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 Lucho:
    Te escribe tu amigo de yanahuanca, … te acuerdad que caminamos con el tayta!…. Bueno Te felicito el rabajo que haces , me apasiona saber y practicarlo y/o experimentarlo, toda vez que hoy en d{ia debemos aprovechar la energia que nos brinda la naturaleza. Lo experimentar{e en mi casa y los resultados te lo escribire mas adelante.

  2. Esta genial el proyectito, me estoy animando a construir uno 😀
    Y ya construiste la mejora? para eficientar?
    Saludos

    Hola Cristian, No pude construir la mejora en la terma de las fotos porque cambié de casa, pero la mejora se trata de encerrar la rejilla en un bastidor de madera con cubierta de vidrio transparente. La idea es aislar los tubos del medioambiente para evitar se pierda calor y al mismo tiempo la caja hace efecto invernadero, en palabras simples, entra más calor a través del vidrio que el que sale hacia el exterior.

  3. Por cierto me surge otra duda…
    Como fluye el agua a través de la tubería? :-S

    El efecto se llama termosifón, realmente es una de los fenómenos físicos que siempre me fascinó. Las burbújas de aire atrapadas en el agua caliente pesan menos que las del agua fría, por lo tanto el agua caliente tiende a ir hacía arriba y el agua fría hacia abajo. Como la rejilla está inclinada un flujo caliente circulará hacia el tanque aislado por la tubería que está más alta, esto hará que de la parte baja de la rejilla se succione agua fría del tanque por la tubería que está más baja. La circulación constante hará que el tanque se vaya calentando de arriba a abajo. Esta circulación es genial, como si fuese impulsada por un motor, ya nos contarás cuando lo verifiques.

  4. sabe sr representante de este portal su sistema no funciona ya que en dicha dimension del colector solar que usa, su sistema solo alamacena solo 2.1/2 litros de agua y no llega a calentar el tanque interno que lleva la therma.

    Te invito a leer sobre el efecto termosifón, en internet hay abundante información.

  5. el tanque debe estar a alguna altura o es la misma altura del colector (parte de abajo donde ingresa la agua fria), por favor haber si me cuentan su experiencia, de ante mano quedo de Uds agradecido

    1. para que se lleve a cabo el efecto de thermosifon, el tanque tiene que estar mas alto que la salida del collector..y el tubo que ba hacia el tiene que estar en forma ascendente.. si tine caidas mas bajas que la salida de aque caliete del collector, evitara el efeto de thermo sifon…

  6. Hola: Para ser el primero, está bien, ya que así se aprenden los errores. Yo hice uno parecido, pero en lugar de tubo de goteo, usé tubo de riego (mas grueso y mayor diámetro), pero el problema surge cuando el sol es muy fuerte, es cuando dilata, y en mi caso, rompe por varios sitios. He usado posteriormente el tubo de mayor grosor (hasta 12 atmósferas de presión), y con ese NO he tenido problemas. Inconvenientes: es más rígido, y necesita piezas de empalme, codos y tes (que son más caras)., y lo puse en forma circular. Calienta bastante (a veces es tan caliente, que hay que mezclar), y si lo tapas con un cristal, más calor!

  7. 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)..

  8. 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.

  9. 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…

  10. 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..

    1. Victor Hugo,
      Existen conectores que por un extremo aceptan la manguera de 16 mm y por el otro extremo tienen rosca éstandar de 1/2″. Estos conectores usualmente se pueden conseguir en el mismo proveedor de la manguera.
      Gracias por preguntar.

  11. Un favor quizas se pueda elaborar un plano de las conexiones del tanque con el colector por fa, no me quedo entendido lo de la T de reposicion de agua, o como haria si no tengo tanq y si le conecto directo d entrada desde la red de agua funcionaria o no?

    1. Hola Edy,
      La T es para hacer ingresar agua fría al tanque por su parte baja y a la vez ingresar agua a la rejilla. Es importante que ese ingreso sea por la parte más baja. Si no tuvieses un tanque para alimentar la terma, puedes usar agua de la red directamente, pero aquí vienen un inconveniente, este diseño no considera una terma hermética, y no tiene control de llenado, por lo tanto se va a derramar a menos que controles el llenado visualmente. En la solución es usar un terma hermética no es tan fácil de conseguir, pero es más simple conseguir un segundo tanque pequeño y ponerlo en paralelo al que hace la función de terma, colocando su entrada de agua por la parte alta, con válvula de flotación; la salida va por la parte baja, con una vía hacia la T de la terma. Inclusive puedes colocarle a este segundo tanque una tubería de rebose, por si la válvula fallase alguna vez.
      Gracias por escribir, estamos atentos.

  12. hola amigo yo eabrique terma solar de 10 tuvos .con tuvos de pvc de media pero resulta q en panel los tuvoa llegaron a doblarse . y no sube el agua caliente al tanque por favor otra pregunta puedo usar el tanque de terma electrica a solar y como van las entradas de tuvos al tanque le agradesco mucho por su respuesta gracia

  13. dos maneras simples de mejorar el sistema.. 1.. insulando el tanke..proveyendo envoltura termica,, insulacion alrededor del mismo…2 usar abrazaderas de alambre de cobre para matener los tubos en constante contacto con la lamina para facilitar la tranferencia de calor de la misma a los tubos y al agua…

  14. Me encanta saber que en Latinoamerica se estan haciedo esta clase de proyectos…La energia del sol es gratis y esta por todas partes, aunque no las 24 horas del dia, si las horas necesarias para poder ser atrapada y almacenada para los periodos de poca o no insolacion,, hay varios sistemas de termas que se pueden hace…colectores planos, parabolicos o de consentracion etc.. Hay que tomar en cuenta no solo la coleccion de energia, sino tambien las formas de conservarla, usando envolturas termicas de todo tipo..Para los periodos de oca o no insolacion…. Lo bueno aqui es que ya ustedes estan experimentando con este tipo de sistemas….y la experimentacion y el intercambio de ideas..va a mejorar todo esto… sigan adelante no se detengan.. que esto va a traer mejoras en el nivel de vida de nuestros paises nos va a ahrrar muchos dolores de cabza en el futuro…Exitos… sigan adelante….

      1. hola me amigo yo hice mi terma pero el problema era de que no me funciono hice con tubos de pvc de media y el panel al calentar el agua si bolvioero muy livianosy comenso salir el agua. y al tanque no sube el agua me gustaria que me ayudes por favor agradesere mucho .

        1. Javier, los tubos con los que trabajé son los fabricados para riego por goteo. Soportan 50 celsius muy bien. Envíanos un esquema de tu instalación para intentar ayudarte. Saludos!

  15. UN CORDIAL SALUDO, Y FELICITACIONES POR ESTE PROYECTO QUE DESEO PONERLO EN EJECUCION, PORO ES EL CASO QUE DESO SABER SI EL TANQUE QUE RECIBE EL AGUA CALEINTE ESTA CERRADO HERMETICO, SI ES ASI COMO LO PUEDO HACER

    1. Daniel, en nuestro diseño el tanque no es hermético, pues el nivel del agua se mantiene gracias a que recibe agua fría de otro tanque, el cual tiene una válvula flotante para evitar que se rebalse, ambos tanques funcionan como vasos comunicantes.

    1. Por lo general se instala con la cara al norte si el lugar de la instalación es en el hemisferios sur, y con cara al sur si se instala en el hemisferio norte.

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