BIOCLIMÁTICA II Calentador solar casero CHACHILÍ
CÁTEDRA: ARQ. JHONNY MONTALVAN SILVA ALUMNOS: ADRIÁN PIZARRO PEREZ JEMIMA DARLETH ARIANA QUISPE A. LADY ESTEFANY VASQUEZ SILVA
ÍNDICE Presentación e Introducción ………………………… 1
Recomendaciones y conclusiones………………………… 31
Evolución de los calentadores solares……………… 2
Referencias bibliográficas ……………………………….. 32
Técnicas constructivas……………………….
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Artículo……………………………………..
4
Tesis……………………………………….. Presentación al proyecto…………………….
5 6
Materiales y Herramientas…………………..
7
Presupuesto…………………………….. …
8
Obtención de los materiales……….................
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Proceso de Construcción…………………… …..
10-12
Vistas 3D………………………… …………
13
Fallas y soluciones …….........................
14
Ajustes de termotanque……………………………..
15
Resultados en la mejora del termotanque………………. 16 Prueba de temperatura del agua 1………………….. 17 Pruebas de temperatura del agua 2 ………….
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Gráficos de pruebas de temperatura……………
19-23
Post e historia INSTAGRAM…………………... 24-30
INTRODUCCIÓN
El presente trabajo se realizó en la ciudad de Tarapoto, mediante el cuál se dará a conocer el proceso de armado de un calentador solar casero, con materiales de bajo costo para que esté al alcance todas las personas Teniendo como referencias a diferentes artículos y tesis encontrados, su proceso, su técnica, etc. También se mostrará los materiales que se utilizarán y el procedimiento que se realizó.
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HISTORIA Y EVOLUCIÓN DE LOS CALENTADORES SOLARES
HORACEDE SAUSSURE en 1867 inventó “la caja caliente” la cual consistía en una caja acristalada en la que entraban los rayos del sol y en el interior iba pintado de negro.
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Un pintor inglés llamado Benjamín Waddy Maughan presentó una patente para uno de los primeros calentadores de agua domésticos del mundo.
Alrededor de 1880 se fabricaron las primeras celdas fotovoltaicas de la luz visible, hechas de selenio.
En 1880, Ruud patentó el primer calentador de agua a gas con tanque de almacenamiento automático, marcando valor para llevar a la introducción de equipos de calefacción y aire acondicionado
En 1981 se patentó el primer calentador de agua “CLIMAX” DE LA MANO DE Clarence Kemp, el cual combinaba la caja caliente con tanques expuestos al sol. Este sistema evolucionó dentro de la historia de la energía solar.
En el año de 1998 se mejoró el calentador CLIMAX. Consistía en un depósito de 113 l y su mayor ventaja fue ir conectado al sistema de agua caliente convencional, el agua fría descendía por la tubería serpentín y después subía por una segunda cañería hasta la parte alta.
En 1931 Edwald decide impulsar al mercado los calentadores solares y tuvo pequeños cambios, su calentador metálico, la caja era de acero, y el tanque de hierro galvanizado, en vez de tubería de acero se utilizó una de cobre, y su diseño se llamó Dúplex.
Charles Greeley Abbott en 1936. El calentador solar de agua se hizo popular por este tiempo en Florida, California y otros lugares. El crecimiento fue alto cuando el bajó el costo del gas .
CALENTADORES SOLARES La energía termal del sol puede ser utilizada para calentar agua a temperaturas inferiores a los 100º C o para la calefacción de ambientes. El agua caliente para consumo doméstico ocupa el segundo puesto en el consumo de energía de una vivienda típica. El principal problema para que muchas viviendas no cuenten con este sistema es su alto valor inicial, ya que adquirir un calentador de agua comercial y luego instalarlo tiene un alto costo, algo que la mayoría de familias no puede pagar.
PANELES TERMOSOLARES CASEROS
PARTES DE UN CALENTADOR SOLAR CASERO Termotanque Reemplazado por: Tanques de metal y/o plástico, en ocasiones usando un aislante de papel o poliestireno. Estructura Reemplazado por: acero, aluminio, madera o cartón. Tuberías Tuberías de C-PVC, mangueras de polietileno, entre otros. Colector solar Botellas de PET, botellas de vidrio, latas. En muchas ocasiones pintadas de negro.
Tanque de plástico, estructura de aluminio, tubos de C-PVC y botellas PET.
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Tanque de plástico, estructura de aluminio, tubos de C-PVC negros para calentar el agua, panel de vidrio.
Estructura de madera, papel aluminio ayudar a calentar el agua, reutiliza y modifica el sistema de dispersión de calor de un refrigerador.
Otros materiales Papel aluminio, codos de PVC, pegamento, panel de vidrio o acrílico.
ARTÍCULO: Caracterización de un calentador solar de bajo costo y con materiales de fácil acceso CAMA ABSORBEDORA PROCESO
RECURSOS Y METODOLOGÍAS UTILIZADAS • • •
COMPUTADORA USO DE SOFTWARE CAD Y SKP RECURSO LITERRIO PARA EL FUNDAMENTO DEL DISEÑO POR COMPUTADORA
Proyecto orientado a familias en emergencia social que no cuentan con agua caliente en sus hogares, y que actualmente estas familias quemen leña o carbón en el interior de sus casas, afectando así la salud y el bienestar de ellas. Para ello se utilizará materiales de bajo costo que se pueden conseguir fácilmente. Hoy en día existen varios tipos de alternativas para calentar el agua, ya sea para el uso doméstico. La parrilla cuenta con 10 columnas de tubular. Además se pintó de color negro mate. Para aumentar la trasferencia de calor se armó la parrilla con botellas de PET de 600 ml. Por lo tanto se ha diseñado en La Universidad Tecnológica De San Juan Del Río, en el Área De Energías Renovables un prototipo en cual tiene el principio de un calentador solar, pero que usa materiales de fácil acceso y económicos. Este proyecto está directamente orientado para familias de escasos recursos que quieran agua caliente para realizar sus actividades diarias.
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MATERIALES Tubo C-PVC y sus accesorios de conexión. Botellas de PER de 600 ml Pintura en aerosol color negro mate Silicona Pegamento para C-PVC
Perforación para instalaciones de tubería
Perforaciones para aislamiento y conexión con el tanque interior
Aislamiento del taque
Verificación con agua de que no haya fugas
Tesis: Aprovechamiento De La Luz Solar En Calentadores De Agua Establecer criterios que permitan la construcción de una propuesta que generen explicaciones en el aula alrededor de procesos de transformación de la energía solar a térmica desde una perspectiva ambiental, donde se pueda reutilizar los materiales, de manera que se ayude al medio ambiente.
Definiciones Para Un Calentador SOLAR CASERO Los objetos negros que se ven en nuestro alrededor absorben la mayor cantidad de luz visible; el cuerpo negro ideal sería aquel que absorbiera y emitiera por igual en todas las longitudes de onda (García, 2018). En la región de Bogotá se puede apreciar que los meses de diciembre, enero y febrero las temperaturas son más altas. Entonces se puede inferir, por estos datos, que estos meses son los que el prototipo de calentador solar será, más eficiente, mientras que en los meses de abril, mayo y junio será menos eficiente.
Diseño Del Prototipo MATERIALES: 15 Botellas plásticas de 1.75 ml 5 Tubos de PVC de 1 pulgada, de 1 metro. 25 Latas de aluminio de gaseosa Recipiente de agua Codos de 1pulgada Papel de aluminio 10 metros Pegante PVC “del Docente a cargo” Tijeras y/o cúter. Base de 1 m x 1m, madera. Cajón Pintura negra Brocha Silicona Termómetro
Resultados y Conclusiones
Sus temperaturas de salida oscilan entre 30ºc a 50ºc. dependiendo el día y la hora, entre más cerca al medio día, tendrá una temperatura mayor, estos datos se recolectaron en el año 2019 a mediados de junio, siendo la misa cantidad de agua..
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Calentador solar Materiales a utilizar CHACHILÍ SOLAR
INTRODUCCIÓN AL PROYECTO
En el presente trabajo se dará a conocer el proceso con el cual se construyó un calentador solar casero, las herramientas, materiales con sus respectivos costos y los pasos que se siguieron para la realización del proyecto. También se mostrarán las pruebas que se tuvieron, los diferentes resultados que éstas dieron. Las fallas que se presentaron y las soluciones que le dimos a cada una de estas. Por último se darán las diferentes recomendaciones y conclusiones que se tuvieron al culminar este calentador solar casero.
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Materiales: 1) 50 Botellas de ½ litro. 2) Pegamento para tubos CPVC 3) 2 cilindros uno de 30l y 80l. 4) 8 tubos codos.
1) Taladro. 2) Silicona líquida. 3) Cutter.
5) 18 tubos de unión tee.
4) Brocas.
6) Tecnopor de ¾”.
5) Guantes de seguridad.
7) 5 tubos CPVC DE ½” DE 3 m. 8) Listones de madera. 9) Pintura negra . 10) Manguera. 11) Lijas. 12) Llave de paso de agua de ½” 13) Bolsa de pernos. 14) Termómetro.
15) Cinta gris. 16) 2 abrazaderas.
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Herramientas:
6) Sierra.
1) 50 Botellas de ½ litro.
…
2) Dos pegamentos para tubos CPVC.
S/. 43.80
3) 2 cilindros uno de 30l y 80l.
S/. 85.00
4) 8 tubos codos.
S/. 12.00
5) 18 tubos de unión tee.
S/. 38.00
6) 2 Tecnopor de ¾”.
S/. 14.00
7) 5 tubos CPVC DE ½” DE 3 m.
S/. 144.5
8) Listones de madera.
S/. 40.00
9) Pintura negra .
S/. 5.00
10) Manguera.
…
11) Lijas.
S/. 7.00
12) Dos llaves de paso de agua de ½”
S/. 50.00
13) Bolsa de pernos.
S/. 10.00
14) Termómetro.
S/. 25.00
15) Cinta gris.
S/. 10.00
16) 2 abrazaderas.
S/. 6.00
S/. 490.30
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Presupuesto total del calentador solar casero
Proyecto en Construcción CHACHILÍ SOLAR
Proceso de obtención de los materiales Botellas plásticas obsequiadas por el gerente Miguel Ángel Chávez Reátegui de la empresa “Manantial”
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Compra de materiales y herramientas que se necesitará para realizar el calentador solar casero.
Proceso de construcción de la cama absorbedora
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1. Corte y pulido a los tubos CPVC
3. Unión de las botellas de ½ litro con los tubos CPVC. También se colocaron las uniones tee con los tubos.
2. Prueba de colocación de botellas a los tubos CPVC
4. Pintado de botellas con la pintura negra, pegado de las mismas a los tubos con la silicona líquida.
Proceso de construcción del termo tanque
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1. Perforación a los cilindros para el ingreso y salida del agua.
3. Cortado del Tecnopor para llenar el espacio entre los dos cilindros.
2. Colocación de los cilindros
4. Se introdujo los tubos CPVC en los cilindros, en los cuales se almacenará el agua caliente.
Proceso de construcción de la base de madera 1. Compra de los listones por unidades.
3. Termino del armado de la base y colocación de el termotanque y la cama absorbedora.
2. Armado de la base con pernos donde será colocada la cama absorbedora.
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Planos
VISTA DERECHA EN PERSPECTIVA
VISTA AÉREA
1.30cm
VISTA IZQUIERDA EN PERSPECTIVA 1.10cm
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VISTA POSTERIOR
Fallas y soluciones CHACHILÍ SOLAR
FALLAS EN EL CALENTADOR SOLAR CASERO Al momento de almacenar el agua por los tubos se encontraron fugas de agua en los tanques. También nos dimos cuenta que el agua que contenían los termo tanques no preservaban su temperatura. Perdiendo 1°C cada 40 minutos.
SOLUCIONES EN EL CALENTADOR SOLAR CASERO La solución que se tomó en cuenta fue dejar secar el pegamento por más tiempo. Y para el caso de que la temperatura se mantenga, se colocó más tecnopor en el interior y se añadió cinta gris dentro del termotanque, manteniendo la temperatura por más tiempo.
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AJUSTES EN EL TERMOTANQUE 1. Se trituró y coloco el tecnopor de forma uniforme en la base de nuestro termo tanque.
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2. También se pegó por dentro del termo tanque cinta gris, para que ayude con el mejor aislamiento de la temperatura del agua.
Experimentación - Pruebas CHACHILÍ SOLAR
RESULTADOS DE LA MEJORA EN EL TERMOTANQUE
Antes:
Con el cambio en la forma del aislamiento y la adición de la cinta gris la temperatura del agua dentro del tanque se mantiene por más tiempo.
Perdida de temperatura antes del cambio: El tanque perdía en promedio 1°C cada 40 minutos.
42.0° 4:50 pm 41.0° 5:30 pm 39.8° 6:10 pm
Perdida de temperatura después del cambio: El tanque perdía en promedio 1°C cada 2 hora.
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45.0° 5:00 pm
44.5° 6:00 pm 44.1° 7:00 pm
Después:
PRUEBA DE TEMPERATURA DEL AGUA 1
Salida del agua mediante el caño
21 – 10 - 21
Volver a poner tecnopor al tanque
Salida del agua mediante el calentador
Hora: 4:02 p.m Botellas 33°Tubo ras del piso 31°Tubo superior 36°Tanque exterior 37°Tanque interior 46°Agua Hora: 4:50 p.m 42° Agua
Asegurar la manguera mediante abrazaderas
Hora: 5:50 p.m 39.1° Agua
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PRUEBA DE TEMPERATURA DEL AGUA 2
04 – 11 - 21 Hora: 10:30 a.m. 29° Tarapoto 35° Agua
Hora: 11:00 a.m. 29° Tarapoto 36° Agua
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Hora: 11:30 a.m. 29° Tarapoto 37° Agua
Tiempo: Parcialmente nublado Temperatura promedio: 29°C
Hora: 12:00m. 29° Tarapoto 38° Agua Hora: 12:30p.m. 29° Tarapoto 38° Agua
PRUEBAS DURANTE LA SEMANA 1
Medidas hechas con el nuevo termómetro.
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18 – 11 - 21
21 – 11 - 21
25 – 11 - 21
Tiempo: Lluvias dispersas
Tiempo: Lluvias dispersas
Tiempo: Lluvias dispersas
Temperatura promedio del agua: 29°C
Temperatura promedio del agua: 30°C
Temperatura promedio del agua: 28.5°C
Temperatura promedio del agua del calentador solar: 38°C
Temperatura promedio del agua del calentador solar: 40°C
Temperatura promedio del agua del calentador solar: 39°C
GRÁFICO DE TEMPERATURAS SEGÚN EL TIPO DE DÍA
49.5 39 36
38 35
33
20
33
29
27
T. del Agua T. Mínima Agua T. Máxima Agua T. Tarapoto
33
31
30
Nublado
Parcialmente nublado
Despejado
30 33 36 27
31 35 39 29
33 38 49.5 33
PRUEBAS DURANTE 24 HORAS
40
40
39 36
30
T. del Agua T. Mínima Agua T. Tarapoto
32
33
32
32
30
31
12:00h
18:00h
00:00h
06:00H
30 40 32
31 40 33
32 39 32
30 36 31
01 – 12 - 21
02 – 12 - 21
02 – 12 - 21
01 – 12 - 21
21
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GRÁFICO DE PRUEBA DE TEMPERATURAS PRUEBAS DURANTE 18 HORAS 38
32
30
T. del Agua T. salida del Agua T. Tarapoto
33
31
32
31 32
12:00h
18:00h
00:00h
30 38 32
31 38 33
32 31 32
08 – 12 - 21
09 – 12 - 21
08 – 12 - 21
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GRÁFICO DE PRUEBA DE TEMPERATURAS PRUEBAS DURANTE 24 HORAS 46
45
43
40
30
T. del Agua T. salida del Agua T. Tarapoto
23
32
31
33
32 32
28
30
12:00h
18:00h
00:00h
06:00h
30 40 32
31 46 33
32 45 32
28 43 30
14 – 12 - 21
14 – 12 - 21
15 – 12 - 21
15 – 12 - 21
Publicaciones CHACHILÍ SOLAR
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CONCLUSIONES • Luego de terminar y desarrollar nuestro calentador solar, podemos concluir que al realizar un calentador solar casero funcional y hecho a mano es posible; realizando el análisis de temperatura del agua dentro del calentadora solar, se obtuvo un resultado favorable perdiendo solo 4 grados centígrados en 12 horas.
• Se recomienda adicionar cinta gris en el interior del termo tanque para que ayude al mantenimiento de la temperatura del agua. Se recomienda hacer un estudio sobre el comportamiento del aislador que se utilizará en el calentador solar para no tener problemas con las perdidas de calor que puedan suceder en un futuro.
• Antes de las mejoras que se realizaron en el termo tanque se pudo observar que se perdía 1°C cada 40 min; pero después de las mejoras realizadas perdía 1°C cada 2 horas.
• Se recomienda pintar la mitad de las botellas de color negro para mejorar la conducción del calor dentro de ellas.
• El calentador solar presenta deficiencias en días nublados donde la temperatura es menor de 33°C. Pero cuando las temperaturas son superiores a 33°C el agua puede llegar a 49.5°C fácilmente.
• También se recomienda colocar en medio de los dos tanques el tecnopor triturado para mejor mantenimiento del agua dentro del termo tanque.
• Con los materiales que utilizamos el proyecto se puede hacer manualmente y con facilidad y en pocos días
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RECOMENDACIONES
• Se recomienda hacer un estudio sobre el comportamiento del aislador que se utilizará en el calentador solar para no tener problemas con las perdidas de calor que puedan suceder en un futuro.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Jesús, M.-, & Álvarez, S. –. (n.d.). Caracterización de un calentador solar de bajo costo y con materiales de fácil acceso. Ecorfan.Org. Retrieved December 9, 2021, from
(N.d.). Cormaplast.Pe. Retrieved December 9, 2021, from
E. A. P. (2014). TORIBIO RODRÍGUEZ DE MENDOZA DE AMAZONAS. Edu.Pe. Retrieved December 9, 2021, from http://repositorio.untrm.edu.pe/bitstream/handle/UNTRM/261/Eficiencia%20t%C3%A9rmica%20de%20un%20calent ador%20solar%20dom%C3%A9stico%20de%20agua%20hecho%20con%20botellas%20pl%C3%A1sticas%2C%20C hachapoyas-%20Amazonas%2C%202014.pdf?sequence=1&isAllowed=y
Link del artículo y videos
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