manual de fabricación de calentadores de agua con botellas pet

Manual de Fabricaciónde Calentadores de Agua

con botellas PETBasado en el modelo del inventor José Alcino Alano

IntroducciónFundamentos teóricos del funcionamiento del calentador solar…………………………………………………………………………………………………….Pag 3

ManualPaso 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 contactoAgradecimientos……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..…………...........……………….Pag 12

Índice

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 siste-ma 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 invita-mos 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 materia-les 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.


ACSAgua caliente

AFSAgua fria de red

Tanque acumulador

Captadorsolar

Construcción del intercambiador de calor A) Preparación de las botellas pet recicladas

1

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.¡Antes de comenzar!

Son necesarias 72 botellas

PET transparentes de 1,5 lts y 72 botellones de soda de 3 lts.

Trincheta o tijera, taladro eléctrico con broca de 1”.

Materiales Herramientas


Tomar 48 sifones de soda y 48 botellas PET transparentes de 1,5 lts y cortarles base y pico.

Producto final: 48 botellas de 1,5 lts y 48 botellones de soda sin pico y sin base.

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”

X 48 X 48X 12 X 12 X 12X 12

Producto final:

1 2

9 cm Corte macho

Corte macho

Corte macho

Terminador superior externo

Terminador superior interno

Terminador inferiorexterno

Terminador inferiorinterno

Corte macho

Conector macho-hembra interno

*los cortes deben ser realizados en formato macho-hembra (el pico es macho y la basees 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

Conector macho-hembra externo

Corte hembra

Corte hembra

Corte hembra Corte

hembra

10 cm

11 cm

11,5 cm

11 cm

3 cm

3 cm

11,5 cm

9 cm

10 cm

3 cm

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 siste-ma 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 invita-mos 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 materia-les 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 mas liviana (ya que disminuye su densidad). De esta forma el agua caliente comienza a subir por los caños que se encuentren en la parte mas 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 mas 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.


ACSAgua caliente

AFSAgua fria de red

Tanque acumulador

Captadorsolar

IntroducciónFundamentos teóricos del funcionamiento del calentador solar…………………………………………………………………………………………………….Pag 3

ManualPaso 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 contactoAgradecimientos……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..…………...........……………….Pag 12

Índice


Construcción del intercambiador de calor B) Preparación de los tetrabriks y latas de alumino.

1

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.¡Antes de comenzar!

Son necesarios 28 tetrabriks y 64 latas de aluminio.

Tijera, regla, lápiz o marcador.



Desarmar el tetrapak despe-gando las puntas con cuidado. Realizar 3cortes iguales como muestra el diagrama para obtener láminas de 8 x 30cm.

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.

X 64X 84

Producto final: 84 láminas de tetrabriks de 8 x30 cm y 64 láminas de alunio de 8x20cm.

1 2

xxx

8cm 8cm 8cm

20cm

30cm

Construcción del intercambiador de calor C) Acoplamiento y uniones

1

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.

Pinza pico de loro o similar.



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.

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.

Producto final: Uniones acopladas entre sí.

1

No acoplar la unión doble hasta más adelante, donde será indicado en el instructivo.

2 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.

3

Teflonar todas las roscas de niples, uniones machos y tapones

Construcción del intercambiador de calor D) Corte y rosca de los caños

1

Resulta muy importante que todos los caños tengan la longitud indicada y se corten con precisión.¡Atención!

15 metros de caño de ½”, 3 metros de caño de 1”

Cinta métrica, sierra, morsa y terraja de ½”y 1”.



Medir con cinta métrica un caño de 1,16 m y otro de 1,40 m de longitud, en caños de 1”.

Cortar los caños de 1” y de ½” con la sierra y ayuda de la morsa.

1

Repetir el procedimiento para marcar 12 caños de ½” de 1,16 m de longitud

2 Utilizando la terraja, realizar las roscas en ambos extre-mos de los caños (cada rosca con una profundidad de 1,5 cm), sujetar los caños con ayuda de la morsa para evitar que gire.

3

1,16 M en 1”

1,40 M en 1”1,16 M en 1/2”

½” X 12

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.

Construcción del intercambiador de calor E) Pintura de caños, placas de aluminio

y ensamble de placas de telgopor

1

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.

Pincel y tijera/trincheta.



Pintado de placas de aluminio y cañosPintar las placas de aluminio de negro mate solamente en la superficie frontal. Repetir para los caños de ½”.

Preparación de la pintura:Se deben pintar las placas de aluminio y caños de negro para que absorban mayor cantidad de calor.

Preparado de las placas de telgoporRealizar 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.

1

Acople de caños, tetrabriks y aluminio a placas de telgoporUbicar 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.

3

2

X12

Placa de alumino

Placa de telgopor

108 cm

8 cm

2 cm

Construcción del intercambiador de calor E) Ensamble final del intercambiador

1

Se debe disponer de los acoples y los caños. Los caños pintados de negro deberan tener sus roscas teflonadas con 15 vueltas.¡Atención!

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.

Pinza pico de loro (por si hiciera falta hacer fuerza)



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.

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.

Producto final: intercambiador de calor de 12 caños y 72 botellas ensamblado.

1

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”.

Es muy importante que este procedimiento se realice cuidadosamente ya que la mayor parte de las pérdidas surgen en estas conexiones.

3

2

Botella de 1,5 lt perforada en la base

La botella utilizadaen la base debería ser el terminador inferior externo.

Construcción del intercambiador de calor E) Ensamble final del intercambiador

1


Producto final: intercambiador de calor completo.

Acople finalUna 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

Para un mejor rendimiento del intercambiador de calor, resulta conveniente aislar térmicamen-te 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).

Opcional

En el lugar donde el aislante no pueda deslizarse, pude cortarse y sujetarse con precintos.

Cañería de agua fría

Construcción del tanque acumulador de agua caliente A) Preparación del tanque

4

El tanque que se utilice para el agua caliente, debe estar limpo, desinfectado y nunca haber contenido sustancias químicas, tóxicas y/o peligrosas.¡Atención!

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.

Taladro con broca de 1” y de 1/2”, cinta métrica y pinza pico de loro.



Marcar con el lápiz cinco puntos para perforar el tanque:1 de 1” en el lateral derecho superior1 de 1” en el lateral derecho inferior1 de 1/2” en el lateral izquierdo inferior1 de 1/2” en el lateral izquierdo superior1 de 1/2” en la tapa

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.

Producto final: tanque de agua con las bridas colocadas y selladas, y ambas mangueras conectoras para interconectar el tanque y el intercambiador.

1

1

2

1”

1”1/2”

1/2”

1/2”

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.

El flotante mecánico deberáconectarse a esta brida

Preparación de conexionesPara 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 rendimientoSe 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.

Consejo para mejorar el rendimientoPara 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.

Ingreso de agua de reposisción

Toma de aire del tanque

Entrada de agua caliente del colector

Salida de aguafría al colector

Salida de agua hacia la ducha

Ensamble final del colector solar6


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).

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.

Llenar el tanque hasta que el flotante mecánico corte el ingreso de agua, y aguardar hasta que el sol caliente el agua!

Producto final: colector solar con materiales reutilizados.

Preparar el intercambiador de calor, el tanque y las mangueras que conectan el tanque con el intercambiador.¡Antes de comenzar!

Precintos. Pinza pico de loro.


Ingreso de agua de reposisción

Toma de aire del tanque

Entrada de agua caliente del colector

Salida de aguafría al colector

Intercambiador de calor de botellas PET por efecto termosifónico

Salida de agua caliente para uso domiciliario

Agradecimientos


Sobre el manual Agradecimientos especiales

El presente manual ha sido desarrollado por las organizaciones edu@mbiente y Fundación Energizar.

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.

Agradecemos especialmente a las siguientes personas/instituciones que han apoyado o contribuido en pos de la realización de este manual.

Jose Alcino AlanoAgencia de Protección Ambiental de la Ciudad de Buenos Aires (APrA)STS RosarioManos SustentablesPráctica SustentableEstudio Intile & RogersPlug-in SocialColectando Sol

Anderson LettiPablo CastañoAlana FinkXimena CabreraRomina Noel CampanelliJoel Roitvan ContinoMartina ZamudioJessica KaminskiJavier CorcueraLeonel Baldoni

manual de fabricación de calentadores de agua con botellas pet

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