Ficha técnica, manual de construcción e instalación.

Calentadores solares, en polietileno, larga vida útil, hasta 50 años. 


Generalidades.


* Calentadores de agua con energía solar, para múltiples usos, principalmente para  cocinar alimentos.


*Ideal, para restaurantes, escuelas, hospitales, casas nuevas y urbanizaciones.


*Hágalos usted mismo, No requieren válvulas de seguridad. 


*Las tuberías plásticas  se unen sin pegantes que puedan contaminarla. Se unen aplicando calor hasta fundir las partes y unirse. No  debe acelerar el enfriamiento. 


*Cada salida de agua requiere un calentador distinto, no permite derivaciones fácilmente. 


*Con ductos de 13 mm en diámetro,  aumentan la temperatura del agua 55°C  en 30 minutos. 

Agua caliente para  lavar platos.


*Para lavar vajilla entre las 9am y las 3pm. El agua caliente sirve para desengrasar rápidamente, ahorrando tiempo, jabón y aumenta el indice de desinfección. 


*No requiere mezclador, entre mas temperatura mas limpieza, aunque un fontanero experto, podrá modificar los grifos y dejarlo con mezclador;  requiere pericia. 


*Los platos se dejan dentro de un recipiente, para que el agua caliente se pueda dejar un tiempo determinado en contacto con la vajilla. 


Atención: La mayoría de  materiales no permiten el uso de éstas aguas para cocción de alimentos.  


* Agua para sopas o jugos debe calentarse en Polietileno, Cobre, Acero o Aluminio certificados. 

Agua caliente para bañarse.


*Con sol, y pocos vientos, el  agua llega a  80°C en 30 minutos, y requiere mezclador de agua fría. 


*Recomendado para hospitales, centros deportivos, pediatría y gerontología.


*El volumen mínimo recomendado para el baño es 5 litros.


*El volumen de agua efectivo aumenta, debido a que la mezcla aumenta el volumen total. 


* En invierno, con poco sol, la temperatura aumenta a valores importantes, no requiere mezcla con agua fría.


También para bañar animales. 


* Construirse con   materiales, certificados para alimentos.

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Conexiones según las aplicaciones.


Conexión hidráulica para lavaplatos

Así de simple es el diagrama completo para agua caliente de lavaplatos. 


La válvula detiene la presión del agua, para que no haya presión sobre la espiral


Principalmente se debe observar que, la salida del agua caliente no tiene válvulas, así se evita el daño de la espiral. 

La presión de trabajo dependerá solamente de las pérdidas por la longitud de la espiral. 


Cuando abrimos la llave, el agua irá hacia la espiral, obligando a salir el agua caliente, hasta que se acaba el volumen de agua caliente, y se deben esperar 30 minutos soleados.


La espiral se deberá ubicar en lugares soleados. 


Instalar la espiral ligeramente inclinada, con o mas, la mayoría de techos tienen la inclinación ideal; y siempre mantendrá llena de agua, ésta inclinación genera una válvula gravitacional. 

Aumentar capacidad de agua 

Aumentar el volumen de agua caliente, es importante y necesario para hospitales, restaurantes piscinas, o grandes familias, que requieren mucha agua, caliente disponible.


Para grandes volúmenes de agua, y evitar sobrepresión, causada por exceso en la longitud del espiral, se hacen derivaciones paralelas indefinidamente. 


Consiste en instalar paralelamente, cada espiral, las cuales se unen según la imagen.


Instalar la  espiral ligeramente inclinada, con o mas, la mayoría de techos tienen la inclinación ideal; y   siempre mantendrá llena de agua, ésta  inclinación genera una válvula gravitacional. 



Con los datos de presión, dados por cada fabricante, según la calidad del polietileno, cobre o metal, se puede calcular la longitud máxima, lo cual podrá permitir construcciones mas simples, con espirales muy largas. 

Mezclador de agua fría, para bañarse.

Para mezclar el agua fría, hacemos una derivación, que permitirá  el paso directo del agua fría mediante una llave de paso. 


Para obtener buen control, en el ajuste de la temperatura deseada, se deben colocar llaves de paso con muchos giros. 

La siguiente imagen muestra la válvula recomendada.


En el mezclador, es mejor evitar las válvulas simples, de un solo giro, o válvulas de bola, esto dificultará la buena regulación en la temperatura deseada.


La siguiente imagen, muestra la válvula no recomenda.



Cálculos de diseño, de potencia, volumen y eficiencia.


Primera aproximación


Resumen: con 100 m de tubería negra mate, y 13mm de diámetro, se consigue 1 kW de energía solar; siendo el mayor valor de todos los rangos tecnológicos actuales. 4 veces mas eficiente, 4 veces menos espaciosa,  3 veces mas vida útil, y 20 veces mas económica, que los fotovoltaicas.



Procedimientos


Con el sol del medio día, en el cenit, o sea a 90°, tendremos 1 kW, o 1000 W, por cada metro cuadrado.




1 kW es la potencia aproximada de una hornilla eléctrica o de gas estándar.


Potencia solar:


P=1 kWxArea.


P en kW y Area en metros cuadrados.

La eficiencia para los colectores de calor es aproximada al 80%


Así obtenemos 800 W por cada metro cuadrado de espiral, o 0,8 kW.


Area de la espiral:


Con un diámetro en nuestras tuberías de 13 mm y 100 metros de longitud para éste ejemplo.


Tenemos que el área A de nuestra tubería será la multiplicación del diámetro 
 por la longitud  L en metros.


A=DxL así:


Con una longitud de 100 metros.


A= 0,013mx100 m;
A=1,3 metros cuadrados.


0,013 metros son 13 mm.


Retomando 

P=0,800 kWxArea.

Potencia= 0,8x1,3; entonces
P=1 kW


Resultado:


P= 1kW por cada 100 metros de tubería de 13 mm.

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Tipos de materiales 

1) Tuberías de polietileno de uso alimentario (PE40), 4 bar de presión.


Resistentes a la luz ultravioleta UV.


Las tuberías aptas para el uso alimentario, son reconocidas por el color negro con banda azul. 



2) El polietileno para lavar ropa, desprende partículas que hacen que el agua deje de estar recomendada para uso potable. Es de baja densidad, PE4, para 4 bar de presión. Son de color negro, sin banda azul.



3) Polietileno de alta densidad, PE100, 10 bar de presión, uso alimentario: 

 

* Larga vida útil, mayor a 50 años. 

Incoloro, inodoro y no tóxico.


*Resiste agua a 100°C.

*Alta resistencia a los ácidos.


FICHA TÉCNICA PE40


Alargamiento a la rotura

≥ 350% 

ISO 6259-1 y 3 

Densidad ≤ 935 kg/m3 ISO 1183 y ISO 1872/1 

Alargamiento a la rotura ≥350% 

ISO 6259-1 y 3



MAXIMA TEMPERATURA DE USO  100°C. 


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Optimización 


1) Para aumentar la eficiencia del sistema, usar polietileno, color negro mate; evitar polietileno con colores grises, o superficies brillantes.


2) Para evitar enfriamiento por corrientes de aire, se puede usar una base aislante térmica, sobre ella instalaremos la espiral. 


Los aislantes térmicos pueden ser colchones plásticos, lana de vidrio, fibra de vidrio, cerámicas, icopor, silicona. 


3) Debe evitarse la acumulación de  agua por fuera del calentador. 


4) Para evitar la fuga de energía infrarroja, puede usarse un vidrio, en la parte superior, tapando toda la superficie 100%, luego los bordes pueden sellarse con silicona, para que no entre agua. 


5) Los espacios de aire, se llenaran de vapores, que luego se condensaran, estos espacios pueden sellarse con siliconas transparentes no rígidas. Esto disminuirá la acumulación de agua entre la espiral y el vidrio.

6) Con una sola capa de silicona transparente; aumetará la temperatura del agua, en 5°C por encima de la que se lograría sin dicha capa. 


7) Los materiales que quedan expuestos al sol, deberán ser resistentes a la luz Ultra Violeta rayos UV.


8) Cada aro de la espiral, deberá unirse, o acercarse lo mas que se pueda, de la siguiente espira, o sea, deben evitarse los espacios entre ellas.


9) Este sistema es modular, porque permite que una vez instalado un calentador de 1 litro, puede cambiarse por cualquier cantidad de litros adicionales, con la misma instalación. 


10) Al comprar los materiales, se recomienda pedir certificación del tipo PE40, alimentos, P4, Agua potable, o  Uso Agropecuario. 


11) Garantizar, que no hay válvulas ni tapones en la salida de la espiral. 

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Esta ficha técnica, e instrucciones, han sido escritos para que puedan ser traducidos directamente online, con simplicidad. 


Las unidades de física y matemáticas pertenecen a Sistema Internacional de Unidades.


Las imágenes contienen unidades de física y matemáticas según sistema internacional de unidades.


El precio de éste manual, puede ser omitido por los usuarios que no posean el recurso,  para pagarlo. 


Este manual, puede ser copiado, redistribuido, comercializado, o revendido con plena libertad.


El autor, Luis Alfonso Aristizábal  Agudelo; informa  que éste documento, pueda ser modificado total o parcialmente. Y no se solicitan atribuciones, autoría, Ni derechos de creatividad común.  Si desea, puede pagarlo




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