Aislando el colector solar térmico casero

Como comenté en el tutorial anterior, si queremos obtener el máximo rendimiento de nuestro captador solar térmico casero, debemos aislarlo convenientemente.

Para ello he utilizado espuma de poliuretano, trozos de porexpan y una tabla de melamina (ocumen) para dar cuerpo. Hubiera sido mucho más sencillo y rápido haberlo hecho antes de ponerlo en su sitio, ya que de esta forma la espuma sería mucho más fácil de aplicar e incluso con poner trozos de porexpan pegados hubiera sido suficiente; en este caso he utilizado las dos soluciones en este prototipo.


Para sujetarlo todo en su sitio mientras la espuma coge cuerpo (aumenta tres veces su tamaño) he utilizado trozos de varilla corrugada (utilizada en construcción) curvadas; las tenazas más baratas del mundo.

Construir un colector solar de placa plana: Tutorial

Como continuación a mis anteriores entradas sobre el tema, voy a incrementar la aportación de energía solar al calentamiento del A.C.S.


El colector solar con tubo de PE tapado con plástico, a pesar de ser muy económico (sólo 60 euros entre el tubo y el plástico aislante) tiene varias pegas:

• Es poco eficiente (no sube de 40º por encima de la temperatura ambiente), las pérdidas de temperatura son constantes, pero por otro lado sabemos que no superará 80ºC (hay que tener en cuenta no ponerle demasiada presión; a mayor temperatura el PE es más blando y podría reventar; no poner más de 2 BAR/Atmósferas).
• El exceso de tubo conlleva una fuerte inercia de temperatura, es decir, que primero tiene que calentarse todo el agua de su interior, casi congelada de la noche, para que empiece a rendir.
  
• Si no se coloca en una superficie inclinada, aparte de disminuir el rendimiento, enseguida se mancha, perdiendo eficiencia.
• El plástico tiende a blanquear y restar eficiencia.
• En unos 5-10 años el plástico se estropea, agrieta, y desaparece.
  

Mi instalación solar térmica casera: Resumen

Actualización: Este sistema se ha anulado en favor de este otro de mucho mejor rendimiento. Comprobar las entradas sobre "Energía solar térmica" para información actualizada sobre mis progresos.

Finalmente, después de varios meses dándole vueltas a la cabeza y probando una y otra cosa para ahorrarle un 60% anual en la factura de gas a mi madre, voy a hacer un tutorial-resumen lo más amigable posible para aquellos emprendedores que quieran intentarlo; verán que no es tan difícil como parece.
Para aquellos que no se quieran complicar recomiendo que echen mano de un instalador: en 7 años amortizarán la instalación y después tendrán un 60% de agua caliente gratis (la instalación debe ir acorde al consumo; hay sistemas para familias de dos personas por 1.500 euros.

He seleccionado una serie de fotografías y, aunque mi instalación es más compleja que lo que se va a explicar, lo simplificaré en dos elementos indispensables: El captador casero mediante tubo de PE y el depósito con serpentín.

Precio de la instalación casera:
Depósito de 300 lts. para 6 personas: 600 euros.
Calentador a gas modulable según la temperatura de entrada: 400 €
Tubería y plástico del captador: 80 €.
Depósito de expansión: 50 €
Bomba circuladora: 90 €
Termostato y dos sondas: 70 €
Manómetros, llaves, válvulas, purgador y otros accesorios: 200 €
Coste total: 1490 € aprox.

Colocar válvula de seguridad para evitar sobre-presiones

Ya tenemos la presión de entrada máxima regulada con el regulador de presión a 5,5 bares que comentamos en la entrada anterior.
Sin embargo el agua del depósito al calentarse se dilata, y sólo está probado para aguantar hasta 7 bares, por lo que si no queremos que sobrepase los 6 bares porque no se ha abierto el grifo de agua caliente, debemos añadir una válvula de seguridad como la siguiente:

Está tarada a 6 bares, y su funcionamiento es muy simple. Un muelle ejerce la presión justa sobre una goma que tapa la salida y aguanta hasta 6 bares, a partir de esa presión el agua empezaría a escapar hasta que bajase por debajo de 6. Tiene una exactitud de más/menos 5%.

Mejorar la conductividad térmica al depósito: Extender el tubo de cobre

1. Colocamos el regulador de presión
Como comentamos en la anterior entrada, he colocado un regulador de presión que permite regular fácilmente la presión entre 1 y 7 bares mediante un tornillo.
Normalmente se colocan al principio de la instalación, en la entrada principal del agua fría cuando la presión es excesiva.
En este caso la voy a colocar para ahorrarme tener que reparar el depósito algunas veces más (no he podido probarlo a 10 bares como debiera hacerse). Lo he regulado a 5,5 bares.
Precio del aparato: 40 euros + IVA.
En las instrucciones se indica que está mejor vertical, pero que también funciona horizontal, así que de momento lo dejo horizontal.

Soldando un poco: Arreglando una fuga del depósito inox

Tal como me imaginaba que terminaría pasando, el depósito ha reventado por otro sitio. Menos mal que ahora se va por el desagüe que he puesto ;-).

Y es normal; no he puesto ninguna válvula de seguridad y el agua (85 lts) al calentarse coge más presión todavía, y ya tiene 7 bares (una pasada, lo normal son de 3 a 5 bares de presión en casa; el ayuntamiento nos tiene presurizados ;-) ).

Lo que pondré será un regulador de presión a 5 bares para el agua caliente y una válvula de seguridad tarada a 6 bares. Si arreglo el depósito y lo compruebo a la presión de la red (7 bares) tendré un margen de seguridad de 1 bar, creo que suficiente, o al menos eso espero.

De paso voy a mejorar tres cosas, a repartir en dos entradas: La temperatura del agua (cambiando el tubo inferior de sitio), el rendimiento del serpentín de cobre (añadiré 13 mts. más) y el aislamiento del depósito (sustituyendo la caja de porespan por una emboltura de fibra de vidrio o lana de roca).

Depósito acumulador de ACS para Energía Solar Térmica: Cuidado con la Legionelosis

Por lo visto el serpentín de 3 metros de tubo de diam. 20 mm. de cobre rodeando el serpentín no aporta apenas calor al depósito de 75 lts., como he podido comprobar este par de días de un sol radiante:

Colocando el depósito INOX casero: Tutorial

Finalmente procederemos a colocarlo en su sitio; para ello lo mejor es calorifugarlo (aislarlo del ambiente con material aislante como lana de roca o espuma) antes de colgarlo en su sitio, pero en este caso las posibilidades de que aparezca alguna fuga en un corto período de tiempo son muy altas he preferido calorifugarlo una vez colocado, por si hay suerte y la fuga que pueda aparecer puedo repararla sin bajarlo de su sitio... De momento lleva dos semanas con presión de la red y no ha aparecido ninguna. Crucemos los dedos.  

Colgando el depósito
Antes de colgarlo desinfecté durante 24 horas su interior con agua y legía en una proporción de 5 gotas por litro. Aunque en esa proporción no es perjudicial para la salud, transcurridas las 24 horas vacié el depósito dos veces para asegurarme de eliminar los restos de legía.

Hueco donde irá el depósito colgado

Fabricar pasta térmica con polvo de hierro: Mejorando la transferencia de calor al depósito

Este es el depósito de acero inox. con el que mi padre se volvió loco de tanto repararlo hace 15 años (yo era un crío por aquel entonces). El depósito estaba mal diseñado; los fondos de los laterales tienen la soldadura justo donde mayor tensión hay; normalmente los fondos se hacen con la soldadura desplazada hacia el eje del depósito, evitando el ángulo donde la tensión es mayor.

Adaptando el depósito

Lo primero que he hecho es limpiarlo por fuera y reparar las fugas; le metí presión del agua de la red que está a 6 Kg de presión (que Dios nos pille confesados cuando esté en marcha; debería probarse con una bomba a más kg. para estar seguros) y fuí arreglando las fugas esmerilando un poco con la radial allá donde perdía y soldando sin dejar poros. Hasta 6 fugas de diversa consideración tuve que reparar. Y cada vez que descubría una nueva tenía que vaciarlo un poco... Pero ya no pierde, y lo siguiente que he hecho ha sido cambiar el tubo de salida del centro a la parte superior ya que el agua más caliente siempre irá a la parte superior:

Mejorando la instalación solar térmica casera: Depósito a presión de inoxidable

Tras un par de meses con el sistema casero de Energía Solar Térmica con un depósito abierto de almacenamiento de calor que recupero con serpentines se ha hecho evidente que eso no es lo más óptimo; a pesar de los 8 mts de tubo de cobre de diam. 15 de serpentines para recuperar el calor que tiene, el agua no sale a más de 35ºC cuando la del depósito está a 60; no le da tiempo al tubo a transferir el calor al agua circulante. Esto puede valer en invierno, que no hace sol de seguido, pero en verano se desaprovecha mucha energía.

La única solución que queda es sustituir el depósito abierto por uno cerrado a presión y el agua siempre saldrá a la temperatura máxima. Pero como eso supone dinero, he preferido añadir un depósito a continuación de la instalación y que además se caliente el primero con el serpentín del tejado. Puede valer cualquier calentador eléctrico en desuso; se puede quitar un poco la espuma en una zona para rodearlo con un serpentín para calentar el agua de su interior, aunque en este caso el que utilizaré está desnudo:

Cómo fabricar un captador solar: Métodos diversos

Tras haber consultado la literatura en la red referente a la construcción de colectores solares, y mi propia experiencia, he decidio hacer una pequeña recopilación en esta entrada que le pueda servir a más gente un poco manitas para ahorrar gas, reducir el CO2 y frenar el cambio climático.

Básicamente trataremos de imitar el funcionamiento de un colector solar plano:

Imagen (c) Consumer.es infografía

Por lo que todo depende de los materiales que utilicemos (pueden ser de desecho, reciclados), y normalmente no es necesario gastar mucho dinero para obtener un buen rendimiento.

Estas son algunas ideas; la mayoría se han probado y son eficaces. Los comentaré en orden de barato a caro, aunque no por ser más barato tienen mucha diferencia en cuanto a eficiencia.

Precalentar el agua con la energía del sol: Aislar el tubo de PE.

Aislando el tubo del tejado con plástico de invernadero

Hoy ha sido un día especialmente caluroso en mi localidad (20º C a la sombra), pero en ningún momento ha llegado a subir la temperatura del tubo del tejado de 50º C, por lo que he decidido aislar el tubo con plástico térmico utilizado en invernaderos de 800 galgas (que creo que viene a ser de 0,8 mm. de grosor), comprado en una ferretería (20 euros 6 metros cuadrados).
Los 190 mts. de tubo de diam. 20 de PE rinden muy bien, subiendo rápidamente de temp. los 220 litros de agua, y aislándolos conseguiremos que hasta en días un poco nublados se caliente el agua.

He utilizado el tubo de PE de pared fina, que se utiliza en agricultura, que aguanta menos presión (para este uso no es necesaria) y que, al ser más fino, la temperatura se transfiere más fácilmente al agua contenida en su interior.

Energía solar térmica: La energía renovable más rentable

Si te has planteado alguna vez aprovechar la energía abundante y gratuíta del sol para obtener un rendimiento económico (a la vez que cuidando del planeta), y tienes dudas de cuál aplicar en tu caso, podemos comparar la rentabilidad de las instalaciones térmicas vs fotovoltaicas:

• La energía aprovechada en los paneles térmicos es cercana al 90% (y en los solares no pasa del 45%), siempre que las pérdidas térmicas se reduzcan al máximo,
• Los captadores solares térmicos son mucho más baratos de fabricar, no es necesaria tanta energía en su producción (y esto seguirá siendo así durante unos cuantos años, ya que cuando una tecnología es más común y fácil de fabricar sus precios tienden a bajar).
• Los térmicos, al ser más baratos de fabricar, son menos susceptibles de robos y, en caso de catástrofe natural/tormenta de granizo de más de 30mm., el valor susceptible de pérdida es menor (hay que tener en cuenta que a mayor inclinación del panel, mayor dificultad de que se rompa por la climatología al ser menor el ángulo de incidencia).
  
• Si el captador térmico está fabricado con materiales duraderos y de calidad, podría durar más que un fotovoltaico (posiblemente sólo se degrade ligeramente por incrustaciones calcáreas, y eso también es mejorable).

Aislar un depósito de agua caliente: Tutorial

Como vimos en anteriores entradas, para evitar la pérdida de calor del depósito destinado a almacenar el calor de la energía solar térmica, tendremos que aislarlo, creando un aislamiento casero alrededor del depósito exterior.

El depósito que tengo colocado es de acero, por lo que con el tiempo se oxidará por la temperatura del agua; sin embargo tengo la experiencia de que suelen durar al menos 10 años antes de echarse a perder, por lo que lo utilizaré 5 años como mucho antes de cambiarlo por otro de fibra de vidrio o mejor aún, uno a presión de acero vitrificado que me dará el agua a la temperatura máxima.

Agua caliente con energías renovables (7): Día con sol

Bien, después de toda la semana sin parar de llover, estuvo todo el sábado luciendo el sol, alcanzándose una temperatura ambiente de 20ºC a las 14:00 horas, y ya no subiría más.

El agua del depósito (220 lts.), gracias a la captura del calor de la tubería del tejado, subiría de los 14ºC a primera hora de la mañana a los 29º a las tres de la tarde (foto de dos horas antes), lo que no está nada mal para 90 metros de tubería, unos 2 metros cuadrados colocados en horizontal.

Precalentar el agua con energía solar utilizando tubo de PE (6)

Como hemos visto anteriormente, podemos aprovechar las energías renovables como la madera o el sol para precalentar el agua y calentar la casa, ahorrando hasta un 80% de la factura del gas a la vez que contribuimos a reducir el cambio climático. En esta entrada voy a comentar cómo aprovechar la energía gratuíta del sol para precalentar el agua (ACS), lo que denominan Energía Solar Térmica.

Tras valorar las diferentes opciones en cuanto a durabilidad, economía y rendimiento, me he decantado por poner un tubo de PE no demasiado grueso directamente en el tejado, con lo que el sol lo calentará (es negro, con lo que se recoge muy bien la energía solar), y cuando detectemos con el termostato que la diferencia de temperaturas del tubo con el depósito de agua es superior a 5ºC haremos funcionar la bomba que liberará el calor en el depósito de agua mediante el serpentín de cobre de 5 mts.
Este calor se transmitirá después al agua fría de entrada al calentador con otro serpentín, en este caso he utilizado uno procedente de un calentador estropeado, de gran rendimiento.

Calefacción y agua caliente con energías renovables (V): Bomba circuladora

Continuando con la chapucilla para aprovechar la energía del sol para precalentar el agua destinada a agua caliente sanitaria, hoy os indicaré cómo he colocado el motor circulador que moverá el agua llevando el calor de la tubería expuesta al sol al depósito de agua; la he colocado de forma que tire hacia abajo del agua, pero esto no debe importar mucho en el momento que el circuito esté lleno.

He optado por aprovechar un viejo motor de una caldera y sujetarlo a la pared con tacos y tornillos, que luego podemos tapar con una pequeña caja una vez que todo esté en marcha.

Proyecto calefacción y agua caliente con energías renovables (4): Termostatos AKO-14723

En la imagen un termostato AKO-14723 con una sonda

Finalmente me llegaron los termostatos; pedí dos 14723 que se pueden poner en un panel o caja practicando un rectángulo con la medida adecuada. Éstos termostatos son muy versátiles, pero también caros (66 euros +IVA cada uno).

Proyecto Calefacción mediante madera (III)

Como ya vimos anteriormente en otra entrada, podemos ahorrar una cantidad considerable de euros al año en gas y evitar de paso emitir gases de efecto invernadero (CO2) si precalentamos el agua caliente de consumo, bien con madera o con colectores solares, ya que el gas es una energía no renovable.

En mi caso sólo me faltaba poner el calentador de apoyo auto modulable según la temperatura del agua de entrada, y elegí un Junkers 16 Lts. butano/propano para energía solar, el WRS-400B, que compré en www.solohogar.com (he de decir que han tardado un mes en enviármelo debido a problemas de seguimiento de pagos por cambio de dueños).

Fabricar un colector de energía solar para producir agua caliente sanitaria

Actualización 25-3-08: Finalmente puse en práctica mis ideas; pincha aquí para ver la página de este mismo blog con el tutorial del colector de energía solar más barato del mundo mediante tubería de PE; 4 Metros cuadrados por tan sólo 60 euros (excluyendo accesorios necesarios).


Estoy pensando en un nuevo proyecto para aprovechar el calor del sol.
Se trataría de un colector/acumulador de agua caliente sanitaria utilizando material de desecho, y que tenga el mínimo mantenimiento (ninguno si es posible).
El único requisito es disponer de 1 o 2 metros cuadrados soleados, a mayor superficie mayor ahorro (y mayor la instalación). Esto supondría un gran ahorro de energía sobre todo en invierno, y dado que debido al cambio climático cada vez hay más horas de sol, además de contribuir a que no vaya a más, ahorraríamos entre el 30 y el 80% de energía durante todo el año.