Un calefón solar, también llamado calentador solar de agua, es un dispositivo que utiliza la radiación solar para calentar agua sin necesidad de gas, electricidad o leña.
Estamos tan acostumbrados a girar el grifo hacia un lado u otro para regular la temperatura que no apreciamos el gasto energético que este gesto supone. Un calentador solar es una instalación que sirve para convertir la energía solar en calor.
¿Qué es un calefón solar?
Es un sistema que utiliza la energía solar para calentar agua sin necesidad de electricidad o gas. El calefón solar funciona aprovechando la radiación solar del día y el efecto invernadero para calentar el agua. Es una alternativa energética económica y sustentable.
El calefón aprovecha la radiación solar del día y el efecto invernadero para el calentamiento de agua que se almacena por termosifón en un depósito.
La energía solar no solo sirve para producir electricidad mediante paneles fotovoltaicos. También puede aprovecharse para calentar agua de forma muy eficiente.
Cómo funciona el calentador solar de cobre
El funcionamiento de este invento se basa en un principio simple: el agua circula por un serpentín construido con tuberías de cobre tipo L, que absorben la radiación solar y transfieren el calor al líquido.
Los tubos de cobre absorben el calor del sol, transmitiéndolo al agua que circula por su interior.
Todo el circuito queda encerrado en una caja de madera cubierta con una lámina de vidrio, que genera un efecto invernadero y disminuye las pérdidas térmicas, mejorando la eficiencia del colector.
El sistema está formado por varios elementos principales:
- Parrilla de caños: conjunto de tubos por los que circula el agua y que recibe la radiación solar.
- Caja aislada: estructura que contiene el serpentín y ayuda a conservar el calor.
- Cañerías de distribución del agua: conexiones que permiten la entrada y la salida del agua.
- Tanque acumulador de agua caliente: depósito donde se almacena el agua calentada.
El agua calentada se almacena por termosifón en un depósito. Una vez terminado el colector, basta con conectar la entrada y la salida del agua mediante los racores correspondientes.
Por qué utilizar cañerías de cobre
Uno de los aspectos más importantes del proyecto es la elección del material. Cuando un colector solar permanece varias horas expuesto al sol sin circulación de agua, la temperatura interior puede aumentar considerablemente.
El autor destaca la elección del cobre tipo L en lugar del tipo M. Según explica, este material soporta mejor las altas temperaturas y la presión que puede alcanzar el colector cuando permanece varias horas expuesto al sol sin circulación de agua.
Además, el cobre posee una elevada conductividad térmica, una característica que permite calentar el agua con rapidez y que explica por qué sigue siendo uno de los materiales más utilizados en colectores solares comerciales.
El cobre posee una excelente conductividad térmica, una característica que permite transferir el calor al agua con gran rapidez.
Materiales necesarios
Para su construcción, el panel utilizó dos tubos de cobre de tres metros de longitud, 16 codos de 90 grados, abrazaderas metálicas, contrachapado, un vidrio resistente, racores para las conexiones y sila para sellar la estructura.
La estructura del colector está fabricada con listones de madera y contrachapado, lo que da lugar a un panel bastante ligero y de apenas unos centímetros de grosor.
- Dos tubos de cobre de tres metros de longitud.
- 16 codos de 90 grados.
- Abrazaderas metálicas.
- Contrachapado.
- Vidrio resistente.
- Racores para las conexiones.
- Sila para sellar la estructura.
- Listones de madera.
También pueden reutilizarse materiales como botellas de plástico PET, latas de gaseosa, colchones, tetrapack, cajones de verdura, pallets, entre otros.
Normalmente se utilizan tubos de color negro -atrapan mejor el calor y son más fáciles de montar-, botellas de plástico PET, latas de gaseosa, colchones, tetrapack, cajones de verdura y palets, entre otros.
En la utilización de los materiales juega un papel importante la imaginación, con el objetivo principal de disponer de unos envases translúcidos para contener el agua y otros materiales más resistentes para el soporte de los envases.
Herramientas para construirlo
La construcción paso a paso de un calefón solar doméstico requiere primero conocer algunos aspectos básicos, herramientas y materiales.
Las herramientas que probablemente necesitemos son las comunes en bricolaje.
Aunque el montaje requiere herramientas habituales de fontanería, como un cortatubos y un soplete para soldar las uniones, el invento está pensado para que cualquier persona con conocimientos básicos pueda reproducirlo.
- Cortatubos.
- Soplete para soldar las uniones.
- Herramientas comunes de bricolaje.
Construcción paso a paso
Para construir un calentador solar de agua debemos seguir los siguientes pasos:
- Montar los tubos dentro de la caja aislada y verificar que no haya fugas.
- Armar el cajón y su tapa.
- Ensamblar la parrilla de tubos con el cajón.
- Construir el tanque acumulador y sus conexiones.
- Unir todas las partes.
- Colocar el termotanque en altura.
1. Construcción del serpentín
El agua circula por un serpentín construido con tuberías de cobre tipo L.
Para formar el circuito se utilizan dos tubos de cobre de tres metros de longitud y 16 codos de 90 grados.
Las uniones deben soldarse utilizando un soplete. Después de montar los tubos dentro de la caja aislada, es necesario verificar que no haya fugas.
2. Preparación de la caja
La caja del colector se fabrica con listones de madera y contrachapado.
Todo el circuito queda encerrado en una caja de madera cubierta con una lámina de vidrio, que genera un efecto invernadero y disminuye las pérdidas térmicas.
La estructura de madera también incorpora una base interior que facilita la instalación del serpentín y permite desmontarlo si fuera necesario reparar alguna soldadura.
El diseño incorpora una pieza interior de madera que, a primera vista, puede parecer un simple soporte.
3. Colocación del vidrio
La caja debe cubrirse con un vidrio resistente. Esta cubierta permite que la radiación solar llegue hasta los tubos y, al mismo tiempo, disminuye las pérdidas térmicas.
El efecto invernadero generado dentro de la caja mejora la eficiencia del colector.
4. Conexión del circuito
Una vez terminado el colector, basta con conectar la entrada y la salida del agua mediante los racores correspondientes.
Las cañerías de distribución permiten unir el serpentín con el tanque acumulador.
Después hay que unir todas las partes y colocar el termotanque en altura.
5. Instalación del tanque acumulador
El sistema necesita un elemento de almacenamiento de agua para que esta se pueda ir calentando con la incidencia de los rayos del sol.
El tanque acumulador recibe el agua caliente y permite disponer de ella cuando sea necesario.
Un calefón solar típico puede almacenar alrededor de 100 litros de agua, suficiente para el consumo diario de una familia de cuatro personas.
| Elemento | Función |
|---|---|
| Serpentín de cobre | Absorbe el calor solar y lo transfiere al agua. |
| Caja de madera | Contiene y protege el circuito. |
| Lámina de vidrio | Genera un efecto invernadero y disminuye las pérdidas térmicas. |
| Racores | Permiten realizar las conexiones de entrada y salida. |
| Tanque acumulador | Almacena el agua caliente. |
Ubicación y orientación
El calefón solar debe ubicarse en un lugar protegido del viento, sin sombras y con máxima exposición solar.
Donde se instale, debe recaer la mayor cantidad de sol. Para elegir el lugar puede utilizarse una herramienta de trayectoria del sol.
También debe estar cerca del lugar donde se utilice el agua caliente, con el objetivo de facilitar la distribución del agua.
Con referencia a la orientación, el colector debe quedar perpendicular al sol: para Sudamérica, en orientación norte; para Europa, en orientación sur.
- Sudamérica: orientación norte.
- Europa: orientación sur.
- Condición general: máxima exposición solar y ausencia de sombras.
Comprobaciones y seguridad del sistema
Para que el sistema funcione bien, no deben aparecer fugas de agua, ni en el tanque, ni en las conexiones, ni en la caja.
Es importante revisar especialmente las uniones soldadas, los racores y los puntos de entrada y salida del agua.
La parrilla de caños dentro de la caja tiene que tener agua siempre. Si los tubos están vacíos o medio llenos, por el calor se deterioran rápidamente.
La elección del cobre tipo L responde precisamente a la necesidad de soportar mejor las altas temperaturas y la presión que puede alcanzar el colector cuando permanece expuesto al sol sin circulación de agua.
Control de la temperatura
La temperatura se puede controlar regulando la incidencia solar o las horas de exposición solar.
También puede incorporarse una lona o tapa para bloquear la incidencia del sol cuando no queramos que el agua siga calentándose.
Lo más básico sería utilizar cualquier lona un poco tupida que tengamos.
El diseño puede ampliarse incorporando válvulas y sensores de temperatura para optimizar su funcionamiento.
Temperatura que puede alcanzar
El creador de contenido conocido como désertsun02, un aficionado a la fontanería, inventó un calentador solar de agua casero capaz de alcanzar temperaturas de hasta 65 °C utilizando materiales económicos y fáciles de conseguir.
El sistema diseñado por este aficionado se basa en un principio muy simple: los tubos de cobre absorben el calor del sol, transmitiéndolo al agua que circula por su interior.
La temperatura alcanzada depende de la radiación solar, las horas de exposición, la circulación del agua, el aislamiento y las condiciones ambientales.
La eficiencia puede disminuir en invierno, tanto por las nubes como por los días muy fríos.
Capacidad, ampliaciones y usos
El diseño puede ampliarse conectando varios paneles en paralelo para incrementar la producción de agua caliente.
Además, su diseño modular permite ampliar la capacidad conectando varios paneles y adaptarlo a distintos espacios, como jardines, piscinas, huertas o viviendas de uso ocasional.
El sistema puede complementar otras instalaciones renovables.
Un calefón solar permite disponer de agua caliente para una vivienda, una ducha, una piscina o una instalación de uso ocasional, siempre que el sistema se dimensione de acuerdo con la demanda.
Ventajas del calefón solar artesanal
- Permite aprovechar la energía solar para calentar agua.
- Puede construirse con materiales económicos y fáciles de conseguir.
- Utiliza herramientas habituales de fontanería y bricolaje.
- Puede reducir el consumo de gas o electricidad destinado a producir agua caliente.
- Puede traducirse en un ahorro en la factura energética.
- Al funcionar únicamente con energía solar, no genera emisiones durante su uso.
- Disminuye la dependencia de combustibles fósiles.
- Su diseño modular permite conectar varios paneles.
- Puede adaptarse a jardines, piscinas, huertas o viviendas de uso ocasional.
La recuperación de soluciones sencillas como este calentador solar demuestra que la transición energética no depende únicamente de tecnologías sofisticadas.
Este tipo de proyectos puede contribuir a que más hogares se familiaricen con el autoconsumo térmico, disminuyan su dependencia de la energía convencional y reduzcan sus emisiones de carbono.
Otras formas caseras de calentar agua
Podemos hacer un calentador solar con botellas. Estas botellas estarán unidas unas con otras con tubo de polietileno o tubo de riego y calentarán el agua que está en su interior cuando les incide el sol.
El panel donde el agua se calentará por el sol se puede construir de diferentes formas.
También pueden utilizarse botellas de plástico PET, latas de gaseosa, colchones, tetrapack, cajones de verdura, palets y otros materiales reutilizados.
El sistema de tubos de cobre se distingue por aprovechar la elevada conductividad térmica del metal y por estar protegido dentro de una caja con cubierta de vidrio.
Mantenimiento
Sí, es importante realizar mantenimiento regular al calefón solar.
El mantenimiento debe incluir la revisión de las conexiones, el tanque, las soldaduras y el estado de la caja.
También es necesario comprobar que no haya fugas de agua y que la parrilla de caños permanezca llena.
La estructura interior facilita la instalación del serpentín y permite desmontarlo si fuera necesario reparar alguna soldadura.
Calentador Solar con Tuberias de Cobre
Un calentador solar es una instalación que sirve para convertir la energía solar en calor y puede ser una forma rápida, fácil y económica de disponer de agua caliente durante todo el año, aunque su rendimiento depende de la exposición solar y de las condiciones climáticas.