Manual de Fabricaci贸n de Calentadores de Agua con botellas PET Basado en el modelo del inventor Jos茅 Alcino Alano
Índice Introducción Fundamentos teóricos del funcionamiento del calentador solar…………………………………………………………………………………………………….Pag 3
Manual Paso 1:
Preparación de las Botellas PET recicladas………………………………………………………………………………………………………………………….Pag 3
Paso 2: Preparación de los Tetrabriks y latas de alumino ……………………………………………………………………………………………………………….Pag 4 Paso 3: Acoplamientos y uniones…………………………………………………………………………………………………………………………...…………………………….Pag 5 Paso 4: Corte y rosca de caños ......……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..….Pag 6 Paso 5: Pintura de caños y placas de aluminio y ensamble de caños con telgopor...…………………………………………………………….….Pag 7 Paso 6: Ensamble final del intercambiador ......……………………………………………………………………….……………………………………………….…….….Pag 8 Paso 7: Construcción del tanque acumulador de agua………..……………………………………………………………………………………………………….….Pag 10 Paso 10: Ensamble final del colector solar………………………………………………………………………..…………………………………………….........................Pag 11
Agradecimientos y contacto Agradecimientos……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..…………...........……………….Pag 12
Manual de Fabricación de Calentadores de Agua con botellas PET.
01
Introducción El presente manual tiene por objetivo enseñar a fabricar un calentador de agua solar utilizando materiales reciclados y de fácil adquisición en ferreterías, con herramientas de bajo costo que pueden encontrarse en cualquier hogar. Un calentador de agua solar utiliza la energía del sol para calentar agua, almacenarla en un tanque y luego disponer de la misma para usos como agua caliente sanitaria para higiene personal. Importante: el sistema no requiere de energía eléctrica. El manual está destinado a todo aquel que desee construir un calentador solar con fines educativos y uso personal para contribuir a disminuir el consumo de gas y leña para calentar agua. Lo incentivamos e invitamos a que pueda construirlo, mejorarlo y compartirlo con sus hijos y amigos!
Fundamentos teóricos y principio de funcionamiento El calefón solar consiste en un diseño similar al de los colectores solares planos, con la diferencia que se utilizan materiales de menor conductividad térmica (más ineficientes) y menor costo (fáciles de adquirir en cualquier ferretería). También se utilizan materiales reciclados como botellas PET, Pallets y Tetrabriks. El principio físico por el cual el sistema calienta el agua y la almacena en el tanque se llama “Termosifón” como puede apreciarse en el esquema a la derecha.
Explicación del efecto termosifónico Cuando el agua se calienta, se vuelve más liviana (ya que disminuye su densidad). De esta forma el agua caliente comienza a subir por los caños que se encuentren en la parte más alta del captador solar. Estos caños llegan hasta el tanque de agua. Por otra parte, el agua fría cuenta con mayor densidad, por lo tanto será mas pesada que el agua caliente, y ésta comenzará a bajar por los caños que se encuentren en la parte más baja del tanque de agua. El tanque de agua cuenta con una salida en su parte inferior, conectada al inferior de la superficie captadora de sol, por lo que este esquema de conexión genera un efecto de circulación natural del agua a medida que se va calentando, permitiendo que el agua caliente se almacene en el tanque de agua sin necesidad de contar con electricidad para alimentar una bomba que fuerce al agua a recircular.
Tanque acumulador
ACS Agua caliente
AFS Agua fria de red
Captador solar
Manual de Fabricación de Calentadores de Agua con botellas PET.
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Construcción del intercambiador de calor
¡Antes de comenzar!
A) Preparación de las botellas pet recicladas
Preparar 72 botellas PET de 1,5 lts y 48 de soda de 3 lts. Limpiar todas las botellas de restos de líquidos/suciedad y dejar secar. Quitar todo tipo de marcas y etiquetas. Quitar también las tapas.
Materiales
Herramientas
Son necesarias 72 botellas PET transparentes de 1,5 lts y 72 botellones de soda de 3 lts.
1
Tomar 48 sifones de soda y 48 botellas PET transparentes de 1,5 lts y cortarles base y pico. 9 cm
Trincheta o tijera, taladro eléctrico con broca de 1”.
2
Corte macho
Tomar 12 botellones de soda y 12 de 1,5 lts y cortarle la base en forma de hembra, y el pico desde la base (3 cm de diámetro). Tomar otros 12 botellones de soda y cortarles la base en forma de macho y el pico desde la base (3cm de diámetro). Tomar las 12 botellas restantes de 1,5 lts y cortarles el pico en forma de macho (9cm de diámetro) y perforar la base con un taladro con broca de 1”
Corte
10 cm hembra
11 cm
3 cm
Corte macho
11 cm
Corte hembra
Corte hembra
10 cm
9 cm
11,5 cm
3 cm
3 cm
11,5 cm Corte hembra
Corte macho
Corte macho
Producto final: 48 botellas de 1,5 lts y 48 botellones de soda sin pico y sin base.
Conector machohembra interno
X 48
Conector machohembra externo
X 48
*los cortes deben ser realizados en formato macho-hembra (el pico es macho y la base es hembra) y de esta forma se realizará el encastre entre botellas. Se utiliza el sistema macho-hembra con conexiones de arriba hacia abajo para evitar que entre tanto aire como agua de lluvia
Producto final:
Terminador superior externo
Terminador inferior externo
Terminador superior interno
Terminador inferior interno
X 12 X 12 X 12 X 12 Manual de Fabricación de Calentadores de Agua con botellas PET.
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1
Construcción del intercambiador de calor
¡Antes de comenzar!
B) Preparación de los tetrabriks y latas de alumino.
Preparar 50 tetrabriks del mismo tamaño (1 litro de leche) y 64 latas de alumino. Limpiar los tetrabriks y latas de restos de líquidos/suciedad y dejar secar.
Materiales
Herramientas Tijera, regla, lápiz o marcador. Son necesarios 28 tetrabriks y 64 latas de aluminio.
xxx
1
2
Desarmar el tetrapak despegando las puntas con cuidado. Realizar 3 cortes iguales como muestra el diagrama para obtener láminas de 8 x 30cm. 8cm
8cm
Cortar las puntas de las latas y estirar el aluminio en láminas de 8 x 20cm. Dejarlo prensado para que mantenga la forma rectangular plana. 8cm
30cm 20cm
Producto final:
84 láminas de tetrabriks de 8 x30 cm y 64 láminas de alunio de 8x20cm.
X 84
X 64 Manual de Fabricación de Calentadores de Agua con botellas PET.
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1
Construcción del intercambiador de calor Materiales
C) Acoplamiento y uniones
Herramientas
24 tes de 1 a ½”, 28 niples de 1”x 8cm, 6 niples de 1” x 1 cm, 12 uniones roscadas de ½” macho a hembra, 6 uniones dobles de 1” hembra a hembra, dos tapones de 1” y cinta de teflón.
1
Aplicación de teflón a las roscas Para evitar filtraciones entre las uniones, se aplican 15 vueltas de teflón a cada rosca. Se debe teflonar en sentido de las agujas del reloj viendo la rosca de frente como la regla de la mano derecha.
2
Acoplamienito de las uniones (roscar los acloples entre sí lo más fuerte hasta el final) Unir las tés con los niples utilizando la pico de loro para ayudar a roscar con fuerza.
Pinza pico de loro o similar.
3
Armar 4 módulos que contengan 6 tes y 6 niples. A dos de estos módulos, acoplarles las uniones dobles mh ½” en las bocas de ½” de las tes.
Teflonar todas las roscas de niples, uniones machos y tapones
Producto final:
Uniones acopladas entre sí.
No acoplar la unión doble hasta más adelante, donde será indicado en el instructivo.
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05
1
Construcción del intercambiador de calor
¡Atención!
D) Corte y rosca de los caños
Resulta muy importante que todos los caños tengan la longitud indicada y se corten con precisión.
Materiales
Herramientas
Cinta métrica, sierra, morsa y terraja de ½”y 1”.
15 metros de caño de ½”, 3 metros de caño de 1”
1
Medir con cinta métrica un caño de 1,16 m y otro de 1,40 m de longitud, en caños de 1”.
2
3
Cortar los caños de 1” y de ½” con la sierra y ayuda de la morsa.
Utilizando la terraja, realizar las roscas en ambos extremos de los caños (cada rosca con una profundidad de 1,5 cm), sujetar los caños con ayuda de la morsa para evitar que gire.
Repetir el procedimiento para marcar 12 caños de ½” de 1,16 m de longitud
Producto final:
12 caños de ½” de 1, 16 metros de longitud con rosca y dos caños de 1” de 1,16 y 1,40 metros de longitud con rosca.
1,16
”
1 M en
M 1,40
e
n 1”
1,16
/2”
1 M en
½” X 12 Manual de Fabricación de Calentadores de Agua con botellas PET.
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1
Construcción del intercambiador de calor Materiales
E) Pintura de caños, placas de aluminio y ensamble de placas de telgopor
Herramientas 72 precintos negros con protección UV, 84 placas de tetrabriks, 12 caños de 1/2”, 64 placas de aluminio, 12 placas de telgopor y pintura negro mate.
de ca Pla
o
min
alu
8 cm 108
cm
e ca d Pla
2 cm
por
o telg
Pincel y tijera/trincheta.
Preparación de la pintura: Se deben pintar las placas de aluminio y caños de negro para que absorban mayor cantidad de calor.
1
Pintado de placas de aluminio y caños Pintar las placas de aluminio de negro mate solamente en la superficie frontal. Repetir para los caños de ½”.
2
3
Acople de caños, tetrabriks y aluminio a placas de telgopor Ubicar 6 tetrabriks en la placa de telgopor (ubicar otros 6 en una segunda capa). Ubicar luego 1 capa de aluminio sobre los tetrabriks. Ubicar el caño sobre las placas de aluminio de forma que quede centrado sobre la placa, y que sobresalgan las puntas roscadas en los extremos del telgopor 4cm de cada lado. Utilizar 6 precintos alrededor del caño y el telgopor para fijar.
Preparado de las placas de telgopor Realizar una canaleta por el centro del telgopor de 2 cm de ancho y ½ cm de profundidad. Cortar una de las puntas de la placa en forma de flecha.
Producto final:
Caño de 1/2 precintado sobre su placa de telgopor, recubiertas por tetrabriks y aluminio.
X12 Manual de Fabricación de Calentadores de Agua con botellas PET.
07
1
Construcción del intercambiador de calor
¡Atención!
E) Ensamble final del intercambiador
Se debe disponer de los acoples y los caños. Los caños pintados de negro deberan tener sus roscas teflonadas con 15 vueltas.
Materiales
Herramientas
12 caños de 1/2” con su telgopor, 72+72 botellas PET cortadas, 2 módulos de acople, 2 codos de 1”, 2 caños de 1” con rosca, 1 union doble de 1” HH, 1 niple de 1”, 2 tapones, cinta de teflón y tubo aislante.
1
2
Colocar primero la botella de 1,5 lt perforada en su base a la base de cada caño de 1/2”. Luego colocar el botellón de soda (identificado como inferior exterior) en la base de cada caño sobre la botella de 1,5 lt. Luego enroscar cada caño de 1/2” al módulo de acople.
Pinza pico de loro (por si hiciera falta hacer fuerza)
Luego colocar 6 botellas de 1,5 lts por cada caño. Finalmente colocar por encima 4 recortes de soda sin pico ni base, y completar con el sifón de soda sin base y con pico cortado de 3cm.
Botella de 1,5 lt perforada en la base
La botella utilizada en la base debería ser el terminador inferior externo.
3
Una vez ensamblada la parrila de caños con botellas, se debe conectar el módulo de acople (también llamado manifold) a la parte superior de los caños de 1/2”.
Producto final: intercambiador de calor de 12 caños y 72 botellas ensamblado.
Es muy importante que este procedimiento se realice cuidadosamente ya que la mayor parte de las pérdidas surgen en estas conexiones.
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1
Construcción del intercambiador de calor
E) Ensamble final del intercambiador
Acople final Una vez ensamblado el intercambiador de calor, se procede a realizar la conexión del caño de 1” como muestra la imagen. Este caño transportará el agua fría del tanque hasta la parte inferior del conector, logrando su calentamiento progresivo a lo largo del día.
Salida de agua caliente
Cañería de agua fría
Producto final: intercambiador de calor completo.
Opcional Para un mejor rendimiento del intercambiador de calor, resulta conveniente aislar térmicamente con tubos aislantes de goma espuma recubierto con aluminio, todas las cañerias (tanto la cañeria de agua fría, como las tes y los acoples entre módulos).
En el lugar donde el aislante no pueda deslizarse, pude cortarse y sujetarse con precintos.
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Construcción del tanque acumulador de agua caliente
¡Atención!
A) Preparación del tanque
El tanque que se utilice para el agua caliente, debe estar limpo, desinfectado y nunca haber contenido sustancias químicas, tóxicas y/o peligrosas.
Materiales
Herramientas
Tanque plástico de 60 lts, 4 codos de 1”, 4 niples de 1”, 4 uniones dobles de 1” hembra a hembra, 6 niples de 1“, 4 acoples con estrías de 1 mm, 4 abrazaderas de 1”, cinta de teflón, pegamento para caños, 2 bridas de 1” y 3 de 1/2”, 1 codo de 1/2”, 1 niple de 5cm de 1/2”, 1 niple de 15cm de 1/2”, flotante mecánico, 1 colchón viejo de gomaespuma, y cinta de embalar.
1
Marcar con el lápiz cinco puntos para perforar el tanque: 1 de 1” en el lateral derecho superior 1 de 1” en el lateral derecho inferior 1 de 1/2” en el lateral izquierdo inferior 1 de 1/2” en el lateral izquierdo superior 1 de 1/2” en la tapa
1/2”
1”
2
Taladro con broca de 1” y de 1/2”, cinta métrica y pinza pico de loro.
Agregar las bridas en sus respectivas perforaciones aplicando una generosa cantidad de pasta selladora en las uniones. Apretar las bridas con fuerza y dejar secar.
El flotante mecánico deberá conectarse a esta brida
1/2”
1/2”
1
1”
Preparación de conexiones Para conectar el tanque con el intercambiador de calor, debemos fabricar dos acoples como la siguiente figura. Ambos acoples se arman con manguera flexible. La longitud de ambas se determina al ubicar el tanque de agua sobre su suporte y el intercambiador de calor. Para conectar los codos a las mangueras utilizamos el acople con estrías y una abrazadera para sujetar la manguera en ambos extremos. Consejo para mejorar el rendimiento Se recomienda cubrir la manguera flexible con aislante de goma espuma como se utilizó en el colector solar. Esto evita la pérdida de energía y mejora la eficiencia del colector.
Una vez seco el pegamento enroscar el flotante mecánico y verificar su correcto funcionamiento así como también realizar una prueba de llenado con agua para verificar que no existan pérdidas en el tanque.
Producto final: tanque de agua con las bridas colocadas y selladas, y ambas mangueras conectoras para interconectar el tanque y el intercambiador. Toma de aire del tanque
Ingreso de agua de reposisción
Entrada de agua caliente del colector
Salida de agua hacia la ducha Consejo para mejorar el rendimiento Para un mayor rendimiento del tanque de agua es mejor aislarlo térmicamente. Esto se logra envolviendo el tanque con un colchón viejo de goma espuma, y sujetándolo con suficiente cinta de embalar.
Salida de agua fría al colector
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Ensamble final del colector solar
¡Antes de comenzar!
Preparar el intercambiador de calor, el tanque y las mangueras que conectan el tanque con el intercambiador.
Materiales
Herramientas
Precintos.
Pinza pico de loro.
Toma de aire del tanque
Ubicar el tanque de agua completamente por encima del intercambiador de calor para favorecer la recircualción de la misma por el efecto termosifónico. Orientar el intercambiador de calor hacia el norte (en el hemisferio sur o viceversa), con una inclinación de 49° para la Ciudad de Buenos Aires (para otras ciudades deberá realizar la correción de acuerdo a su latitud).
Entrada de agua caliente del colector
Ingreso de agua de reposisción
Conectar la entrada de agua caliente y la salida de agua fría al intercambiador de calor. Conectar también la entrada de agua de reposición (que puede ser la red de agua o un mangrullo), y conectar la salida de agua caliente al uso que se le quiera dar.
Salida de agua caliente para uso domiciliario Salida de agua fría al colector
Llenar el tanque hasta que el flotante mecánico corte el ingreso de agua, y aguardar hasta que el sol caliente el agua!
Intercambiador de calor de botellas PET por efecto termosifónico
Producto final: colector solar con materiales reutilizados.
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Agradecimientos Sobre el manual
Agradecimientos especiales
El presente manual ha sido desarrollado por las organizaciones edu@mbiente y Fundación Energizar.
Agradecemos especialmente a las siguientes personas/instituciones que han apoyado o contribuido en pos de la realización de este manual.
El objetivo del mismo es promover la educación en energías renovables y sustentabilidad, a través de conceptos de reutilización de materiales y autofabricación de tecnologías de calentamiento de agua con el sol que puedan ser replicados con el apoyo de este instructivo gratuito y de libre acceso.
Jose Alcino Alano Agencia de Protección Ambiental de la Ciudad de Buenos Aires (APrA) STS Rosario Manos Sustentables Práctica Sustentable Estudio Intile & Rogers Plug-in Social Colectando Sol Anderson Letti Pablo Castaño Alana Fink Ximena Cabrera Romina Noel Campanelli Joel Roitvan Contino Martina Zamudio Jessica Kaminski Javier Corcuera Leonel Baldoni
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