Construyendo una terma solar de bajo costo

Cuando me decidí a hacerla no imaginé que iba a funcionar mejor de lo que pude desear, sobretodo porque era la primera vez que construía una terma solar.

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).

41 comentarios sobre “Construyendo una terma solar de bajo costo”

  1. Hola Buenas tardes.

    Tengo una pregunta sobre el calentador solar ,.,,.¿Que sucede cuando es invierno y lluvie 4 dias a la semana ?? ?Ya no funcionaria el equipo ??

    Saludos

    Manuel

    1. Hola Manuel,
      Gracias por escribirnos.
      La temperatura del agua sube directamente proporcional al calor que recibe el colector. En días de invierno como los que describes la temperatura sube mucho menos, pero siempre es probable que suba algo, aunque sea unos pocos grados. En casa he combinado esta terma con una ducha eléctrica, la cual encendemos si la temperatura no llegase a ser la deseada.
      Saludos.

    2. se construye una terma solar con capacidad para mas agua caliente y se almacena en tanques con envoltura termica para que no pierda la temperatura tan rapidamente . y asi se puede usar el agua en los dias sin sol..

  2. En la sierra sur del Peru donde la insolación es muy fuerte, vi un sistema sencillo instalado por unos sacerdotes extranjeros que consistía en un cilindro cortado por la mitad longitudinalmente, el interior de este pintado de color negro mate y el exterior de blanco, luego se le tapaba con vidrio, luego en una especie de caja de tamaño que pueda albergar el medio cilindro se le colocaba un asiento de aserrín y/o espuma de poliuretano rellenando de tal manera que al colocar el cilindro no quede espacio entre este y las paredes internas de la caja, luego un segundo vidrio cubría a toda la caja, todo debía estar muy bien aislado, las instalaciones de entrada y salida de agua con flotador. La capacidad era de 100 litros y la temperatura alcanzada era de hasta 55ºC había que tener mezcladora.

    Gracias Luis por compartir tu experiencia!

    1. Mi primer calentador de agua solar que construi par mi casa en los Angeles ca. constaba de 3 tanques de 30 galones cada uno.. en una caja de madera insulada y con material refletivo alrededor de los tanques .. estos fuenon pintados con primer ( pintura base) y luego con pintura negra no reflectiva… par altas temperatura.. esto funciono muy bien.. es lo que se conoce en ingles como batch water heaters…

  3. hola hice de acuerdo los paso pero no calienta como yo esperaba en la salida de agua fria y entra de agua calienta al tanque necesituna valvula check o no es nesesario

    Hola Juan! No es necesario colocar una válvula check, el efecto termosifón por sí mismo se encarga de direccionar el flujo adecuadamente. Dices que no calienta lo suficiente? Nos gustaría saber más cómo hiciste tu terma e intercambiar ideas al respecto. Gracias por escribirnos.

  4. hola, es muy interesante el proyecto, estoy pensando en hacerlo pero tipo serpentin y con tuberia de cobre de 5/16″ para mejorar la trasmision de calor y asi aumentar su temperatura y por ende alargar el tiempo de almacenamiento, para los climas en donde hay poco sol, y mi consulta es si hay alguna perdida de calor usando lana de vidrio el mismo con el que vienen las refrigeradoras?

    1. A mayor temperatura, en el panel o colector solar, mayor delta entre la temperatura ambiental y la del collector,, lo que significa mayor perdida de calor del colector…acia el ambiente..( al aire) especialmente si es un sistema no protegido con insulacion..o envoltura termica para guardar el calor.. el mejor sistema, es calentar el agua unos grados mas arriba de lo que se necesita y mantenerla a esa tenperatura, sin tener que teperarla (mesclarla con agua fria) asi se puede calentar mas agua, con menos area de colector (terma solar)..

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