No solo porque se trataba de un experimento sino también porque la idea era realizar un proyecto económico, es que estuve revisando el material existente en el mercado local. Un sistema como el que describiré su construcción consta de 2 partes: el colector y el tanque. Los cálculos de energía los añadiremos al final porque aunque son un buen complemento, podría ser aburrido leerlos en las primeras líneas.

Para el colector seleccioné manguera para riego por goteo de polietileno con un diámetro de 16 mm. Esta manguera cuesta muy poco, es de color negra -adecuada para absorver el calor del sol- y además se expende con los conectores necesarios.

Armar una rejilla fue muy fácil, pues la manguera se puede cortar con cualquier tijera porque sus paredes son muy delgadas y hacer las uniones con los conectores no es nada complicado pues solo hay que introducir el extremo que nos interesa de cada conector en la manguera, haciendo presión con las manos.

En esta imagen les muestro los arreglos de conectores y segmentos de manguera de 8 cm. Hice 2 de estos arreglos, uno para cada extremo de la rejilla. Nótese que cada arreglo usa 7 conectores en “T” y un extremo termina en un conector en “L” o codo.

Corté 8 tramos de manguera de 3 mts y los uní a los arreglos anteriores. Fueron de 3 mts porque tenía una plancha ondulada de esa longitud y se me ocurrió que sería práctico usarla como base para la rejilla. Rejilla y plancha armaron el conjunto que haría la función de colectar el calor del sol; se puso inclinado en un angulo de 20 grados elevado del sur (porque mi casa está en el hemisferio sur).

Para hacer el tanque usé 2 cilindros  de pvc, uno de 50 litros y otro un poco mayor, lo necesario para que al introducir uno en otro quedase un espacio de 5 cm para ser llenado con un material aislante. En mi caso usé poliestireno en bolitas porque lo tenía a la mano, también puede usarse otros materiales como espuma de poliuretano, papel o retazos de tela.

Respecto a las conexiones, se usó tubería para agua de pvc de 1/2″, fueron tres y se hiceron de tal manera que las uniones quedasen estancas en el tanque interior y tuvieran la suficiente longitud para sobresalir al menos 2″ del tanque exterior.

Es así que la salida para el agua fría (hacia el colector) se puso en la parte mas baja posible, la entrada para el agua caliente (desde el colector) se puso en la parte más alta posible considerando que debería estar siempre 1 pulgada por debajo del nivel más alto del agua y la salida para la ducha se puso a dos tercios de altura. Antes de agregar el asilamiento probamos que no hayan fugas en las conexiones.

Para conectar colector y tanque simplemente se une la salida de agua fría del tanque (en el camino va un conector en T para el ingreso de agua fría de reposición*)  con el extremo bajo del colector , mientras que el extremo alto del colector se une a la entrada de agua caliente al tanque.

El efecto termosifón funciona muy bien y en verano la temperatura del agua llega a 45° celsius. El tanque conserva el calor bastante bien, inclusive a medianoche aun es necesario mezclar con agua fría para darse una confortable ducha. Creo que en invierno la temperatura debe llegar a 25° C, ya les contaré en tres meses.

*El agua de reposición viene del tanque principal de agua fría de la casa, cuyo nivel alto se mantiene al mismo nivel alto del tanque de la terma; esto no es otra cosa que una simple conexión de vasos comunicantes.

Ahora si, los cálculos.

La manguera de polietileno que hace de colector tiene en total 24 metros y como es de 16 mm de diámetro, su superficie exterior total es: 0.016 x 3.1416 x 24 = 1.2 mt2

Asumiendo que solo la mitad de su superficie está expuesta al sol, entonces el área de absorción es de 1.2 / 2 = 0.6 mt2

El sol baña con 1 Kw de energía a cada metro cuadrado, entonces a nuestro colector le caen 0.6 Kw cuando el sol brilla sobre él.

En este punto deberíamos calcular la energía de todo el día partiendo de los watts y las horas, pero antes hagamos algo más interesante: partamos de los resultados obtenidos en la práctica.

El agua ingresa en las mañanas a la terma a 20 °C y sale al final del día a 45 °C, por lo tanto ha ganado 25 °C (el Delta T, dicen los físicos académicos). Como se trata de unos 40 lts, entonces la energía ganada es 25° C x 40,000 cc = 1,000,000 calorías ó 1,000 Kcal.

860.4 Kcal es equivalente en energía a 1 Kwh, por lo que 1,000 Kcal serán: 1000 / 860.4 = 1.16 Kwh

Unos párrafos arriba habíamos obtenido que nuestro colector recibe 0.6 Kw a pleno sol, entonces nos queda concluir que los 1.16 Kwh acabados de calcular se deberían conseguir con aproximadamente 2 horas de sol. ¿Por qué únicamente 2 horas? ¿Acaso no son más horas diarias de sol a las que ha estado expuesto el colector? La respuesta es simple: En efecto, ha estado expuesto más de 2 horas, pero se trata de una construcción de baja eficiencia.

Con lo anterior acabo de confirmar que mi sistema pierde mucha energía, pero aun así nos brinda toda el agua caliente que necesitamos en casa (en verano y primavera) y la ineficencia pasa desapercibida porque la fuente de energía es el sol.

Proximo proyecto: Mejorando la terma solar para ganar eficiencia (para invierno y otoño… y para otras casas que necesiten más agua caliente).

Estas baterías han estado desconectadas del Trace alrededor de un año. Revisàndolas encontré que las placas estaban húmedas pero el nivel de electrolito no llegaba a cubrirlas; el voltaje en todas era de 1.48v. Añadí agua destilada hasta llegar a medio centímetro encima de las placas.

Las he puesto a cargar por pares, sin corriente ni voltaje controlado. Por 5 horas la corriente se ha mantenido en menos de 2A y el voltaje en poco menos de 14. Luego de dejarlas reposar un par de horas, su voltaje de flotación indicaba estaba en 5.5 así que volví a conectar el cargador. Esta vez la corriente subió a 4A y el voltaje se redujo a 13.2. Tras otras 5 horas apagué el cargador. Un día despuès la flotación estaba en 6v así que reanudé la carga, esta vez subió a 8A y el voltaje se mantenía debajo de 14.

Luego de 5 horas he probado la primera pareja de baterías que cargué, conectándoles un inversor pequeño de 350w 220vac, con 80% de carga, el voltaje ha ido bajando en ese lapso de 12.3 a 11.5v de manera gradual.

Voy a incrementar la descarga hasta que el voltaje llegue a 11.0 y cargaré nuevamente. Escribiré los resultados mañana.

09-oct: Con el fin de ecualizarlas sometí las baterías individualmente a 7.4v por 3 horas, durante las cuales han estado recibiendo 10A.

11-oct: Ya he descargado y cargado totalmente la pareja de baterías 3 veces y he observado que hasta el momento brindan 40% de su capacidad nominal.

23-nov: Me fui de viaje, así que dejé las baterías desconectadas. Las encontré con 6.10 voltios así que les puse 10 horas de carga a 6A. La densidad del electrolito llegó a 1.240 en promedio entre celdas. En teoría deben estar en 80% de su capacidad nominal así que las descargaré un 30%, eso significa 75Ah. Usaré una carga de 8A, con lo cual en teoría debería conseguir al menos 8 ó 9 hras de trabajo.

Pongámonos en un lugar en el que en verano el agua de la red está en 24 grados, entonces para llegar a 32 necesitamos subir 8. 8 grados por 25 litros es 200,000 calorías ó 200 Kcal.
Si en invierno el agua ingresa a 12 grados, para llegar a 32 necesitamos subir 20. 20 grados por 25 litros es 500 Kcal.
Hablar de Kcal es hablar de energía, pero como en casa quizás nos suenen más conocidos Kilowatts-hora (Kwh) pasemos a estas unidades, para lo cual solo hay que dividir: 200/860.4 = 0.232 Kwh en verano y 500/860.4 = 0.581 Kwh en invierno. ¿Estas cifras en decimales no parecen mucho verdad?
Imaginémos que tuviéramos un calentador de agua ideal que pudiese darnos siempre una temperatura de 32 grados y fuera 100 % eficiente lo que haría que los valores que hemos estado apuntando fueran reales en la práctica. Con esta premisa retomemos esos decimales que no parecen mucho y veremos que al mes nos dan 0.232 x 30 = 6.96 Kwh en verano y 0.581 x 30 = 17.43 Kwh en invierno.

Hasta lo anterior todo es teoría, ahora les contaré los resultados de las pruebas en casa, hechas en primavera, es decir con el agua de la red en su temperatura media anual.
Tenemos una ducha eléctrica de las sencillas, de las que calientan mediante una resistencia en espiral de 2 segmentos y por ello se puede seleccionar entre “tibia” y “caliente”.
Con el agua de la red a 20 C y un caudal de 3.6 lts/min, medimos:
-En “tibia” (salida a 32.5 C): corriente en la línea de alimentación en 14 amp, lo que hace 14 A x 220 V = 3 Kw.
-En “caliente” (salida a 39.5 C): corriente en 24.8 amp, lo que hace 24.8 A x 220 V = 5.5 Kw.
Con lo anterior calculamos que una ducha “tibia” de 7 minutos consume 3 Kw x 7/60 = 0.35 Kwh, lo que en 30 usos al mes hacen 10.5 Kwh. Si todos los baños fueran en “caliente” entonces sería 5.5 Kw x 7/60 = 0.64 Kwh, que al mes hacen 19.2 Kwh. En Perú estos consumos se facturan en 1.3 y 2.4 US$ respectivamente, claro, por persona.

Ahora viene el tema solar.
Miremos otra vez la energía diaria que necesitamos transferir al agua en primavera para un baño confortablemente tibio: 0.35 Kwh. Cuando hay pleno sol recibimos 1 Kwh en cada metro cuadrado de superficie, solo tenemos que atrapar algo de esa energía y es muy fácil hacerlo.
Próxima publicación: Fabricando un calentador solar para agua, de muy bajo costo, con fotos.

PEKIN (Reuters) – China ordenó que una gran cantidad de minas estatales de carbón permanezcan abiertas durante los feriados del Año Nuevo Lunar para aliviar una crisis de abastecimiento, que se exacerbó por el invierno boreal más crudo registrado en medio siglo.

Lo comenté con mi hijo de 16 años y él asegura que el próximo año van a quemar más carbón aún para intentar superar el frío que va a ser más fuerte todavía debido al carbón que están quemando este año.