2mq y un tanque de 120 litros). Se sabe por seguro, que la tercera parte de este volumen estará siempre lista y bien caliente para uso (a partir de las 12 del mediodía). Dimensionar un sistema nos permite entonces decidir sobre las medidas que deben tener los colectores, el tanque para el agua calentada y el circuito, teniendo bajo control, ya desde el diseño, todas las partes del panel y sus rendimientos.
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4 Autoconstrucción Nos resta ahora analizar en detalle el procedimiento para la autoconstrucción de paneles. Hemos entendido ya que para pasar del deseo de utilizar agua caliente producida con paneles solares, al momento en que nos duchamos, son necesarios varios pasos intermedios: 1.
Análisis preliminar del sistema hídrico, del sitio, del territorio y de las necesidades del utilizador.
2.
Proyecto del circuito solar con definición de las medidas de los paneles y de todos los demás componentes.
3.
Compra de los materiales y organización de las herramientas.
4.
Construcción de la caja del colector.
5.
Realización del sistema hídrico y de almacenamiento
6.
•
Preparación del tubo y de la lámina
•
Ensamblaje de la parte absorbente
•
Construcción del tanque
Ensamblaje de todo el sistema y puesta en función
7. Monitoreo y seguimiento puntual del funcionamiento del colector y del circuito A continuación se muestran los listados de las herramientas necesarias para el taller y la lista de los materiales con las correspondientes medidas, para realizar un panel de 2x1m con sistema de almacenamiento externo. Estos listados nos serán útiles, cuando vayamos a comprar todo el material antes de empezar la fase de autoconstrucción. Como se evidencia en los listados, el precio para cada instalación hecha es de 1500 Bs.F. mas o menos (no incluyendo sin embargo, los gastos para las herramientas).
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HERRAMIENTAS 1. Esmeril 2. Trompo 3. Soplete 4. Aros de goma Tornillos – Clavos 5. Dobla tubos 6. Remachadora 7. Serrucho para madera 8. Serrucho metálico 9. Taladro 10. Set de puntas para el taladro 11. Lima 12. Escoplo 13. Tijera para metal 14. Alicate 15. Extensión de cable con enchufes 16. Martillo de carpintero 17. Destornilladores 18. Cortatubos y Auyadora 19. Escuadra 20. Nivel 21. Metro 22. Marcadores negros 23. Set de llaves 24. Brocha
NOTAS
CANTIDAD 1 1 1 varias
para varias medidas
por madera y metal
de cruz y de paleta
se puede usar una vieja
25. DetergenteEspátula 26. EsponjaCepillo metálico 27. Guantes plásticos pares 28. Llave inglesa 29. Materiales varios de hidráulico y de carpintero
1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 varias 2 varios 1 1 1 1 varios 1 2
67 2
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MATERIALES PARA LA AUTO CONSTRUCCION
NOTAS
Tubo de cobre 1/2" (espesor 1mm) Lamina galvanizada calibre 22 1,4 x 2,1 m 24 Asfalto liquido o Esmalte color negro Paneles de aislamiento térmico 1,5x1m (fibra de vidrio) Panel de vidrio (6mm) 2x1 m Aislamiento térmico para 1,8m tuberías (neopren) Perfiles de fijación Angulo 6m (lamina) Partes Especiales (Flotante con 1/2" Boya) Nipples MM con copas de 1/2" bronce reducciones Flancer o Conectores spud a 1/2" Llave de chorro 1/2" Junta Dre de 1" a 1/2" Llave de paso 1/2" Impermeabilización del tanque 3x1m (plástico negro) Fondo caja en machambrado venta al metro (1cm) cuadro Borde de la caja de madera tablas 30x300 cm Manto asfáltico 3mm 2x1 m Tanque plástico con cierre 150 Lt (pipote) Parte estaña (tripas de gomas) 3x1800 cm Remaches 1/8 1/16 Agarraderas de lata recortes de lamina
N° COSTO COSTO TOTAL UNIDAD UNIDAD 15
15
225
Bs. F.
1
79
79
Bs. F.
1
25
25
Bs. F.
6
15
90
Bs. F.
2
90
180
Bs. F.
2
9
18
Bs. F.
6
reciclado
0
Bs. F.
1
59
59
Bs. F.
4
ver precio total
160
Bs. F.
1 1 1
15 25 25
15 25 25
Bs. F. Bs. F. Bs. F.
4
20
80
Bs. F.
2
35
70
Bs. F.
1 1
90 20
90 20
Bs. F. Bs. F.
1
140
140
Bs. F.
2 200 100
reciclado 0,1 0
0 20 0
Bs. F. Bs. F. Bs. F.
2
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Tornillos autorroscantes (drywall) Rollo de Teflón Teipe negro Cabuya Aceite quemado Silicon trasparente + pistola
de varias medidas
60
0,2
12
Bs. F.
para tratar la madera
1 2 3
10 7 reciclado 25
10 14 15 0 75
Bs. F. Bs. F. Bs. F. Bs. F. Bs. F.
TOTAL
1447
¡¡Ahora estamos listos para empezar la verdadera autoconstrucción!!
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Bs. F.
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Dividimos esta fase en tres momentos distintos. En cada uno de los cuales mostramos unas imágenes de los talleres realizados que pueden ser útiles para darse cuenta de las etapas y damos unas indicaciones generales para evitar errores.
Fase de Autoconstrucción 1 Construcción de la caja del colector
En esa fase hay que poner atención en juntar bien las distintas partes de madera, lo cual posibilita que quede lo más cerrado posible. Se puede utilizar para obtener este resultado también un poco de asfalto líquido o manto asfáltico.
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Importante: usar solo vites autorroscantes y no clavos para pegar las diferentes partes de madera. Poner además tiras de goma (tripas de neumáticos) a lo largo de las conexiones de diferentes tablas para que la caja resulte aislada.
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Practicar también un pequeño agujero en el borde bajo de la caja, para permitir al vapor que se forma por la humedad del aire al salir.
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Fase de Autoconstrucción 2 Realización del sistema hídrico, del circuito solar y del acumulador •
Preparación de tubo y lamina Es muy importante no doblar el tubo cuando tratamos de hacer las curvas del colector. Esto se obtiene utilizando el dobla tubos muy despacio y moviéndolos gradualmente mientras que se hace la curva.
La lámina va recortada con las medidas justas para entrar en la caja de madera (la medidas externas de la caja son 203x103 cm y las dimensiones internas 197x97 cm). Después, con los recortes de la lámina se pueden realizar las agarraderas necesarias para poner los remaches y pegar la lamina a los tubos.
•
Ensamblaje de la parte absorbente
Hay que poner mucha atención en el momento de juntar las dos partes (tubo y lámina) porque el contacto entre las dos, será lo que determinará el funcionamiento de todo el sistema. Hemos visto que el contacto tendría que ser continuo a lo largo de todo el tubo pero en nuestro caso no pudo ser así. Dado que tendremos solo contactos puntuales, será importante que estos contactos sean muchos y bien apretados.
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Es muy importante acordarse siempre antes de proceder con el trabajo de limpiar, desgrasar y secar bien el colector antes de pintarlo para que el asfalto pegue bien o, en caso de que se solden las diferentes partes, para que la barita de bronce solde bien. El asfalto líquido, usado para pintar de negro el colector, tiene que ser pasado lo más disparejo posible para reducir al mínimo la reflectividad de la superficie lisa y con ello la perdida de energía.
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•
Construcción de tanque y circuitos Esta fase es muy importante y delicada, sobretodo en la parte de conexión entre tanque y partes hidráulicas. De hecho cualquier error determinaria perdidas de fluido del circuito. Los agujeros hechos en el tanque plástico tienen que ser lo más precisos posibles con respecto a las conexiones usadas.
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El espacio entre el plástico y “los conectores spud” tiene que ser llenado de silicón térmico; es preciso esperar que este pegue, antes de proceder con el trabajo.
Algunos ejemplos de conexiones realizadas durante el taller
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TENER PENDIENTE QUE la lana de vidrio es irritante y tiene que ser manejada solo con guantes.
Tanto para el tanque como para los tubos, la coibentacion (aislamiento térmico) es muy importante.
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Fase de Autoconstrucción 3 Ensamblaje de todo el sistema y puesta en función
Prestar siempre la máxima atención cuando se maneja la lamina de vidrio, que tiene que encajar bien en el borde hecho con el trompo sobre la caja (200x100 cm).
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Cuando se pone el sistema en función se tiene que DESAIREAR bien el tanque, antes de cerrar la llave de salida del agua, para que no quede aire en el tubo de cobre del panel. Esto se obtiene, teniendo todas las salidas abiertas, mientras el sistema se llena de agua y cerrando la llave de salida alta (la que está destinada al agua caliente) solo cuando, desde ésta, empiece a salir agua.
Por ultimo, una vez puesto en funcionamiento el sistema, es importante preveer un plano regular de monitoreo del funcionamiento del colector y del circuito, para que el sistema solar implementado sigua funcionando, en el tiempo y siempre con los mismos rendimientos.
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Proyecto de Autoconstrucción de Paneles Solares Térmicos para el Desarrollo Social del Paramo Venezolano
FICHA TÉCNICA
Identificación General Del Proyecto Nombre del proyecto
Solarización del Páramo venezolano
Localización: Sector, Municipio, Estado.
Estado Mérida, Municipio Rangel, Sectores Interesados: todas las comunidades del Municipio
Productos a obtener con el desarrollo del proyecto:
1. Diseño de paneles solares para producción de agua caliente con materiales locales a bajo costo.
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2. Cursos de capacitación y talleres de autoconstrucción de paneles solares dirigidos a toda la población de las comunidades.
3. 420 paneles solares autoconstruidos, instalados en las zonas del Páramo del Municipio Rangel y monitoreados periódicamente.
4. 50300 personas de la comunidad del Páramo que se han formado sobre la tecnología solar directamente en los laboratorios desarrollados durante el proyecto.
5. 1580 personas con disponibilidad de agua caliente corriente, producida con tecnología ambientalmente y económicamente sostenible.
6. Estudio del territorio tramite GIS y determinación de los puntos de acceso del agua caliente a lo largo de los senderos de Trekking determinados de toda la zona del Páramo.
Financiamiento requerido (Euro) Duración (tiempo de ejecución): Instituciones proponentes del Proyecto:
Instituciones Participantes:
Población Beneficiaria (Nº de personas):
15.000 Euro 100.000 Euro 6 meses – 3 años CIRPS CIRPS Cooperativa Caribana Cátedra de Ingeniería de Sistemas (ULA)
6000 7000
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Las comunidades donde se realizó el proyecto piloto y se piensa realizar el proyecto de Solarización, tienen algunas características: zona de alta montaña (clima frío durante todo el año, a pesar de la buena insolación diaria), zonas rurales y en su mayorías conformadas por familias pobres. Pobreza y bajas temperaturas del ambiente son los factores que hacen que la mayoría de las familias utilice agua muy fría para los servicios domésticos. A causa de la pobreza rural de la zona y la falta de conocimientos tecnológicos, algunas familias no calientan de ninguna manera el agua, creando problemas de tipo sanitario (artritis en las manos, por ejemplo) y poca higiene en el ambiente y en el vestuario. Se ha comprobado además que el uso de agua caliente o tibia, mejoraría las condiciones higiénicas sobretodo en los niños y ancianos. Otras familias del Páramo por lo contrario, calientan el agua con gas o con leña, provocando dos tipos de problemas en el ambiente: la tala y desaparición de árboles por un lado y la contaminación ambiental por el otro, por las dispersiones en el ambiente de agentes contaminantes. Todo esto, sin considerar el gasto económico del combustible que estas familias tienen que soportar. Después de un proyecto piloto, financiado por la Fundación Venezolana CENDITEL, que trató de ofrecer una respuesta ambientalmente sostenible a la problemática del uso del agua fría en las casas para uso doméstico (sobretodo en la higiene personal), se quiere aprovechar aquella experiencia y los datos recogidos en ella, para realizar una verdadera “Solarización” del Páramo Venezolano. Se trata de un proyecto amplio y orgánico, dirigido a toda aquella serie de estructuras locales de gestión familiar, dedicadas al hospedaje de turistas responsables y ergo sostenibles, sin la intención de perder aquellas características particulares (costumbres, indumentarias, ritmo de vida) que los tienen unidos a su propia tierra. El proyecto intenta entonces dar una alternativa viable en términos ambientales y económicos a muchas familias proponiendo la construcción de paneles solares autoconstruidos para uso doméstico y turísticos (Posadas, Mucuposadas, etc.). Las ventajas ambiéntales son evidentes: se calcula que, en un año, un metro cuadrado de panel solar puede ahorrar hasta 100 KG de gas o de gasoil, disminuyendo la dispersión en la atmósfera de 315 Kg. de anhídrido carbónico, 600 gramos de anhídrido sulfuroso, 70 gramos de polvos.
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Las ventajas económicas permiten a las familias el tener acceso al agua caliente con costos cero (aparte de la inversión inicial), mejorando sus condiciones higiénico sanitarias y, por consiguiente, su calidad de vida. ANTECEDENTES:
Todos los entes que participarán al proyecto cuentan con la experiencia y la participación en el proyecto “AGUA CALIENTE DESDE EL SOL”, proyecto dirigido a la introducción de la tecnología solar térmica y la práctica de la autoconstrucción, en la zona rural montañosa de Mucuchíes, Mérida. En el proyecto piloto, recién concluido en diciembre del 2008, se llevó a cabo con éxito, la instalación de 3 paneles solares autoconstruidos con materiales locales a bajo costo, perfectamente operativos, que cada día otorgan aproximadamente 90 litros de agua a 65°C, además de la realización de 3 cursoslaboratorios de formación, de personal local y usuarios, sobre la tecnología y sobre la practica de la autoconstrucción. Este proyecto está llevando también la publicación oficial de un manual para una correcta autoconstrucción solar en situaciones de cooperación, y a la realización, en colaboración con la Facultad de Ingeniería de la Universidad de los Andes, de un artículo sobre la experiencia, en una importante revista internacional.
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OBJETIVO GENERAL:
Contribuir a incrementar la calidad de vida de los pobladores del Páramo, a través de la Cooperación ItaloVenezolana, en campo socio ambiental y con la contribución técnicocientífica de las Universidades. OBJETIVO ESPECÍFICO:
Formación y concientización de los habitantes del Páramo y desarrollo de servicios de agua caliente para uso doméstico en las comunidades aisladas, a través de la introducción de paneles solares auto construidos en talleres sociales, en una óptica de sostenibilidad ambiental y tecnológica. RESULTADOS ESPERADOS:
1.
Realización de 2 proyectos de colectores solares, uno por cada tipología implementada (acumulación integrada o con tanque de acumulación), autoconstruidos con materiales locales a bajo costo.
2. Proyecto, planificación, promoción y realización de 420 (en función del monto del financiamiento) cursoslaboratorios de autoconstrucción de paneles solares térmicos, con igual numero de colectores instalados, funcionando y constantemente monitoreados en las comunidades del Páramo y con aproximadamente 1520 personas involucradas en cada taller, que ejerzan como difusores y multiplicadores de la tecnología, en la propia comunidad.
3.
Mejoramiento de la carta topográfica de la zona, realizada en GIS, con la integración en los senderos de Trekking que entran en el circuito del turismo sostenible, de los puntos de acceso del agua caliente solar (Mucuposadas interesadas en el proyecto), con el objetivo de ser usada en la promoción e incentivación del turismo, realmente sostenible en la zona del Páramo.
4.
Instalación de 12 laboratorios fijos de autoconstrucción (uno por cada tipología instalada) en la zona del Páramo, que ejerzan como multiplicadores del acción del proyecto, ofreciendo asistencia técnica e instrumentos para la realización e instalación de paneles solares auto construidos en las diferentes comunidades.
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ACTIVIDADES NECESARIAS PARA LA OBTENCIÓN DE CADA RESULTADO:
1.
Realización de 2 proyectos de colectores solares, uno por cada tipología implementada (acumulación integrada o con tanque de acumulación), autoconstruidos con materiales locales a bajo costo. Actividad 1: Colaboración con un grupo de la Facultad de Ingeniería de la ULA (universidad de los Andes de Mérida) dirigido por el Prof. Alejandro Ochoa, encargado de promover e investigar in situ, acerca de los paneles solares autoconstruidos y mejorar el análisis de fuentes bibliográficas sobre el tema de las energías alternativas, ya identificadas y compiladas en el proyecto piloto en Mérida “Agua Caliente desde el Sol”. Actividad 2: Analizar, en el mercado local, la disponibilidad de los materiales necesarios para la autoconstrucción. Actividad 3: Analizar los costos y los beneficios de los materiales que se puedan encontrar en el lugar, sobre la base, también, de los datos reunidos en el proyecto piloto ya concluido. Actividad 4: Efectuar un estudio comparativo entre los diferentes sistemas solare posibles, para determinar el que resulta más adaptado al contexto, y analizar los costo/rendimientos de los varios sistemas utilizados. Actividad 5: Diseñar un circuito solar con un acumulo integrado totalmente autoconstruido, que tenga la capacidad de producir 100 litros de agua caliente por día. Actividad 6: Mejorar el proyecto piloto de un circuito solar de recepción y circulación del agua con acumulo externo (tanque) totalmente auto construido, en grado de producir para el utilizador alrededor de 100 litros de agua caliente cada día.
2. Proyecto, planificación, promoción y realización de 420 (en función del
monto del financiamiento) cursoslaboratorios de autoconstrucción de paneles solares térmicos, con igual número de colectores instalados, funcionantes y constantemente monitoreados en la comunidades del Páramo y con aproximadamente 1520 personas involucradas en cada taller, que ejerzan como difusores y multiplicadores de la tecnología en la propia comunidad.
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Actividad 1: Diseñar 420 (en función del presupuesto a disposición con el financiamiento) laboratorios de autoconstrucción de paneles solares, curados por el CIRPS (Centro Interuniversitario de Investigación para el Desarrollo Sostenible SAPIENZA de ROMA) Actividad 2: Adquisición de los instrumentos y de los materiales locales a bajo costo necesarios, en los vendedores seleccionados con un análisis previo. Actividad 3: Promover la participación en los laboratorios de la población del Páramo, con producción de material ilustrativo sobre el proyecto y con una actividad de sensibilización en las comunidadesobjetivo sobre el ahorro energético y las energías alternativas. Actividad 4: Realización e instalación de 2 panelesprototipo (con cisterna de acumulación y con acumulación integrada) de parte de los organizadores de los cursos/laboratorios y del personal técnico involucrado en el proyecto. Actividad 5: Con la participación de los técnicos locales, de los miembros organizativos, de los supervisores técnicos y de las familias beneficiarias, desarrollar cursos de formación y, en los sucesivos laboratorios de autoconstrucción, realizar e instalar los colectores solares de las familias objetivo (420 en función del financiamiento disponible). Actividad 6: Organización de una campaña de monitoreo periódico (liderada por la Cátedra de Ingeniería de los Sistemas de la Universidad de los Andes) para verificar el funcionamiento y rendimiento de las instalaciones puestas en función, además de efectuar estadísticas sobre los dos sistemas solares implementados en el proyecto. 3.
Mejoramiento de la carta topográfica de la zona, realizada en GIS, con la integración en los senderos de Trekking que entran en el circuito del turismo sostenible, de los puntos de acceso del agua caliente solar (Mucuposadas interesadas en el proyecto), con el objetivo de ser usada en la promoción e incentivación del turismo realmente sostenible en la zona del Páramo. Actividad 1: Encontrar una carta topográfica de la zona del Páramo con buena resolución.
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Actividad 2: Obtención de datos GPS en modalidad dinámica y estática de los senderos de Trekking y de las instalaciones solares puestas en función. Actividad 3: Elaboración de los datos juntados, en ambiente GIS. Actividad 4: Individuación y obtención de un software Gis con el cual trabajar. Actividad 5: Construcción de los mapas, bajo forma de layers temáticos, de la zona interesada por el proyecto. Actividad 6: Estampa, difusión y promoción del material obtenido.
4.
Instalación de 12 laboratorios fijos de autoconstrucción (uno por cada tipología de implante instalada) en la zona del Páramo que ejerzan como multiplicadores del acción del proyecto, ofreciendo asistencia técnica e instrumentos para la realización e instalación de paneles solares auto construidos en las diferentes comunidades. Actividad 1: Obtención del uso de una estructura para hospedar los laboratorios permanentes de autoconstrucción, el material y las herramientas.
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Actividad 2: Formación de personal técnico especializado (68 personas) que se encargue de la gestión de los laboratorios permanentes durante todo el año, funcionando como punto de apoyo para la construcción y de punto de compra de los materiales. Actividad 3: Compra de los instrumentos necesarios para el autoconstrucción, para dejar en los laboratorios a disposición de cuantos estén interesados a la tecnología solar. Actividad 4: Desarrollar una lista de materiales testeados, confiables y económicos para la realización de un modulo solar térmico 2x1m estándar. Actividad 5: Definición de un kit estándar adquirible en cada ocasión por los habitantes de la comunidad. Actividad 6: Formación de un grupo de compra que se encargue de adquirir el material que conforma el kit y de estoquearlo en el laboratorio permanente, para facilitar la instalación al interesado a la tecnología. Actividad coordinada in situ por la Cooperativa Caribana.
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FINANCIAMIENTO REQUERIDO
Se presentan entonces a las dos formulas de intervención en base al monto financiero:
Financiamiento
MINI SOLARIZACION DEL PARAMO 15.000 Euro
SOLARIZACION DEL PARAMO 100.000 Euro
Numero de misiones
3
6
Duración
6 meses
3 años
Comunidades interesadas
4 comunidades
El entero municipio Rangel
Numero de jornadas de autoconstrucción
4
20
4 instalaciones operativas y monitoreadas que ofrezcan diariamente 90 litros de agua a 65 °C
20 instalaciones monitoreadas y operativas que ofrezcan 90 litros de agua caliente por día a 65°C
Formula
Herencia del Proyecto
1 laboratorio de autoconstrucción permanente con personal cualificado
2 laboratorios de autoconstrucción permanentes con personal cualificado. Estudio GIS de la zona del Páramo, concretizado en una carta utilizable para la promoción y recualificación de la zona rural.
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BENEFICIARIOS:
Directos: Los 40200 participantes (en función del monto otorgado por las instituciones financiadoras) a los cursostalleres de calificación y los 20 100 personas que, además de participar en los talleres recibirán la instalación del colector en sus posadas u hogares. De hecho, se prevé la instalación de 420 paneles solares en comunidades aisladas del Municipio Rangel. Se trata de 420 comunidades, por un total de 420 familias y 20100 personas interesadas. Indirectos: Todos los habitantes de las comunidades del Municipio Rangel. Si se calcula que cada comunidad del Páramo está compuesta en promedio de 300400 personas, se llega a un total de 6000 beneficiarios más o menos.
ACTORES DEL PROYECTO:
Instituciones: CIRPS: Gestor y supervisor técnicocientífico. Cooperativa Caribana: Promotor local. Cátedra de Ingeniería de Sistemas (ULA): Colaboración académica y técnica local. Sujetos: Responsable en Italia: Andrea Micangeli Responsable local: Ignazio Pollini
IMPACTO ESPERADO SOBRE LAS COMUNIDADES LOCALES:
Los problemas que se quieren resolver son:
Problemas de salud causados por el agua fría (artritis en la manos, etc.) y baja higiene personal y limpieza de las casa.
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Gastos fijos elevados por el uso de gas, leña y electricidad para calentar el agua por el consumo doméstico y por consiguiente, aumento de la pobreza en las zonas rurales.
Contaminación ambiental por el alto consumo de leña y gas para calentar el agua.
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VALOR AGREGADO:
El proyecto en cuestión incluye varios ámbitos, favoreciendo la difusión de tecnologías sostenibles en contextos de necesidad y falta de tecnología. Los aspectos más notorios del proyecto son: se garantiza un sistema de calefacción del agua en los hogares que no lo poseen. se utiliza y se difunde la tecnología solar térmica.
se desarrolla la práctica de la autoconstrucción, como sistema de apropiación y compartimiento de las tecnologías en general. se desarrolla una conciencia del ahorro energético y de la sostenibilidad ambiental de la tecnología.
los gastos son mínimos porque la tecnología es muy económica y horizontal.
el proyecto prevé solo el uso de materiales locales, repetibles de manera simple.
viene garantizada una formación que calificaría al personal y a los usuarios locales. se crean en las comunidades, individuos que puedan difundir la tecnología en otras familias o aldeas en altura.
apoyo técnico y conocimientos específicos de calidad sobre paneles solares
otorgados por el CIRPS, Departamento de la Universidad “La Sapienza” de Roma.
se trabaja en un contexto de pobreza y necesidad social, con condiciones higiénico sanitarias aproximativas.
nos focalizamos sobretodo en la protección de las categorías sociales más débiles y con más necesidad de agua (ancianos y niños)
se trabaja para el desarrollo económico y social de una zona subdesarrollada de Venezuela.
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DETALLES DE LOS COSTOS:
GASTOS Personal técnico (colaboradores expatriados y personal local)
PROYECTO MINI SOLARIZACION 3.500
PROYECTO SOLARIZACION 15.000
Alojamiento y diarias del personal técnico
1.500
10.000
Instrumentos necesarios
3.000
20.000
Adquisición del material in situ
4.750
40.000
Costos indirectos % sobre el total Imprevistos % sobre el total
1.500 10% 750 5%
10.000 10% 5.000 5%
15.000 Euro
100.000 Euro
TOTAL
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Fuentes utilizadas y material sobre sistemas solares térmicos Cooperativa Kosmos Agua caliente desde el Sol: Paneles solares autoconstruidos. Manual de planificación y diseño Febrero 2004 Ambiente Italia, Arbeitsgemeinschaft Erneuerbare Energien Manuale per l’autocostruzione di collettori solari Febbraio 2001 Ambiente Italia Impianti solari termici: Manuale per la progettazione e costruzione Versione 2.0, Gennaio 2002 L’isola che c’è Presentazione: Il Solare Termico e l’Autocostruzione dei Collettori Solari – (http://www.lisolachece.org) Rete per l’autocostruzione del solare termico Presentazione: Impianti, finanziamenti e pratiche edilizie P. Di Marco – Presentazione: La utilizzazione dell’ energia solare –Dipartimento di Energetica, Università di Pisa R. Battisti, A. Corrado, A. Micangeli – Impianti solari termici: Acqua calda con l’energia solare – collana “Energie“, Franco Muzzio Editore, 2005 Fondazione IDIS – Solare termico: Guida per progettisti e installatori –Città della scienza e ISES ITALIA, 2004 Impianti solari termici: Manuale per la progettazione e la costruzione – Ambiente Italia, Maggio 2003 N. Grillo – Impianti termici alimentati da energia solare – Geva Edizioni S. Cimieri, R Lazzarin – La progettazione degli impianti solari – Franco Muzzio Editore, Padova 1982 J.A. Duffie, W.A. Beckman – L’energia solare nelle applicazioni termiche – Liguori Editore, Napoli 1978
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Agradecimientos Escribiendo esta guía, la memoria, como en un largo viaje, se llenó permanentemente de recuerdos, de instantes, de experiencias únicas que nos guiaron a través de infinitas palabras. De hecho, el corazón no se olvidó del sabor de la tierra venezolana, que como un “espejo” se vuelve a reflejar de nuevo, en nuestros ojos, vueltos ya a las ciudades italianas, pero nunca tan cerca de la linda cordillera andina, como en estos momentos.
En nuestra estadía en las comunidades del Páramo, pudimos redescubrir el ritmo natural de los acontecimientos de los días y de las semanas, tuvimos la posibilidad de “ver” y de “escuchar” la vida que pulsa en nuestro alrededor y entendimos al final, el significado de vivir en armonía con la tierra y la naturaleza.
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Por todo esto, queremos agradecer a los muchos habitantes de las comunidades del Municipio Rangel: los habitantes de Mucuchíes, Mocao, Mitivivó, Mixteque, Gavidia, que nos acompañaron y nos dedicaron algunos momentos de sus días, de sus existencias; gracias por haber compartido con nosotros la tranquilidad de una vida honesta y esencial, simple en los detalles y llena de momentos únicos. Queremos entonces en este momento, tener a nuestro lado a los compañeros de aventuras: Ignacio, Navor y Alejandro para abrazarlos y agradecerles por la extraordinaria disponibilidad y la firme confianza en el proyecto. Unas gracias sentidas van a todas las personas que, participando y contribuyendo con empeño y atención en los talleres, permitieron el logro de un sueño. Gracias también a los chicos del Servicio Civil Internacional, a José y a Ligia que nos ayudaron en los momentos difíciles y a todos los venezolanos y venezolanas que creyeron en nosotros.
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Agradecemos enormemente Marysol Carrero y Mercedes Mas para revisarnos nuestros trabajo y ayudarnos a darle forma. Finalmente queremos expresar nuestro agradecimiento a las asociaciones locales, Cooperativa Caribana y CENDITEL, que nos han permitido compartir problemas, expectativas, proyectos futuros y que han trabajado con nosotros con seriedad y profesionalidad. Seguramente de manera insuficiente, pero sincera, este volumen quiere entonces expresar un agradecimiento particular a todos aquellos que hayan elegido luchar por un mundo más justo y respetuoso de la dignidad humana, a todos los que buscan un equilibrio con la tierra que nos dá la vida, a todos los que creen en los derechos y las potencialidades humanas de los aislados y de los marginados. Gracias de corazón… Este documento fue redactado por: Ing. Fabrizio Rama Ing. Carlo Tacconelli Prof. Ing. Andrea Micangeli Ignacio Pollini
Contacto en Roma: Prof. Andrea Micangeli CIRPS TpAA (Tecnologías para la Autonomía y el Ambiente) "Sapienza" Universidad de Roma Vía Tommaso Grossi 6 00184 Roma Italy tel. +39.06 8745201 cel. +39.338.8153787 andrea.micangeli@uniroma1.it Contacto en Mérida: Cooperativa Caribana – Sector los Sausales, Vereda 2 Casa 08 Ignazio Pollini y Navor Balsa Correo: info@caribana.coop – cisvenezuela@gmail.com Cel: 0058/416/710.96.10 Tel: 0058/274/511.22.82 Web: www.caribana.coop Skipe: cooperativacaribana
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A seguir unas imágenes obtenidas desde la presentación conclusiva del proyecto que Caribana realizó por CENDITEL.
Asociació Asociación Cooperativa Caribana
Proyecto: Agua caliente desde el Sol por energí energía solar y renovable
Con el apoyo t écnico de Universidad de Roma Roma
Con el patrocinio de CENDI TEL – Nodo Mé Mérida
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Lavando con agua f ría del río
Lavando con agua caliente desde el panel solar!!! 66
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Objetivo General del Proyecto Proyecto Contribuir a incrementar la calidad de vida de los pobladores del Pá Páramo, a travé través del mej oramiento de los servicios de agua caliente, para uso domestico, a travé través de paneles solares autoconstruidos
Charla introductoria en Mocao – Ref ugio Mitantí
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Herramientas 68
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Preparando la base de madera
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Doblando el tubo de cobre
Base del panel completa 72
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Cenditel trabajando!!!
Cenditel trabaj ando!!! 73
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I nterno del tanque con f lotante
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Pintura negra para la base del panel 75
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Preparando el tanque de agua caliente
Material aislante para el tanque de agua caliente 76
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Cenditel supervisando!!!
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I nstalación completa!!!!
Manos trabaj ando!!!!
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Manos trabaj ando!!!!
Niña observando!!!!
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Niños observando!!!!
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Ref ugio Mitantí
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Todo instalado!!!!!!
Sale el agua!!!!
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Sueño
realizado!!!!
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Almorzando con vista a Mucuchies!
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Entrega certif icados
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Taller en Gavidia
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Últimos detalles nocturnos!!!!
Panel en Mitivivó!!!! 89
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“Turismo responsable” es apoyo a las comunidades
Gracias!!! Cuadro de texto
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