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MANUAL II

SISTEMASHIDRULICOSDOMSTICOS

Tcnicas para instalaciones de agua fra,agua caliente y sistemas solares trmicos domsticos

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NDICE

1. EL AGUA1.1 Informacin general1.2 De dnde viene el agua?1.3 Calidad del agua y su uso domstico

2. INSTALACIONES DE AGUA DOMESTICAS2.1 Tuberas y vlvulas para instalaciones de agua fra2.2 Tuberas y vlvulas para instalaciones de agua caliente2.3 Sistema tubo en tubo2.4 Sistema de tanques de captacin con bomba

3. SISTEMAS DE CALENTAMIENTO DE AGUA3.1 Termoduchas y tanques elctricos3.2 Calentadores de gas3.3 Sistemas solares

4. QUE ES UN COLECTOR SOLAR?4.1 Colectores y sistemas para calefaccin de piscinas4.2 Colectores planos4.3 Eficiencia de un colector plano

5. TANQUES PARA SISTEMAS SOLARES5.1 Tanques para sistemas termosifn5.2 Tanques para sistemas forzados

6. SISTEMA TERMOSIFON6.1 Cmo funciona el sistema termosifn6.2 Componentes del sistema termosifn6.3. Pasos para una instalacin correcta

7. SISTEMA FORZADO7.1 Cmo funciona el sistema forzado?7.2 Componentes del sistema forzado7.3 Pasos para una instalacin correcta

8. SISTEMA INTEGRADO8.1 Cmo funciona el sistema integrado?

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EL AGUA

1.1 INFORMACION GENERAL

El agua es el ms importante de todos los compuestos qumicos; sin ella no habra vida. Es tambinla sustancia ms abundante y comn, ya que cubre 71% de la superficie terrestre. El 97,4% delagua es salada y slo 2,6% del agua del mundo es dulce. De este 2,6% solamente una pequeaparte (0,8%) est disponible en forma de agua potable y sanitaria. El resto (1,8%) del agua dulcetiene la forma de nieve o hielo.

Para el ser humano el agua es vital. Aproximadamente un 70% del peso total de su cuerpo es aguay su consumo promedio es de 2,4 lts diarios. Lo mximo que un ser humano puede sobrevivir sinagua es de 3 a 4 das.

LOS SECRETOS DEL AGUA

Nada es tan comn como el agua. Pero, a pesar que desde hace ms de cien aos se han realizadomuchos estudios fsicos, todava hay muchas dudas en los crculos cientficos y preguntas sinrespuestas sobre el agua. En uno de los ltimos estudios se determin, que el agua debe de tenermemoria y capacidad de comunicacin, porque slo de esta manera se puede explicar que la medi-cina homeoptica funcione. La idea es que todas las materias naturales tienen una fuerza, la cual sedebe de intentar despertar. En todo el mundo no existe un lquido que tenga mejores caractersticasde almacenar calor. Ni existe tampoco un ser humano que pueda explicar esto cientficamente.

La estructura molecular del agua es conocida exactamente: H2O. Tiene un tomo de oxgeno y dostomos de hidrgeno. Este ltimo es el tomo ms potente y ms simple en el universo. Sin dudaalguna, ningn proceso de vida puede funcionar sin agua y a pesar de esto, todava quedan algunasinterrogantes sobre el tema.

El agua, en su estado slido, lquido, o gaseoso, no tiene un comportamiento que se ajuste a lasreglas fsicas:

durante el proceso de congelacin aumenta su volumen en vez de disminuir;

segn leyes fsicas el hielo no podra flotar encima del agua;

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1. EL AGUA

segn su peso molecular, el agua debera hervir con una temperatura de -75C y no con 100C;

tambin segn su peso molecular, su temperatura crtica debera ser 50C, pero realmente esde 374,2C

(la temperatura crtica es la temperatra mxima donde un gas no se puede pasar a su estadolquido a pesar de verse sometido a una presin muy alta)

el punto de congelacin es de 0C aunque tendra que ser en -120C segn ley del del sistemaperidico;

el agua requiere el doble de tiempo que normalmente necesitara para elevar su temperatura(absorber calor), as como para eliminar el calor absorbido.

En la siguiente tabla se muestra la relacin del peso con respecto a la temperatura. La tabla mues-tra, que la famosa regla que dice que un m3 (1000 Lt) agua pesa 1000 kg, nunca se cumple. Slo enel caso en que el agua tiene una temperatura de 3C llega casi a un peso de 1000 kg/m3. De 3C a 1Cel agua muestra su anormalidad al aumentar su peso en vez de disminuir.

Densidad del agua en funcin de su temperatura

T(C) d (kg/m3) T(C) d (kg/m3)

5 999.7 55 985.5

10 999.2 60 983.3

15 998.7 65 980.6

20 997.6 70 977.9

25 996.3 75 974.8

30 995.3 80 971.6

35 994.0 85 968.5

40 992.0 90 965.1

45 990.1 95 962.0

50 988.2 100 959.3

A pesar de sus secretos, el agua es la materia ms importante del mundo; un producto real-mente valioso.

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1. EL AGUA

1.2 DE DONDE VIENEEL AGUA?

El agua del planeta est en cons-tante movimiento. Se evaporagracias a la energa solar y for-ma parte de la atmsfera. Al en-friarse se condensa e integra alas nubes que son movidas porel viento. Con el tiempo cae so-bre la tierra en forma de lluvia,de nieve y espordicamente degranizo. Este movimiento delagua se llama ciclo hidrolgicoo ciclo del agua. Constituye unfactor importante y favorece lapurificacin del agua.

Fuentes de abastecimiento de agua para consumo humano

Generalmente se diferencian dos tipos de fuentes de abastecimiento: fuentes subterrneas y fuen-tes superficiales.

Para ser consideradas potables, las aguas subterrneas, como pozos y manantiales, deben cumplircon las normas fsicas, qumicas y microbiolgicas que rigen este tipo de aguas. Su tratamientoes natural por infiltracin en las diferentes capas terrestres y se pueden contaminar a largo plazo.

Las aguas superficiales, como lagos, ros y embalses, por estar expuestas al medio ambiente, sonfcilmente contaminables, de ah la necesidad de tratamiento antes de su uso para el consumohumano. Esto se realiza en las plantas de tratamiento de las instituciones encargadas de la explota-cin de los recursos hdricos.

Principales fuentes de contaminacin del agua

Dentro de las principales fuentes de contaminacin, podemos separar las naturales de las causadaspor el hombre.

Dentro de las naturales encontramos los efectos de la lluvia como erosin del suelo, arrastre demateria orgnica y de vegetales en descomposicin, etc. Esto lo que produce es turbiedad y cambiode color en el agua.

Planta de Tratamiento en Tres Ros, Cartago, Costa Rica.

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Por otro lado, el ser humano provoca contaminacin mediante la actividad agrcola ganadera, dese-chos en las cuencas de los ros como productos o subproductos de dicha actividad, la industrialque genera productos de desecho, colorantes etc., y la contaminacin urbana, con predominio deaguas negras y la contaminacin con microorganismos asociados a patologas humanas.

Plantas de tratamiento

Para ser potabilizada y que luego llegue a las residencias de la poblacin, el agua debe pasar a lasplantas de tratamiento. Los procesos bsicos del tratamiento son: clarificacin, coagulacin,floculacin y separacin de partculas. Despus pasa por un proceso de sedimentacin y filtracin,y, como ltimo, desinfeccin.

El trabajo que deben realizar las instituciones encargadas del agua potable es localizar las fuentes,lo que cada vez es ms difcil por su escasez relativa, potabilizarla y distribuirla con excelentecalidad y suficiente cantidad.

1.3 CALIDAD DEL AGUA Y SU USO DOMESTICO

CALIDAD DEL AGUA

La calidad del agua en los hogares centroamericanos varadesde muy buena calidad hasta ser gravemente peligro-sa para el ser humano. Por agua potable se entiende aguasegura para ser consumida por el ser humano tanto des-de el punto de vista fsico, qumico y microbiolgico. Esoquiere decir libre de virus y bacterias patgenas, trans-parente, limpia, sin color y sin olor. Lo peligroso es quelos organismos patgenos ni son visibles, ni tienen olor.Estos organismos, llegan al agua mediante la contami-nacin con excretas humanas y al ser consumidos enuna dosis suficiente, provocan enfermedades, la mayorparte de las veces estomacales. Por naturaleza, los cuer-pos de los seres humanos forman anticuerpos contra uncierto grado de contaminacin, lo que significa que laspersonas que toman agua contaminada son resistentescon el tiempo, mientras que los turistas o los nios pe-queos, por no estar acostumbrados, rpidamente tie-nen problemas en el estmago, por ejemplo, despus detomar un refresco con hielo contaminado.

Agua Limpia = Gente Sana.

1. EL AGUA

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Existen dos tipos de microorganismos patgenos: las bacterias y los virus.

Las bacterias ms frecuentemente encontradas son: Salmonella typhi, Salmonella paratyphi, Shigellashigelosis y Vibrio colera.

Por su parte, los virus ms comunes son; Enterovirus, Rotavirus yHepatitis A.

Los laboratorios de las instituciones encargadas de los recursoshdricos realizan pruebas sobre la calidad de agua comparndoloscon normas y parmetros. En caso necesario inician un tratamientode cloracin, o por lo menos, avisan a la poblacin afectada.

Al hablar de calidad de agua tambin es importante analizar la dureza.Esta es causada por la presencia de cationes metlicos como (calcioy magnesio), y forman incrustaciones en tuberas de agua caliente,calderas, intercambiadores de calor, etc.

Estas incrustaciones se forman al precipitarse el calcio y el magnesioen presencia de calor. Este efecto es grave en temperaturas altas. Hasta60C la produccin de calcio es mnima, pero con temperaturas mayo-res empieza la produccin en forma rpida. El enriquecimiento del aguacon los minerales calcio y magnesio, se produce al pasar el agua porlas piedras en los cauces de los ros. Esta caracterstica del agua seclasifica en unidades ya sea en Mol por m3, Milimol por litro, o Grado dedureza francesas (Gf, 1 Gf = 10 mg carbonato de calcio por litro)

Aparte de ciertas excepciones, no es necesario un tratamiento contrala dureza. Se lo recomienda solamente con valores superiores a 3.5 Milimol por litro. Los laborato-rios de las instituciones responsables le pueden informar sobre los diferentes tipos de tratamien-tos, en sus respectivos pases.

En Milimol por litro En grados franceses Clasificacin

0 - 0.7 0 - 7 muy suave

0.7 - 1.5 7 - 15 suave

1.5 - 2.5 15 - 25 semi duro

2.5 - 3.2 25 - 32 bastante duro

3.2 - 4.2 32 - 42 duro

ms de 4.2 ms de 42 muy duro

Ejemplos de incrustacionesen tubos.

1. EL AGUA

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Uso del agua en las viviendas

Como se mencion en el apartado 1.2. el agua llega a los usuarios a travs de los tubos principales.El dimetro del tubo entre la casa y el tubo principal depende del nmero de usuarios de la casa yvara entre 1/2 y 1.

Cerca de la casa normalmente se instala una llave de paso y el medidor de agua. El consumopromedio por persona es de 150 lts (40Gls.) diario, y las instituciones responsables mandan men-sualmente la factura al dueo de la casa de acuerdo al consumo de agua que se haya medido. Peroesto no es igual en toda Centroamrica, dado que existen lugares dnde an no se instalan medidoressino que se paga una cuota fija mensual. Esto sucede sobre todo en barrios rurales.

La experiencia en el pasado ensea, que en lugares sin medidores la gente consume agua en exce-so y no se preocupan por reparar fugas o cambiar vlvulas o llaves defectuosas. Segn datos de losorganismos nacionales responsables del agua potable en Centroamrica, por esta razn y por lasfugas de los tubos principales, se pierde aproximadamente un 60% del total de agua disponible.

Una vivienda comn en Centroamrica cuenta con uno o dos servicios sanitarios, fregadero, ducha,lavamanos y una pila. Las casas de clase alta podran tener adicionalmente una tina, un jacuzzi, unalavadora, un lavaplatos, una piscina, un bid, conexin para el icemaker (aparato en el congeladordel refrigerador que hace hielo), y varias llaves de chorro en los jardines.

1. EL AGUA

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INSTALACIONESDOMSTICASDE AGUA

2En Centroamrica muchas vezes las instalaciones de tubera en las casas son de mala calidad ypresentan fugas difciles de localizar, sin ayuda de equipo especial. Esto se debe principalmente aque no se toman en cuenta consideraciones importantes que se analizarn a continuacin.

2.1 TUBERIAS Y VALVULAS PARA INSTALACIONES DE AGUA FRIA

2.1.1 Tubos

Por asunto esttico las instalaciones (tuberas) de agua se instalan dentro de pisos y paredes. Unavez instalados y cubiertos por cemento y cermicas es imposible reparar fugas sin picar. Por estarazn es de mucha importancia elegir material de calidad, realizar una instalacin limpia, y verificarla presin utilizando bombas hidrostticas antes de terminar las paredes y los pisos.

Uno de los problemas ms graves es la corrosin ocurrida por mal manejo de diferentes tubosmetlicos. Por ejemplo, el cobre es un metal ms noble que el hierro galvanizado, por esta razn losdos metales no deben de tener contacto directo dado que, al haberlo, el metal menos noble tendrproblemas de corrosin. En el caso en particular cuando se habla de tuberas, siguiendo la direc-cin del flujo de agua, nunca se debe instalar cobre antes del hierro galvanizado, sin separarelectricamente, o, para tener todava ms proteccin, lo ms conveniente es separar elctricamentelos dos diferentes metales con una unin dielctrica.

Las caractersticas que debe tener un tubo son:

sellado y durabilidad

que no contamine el agua (no usar plomo, tampoco en forma de soldadura)

resistente a alta presin (en Centroamrica hay lugares en donde la

presin de la red llega hasta 120 Psi)

resistente a la corrosin (no usar tubode hierro negro)

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Hace ms de 20 aos casi solo se usaba tubo metlico (hierro galvanizado y cobre) pero hoy en da,la mayora de las personas usan tubos de material plstico. En el mercado existen diferentes tipospara instalaciones de agua fra. Seguidamente se mencionan las caractersticas, ventajas y desven-tajas de diferentes materiales que se utilizan.

A.1. Tubos de PVC (cloruro de polivinilo)

Con la escasez de materia prima y el continuo aumento en el costo de la misma, la ciencia sac a laindustria un material llamado plstico. Entre las miles de utilidades que se le da al plstico hoy enda, est el tubo PVC. El PVC pertenece a la familia de los termoplsticos. Se enlazan monmerosqumicamente diferentes y el resultado es un copolmero. El PVC es formado por los monmeroscloruro de vinilo y acetato de vinilo.

Actualmente es el tubo ms utilizado en el mercado por las siguientes razones: es de fcil instala-cin, es econmico, hay un gran surtido de accesorios y se puede conseguir en cualquier ferretera.El problema ms grande en relacin al tubo PVC es su manejo a la hora de realizar la instala-cin. A primera vista parece muy fcil, por lo que personas sin conocimientos adecuados, se en-cargan de la instalacin, trayendo como resultado las fugas que se mencionaron previamente. Lasfallas ms graves son: cortes no rectos, limpieza insuficiente, movimiento de la union hecha sinesperar hasta se haya secado y poner demasiado pegamento.

Pasos para una unin correcta

1. Medicin y corte del tubo (perpen-dicular);

2. LIJADO: con lija quitar el brillo opelcula en las superficies dondese pone el pegamento;

3. LIMPIEZA: limpiar las superficiesdonde se echa el pegamento conlimpiador (por ejemplo acetona).El tubo se debe limpiar en la pa-red de afuera y el accesorio enlas paredes internas;

4. PEGADO: Poner a las superficiespreviamente limpias el pegamen-to (solvente adhesivo) Se reco-mienda aplicar primero el pegamento al accesorio;

Accesorios y herramientas para instalaciones de tubera de PVC

2. INSTALACIONES DOMSTICAS DE AGUA

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5. UNION: proceda a unir las partes tratadas (tubo y accesorio) presionando uno contra el otrohasta el tope, y, al mismo tiempo darle al tubo un cuarto de vuelta;

6. LIMPIEZA: como ltimo paso, limpiar con un trapo bien limpio los restos de pegamento.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL TUBO PVC

Ventajas:

fcil y prctico de trabajar (flexible y liviano)

econmico y fcil de conseguir (con gran surtido de accesorios)

anticorrosivo

larga durabilidad (al instalarse correctamente)

paredes internas muy lisas

Desventajas:

poca resistencia a las altas temperaturas

no resistente a los rayos ultravioletas (se debe proteger la superficie expuesta al sol)

una vez pegado es imposible de separar

por facilidad de instalacin, provoca que personas sin conocimiento cometan errores

alto coeficiente de dilatacin (8mm/mt de un cambio de temp. de 100K)

2.1.2 Tubos de hierro galvanizado (HG)

Antes de la dcada de los tubos plsticos, los tubos de HG eran los ms usados en instalaciones deagua fra. Son tubos de hierro sometidos a un bao de zinc, fundido por medio de la galvanoplastia,la cual deja una capa protectora contra la oxidacin. El largo normal es de 6,1 mts y las uniones sona travs de roscas. Como en el caso del PVC existen varios accesorios.

Para separar el contacto directo entre el tubo y el cemento (en instalaciones dentro de pisos oparedes) se recomienda instalar alrededor del tubo una capa protectora cual le da al tubo una vidatil mas larga. La herramienta principal en la instalacin es una mquina para hacer la rosca al tubo.En caso de utilizar maquinaria y accesorios de precisin las roscas podran ser selladasmetlicamente. Adems para tener un mejor sellado y, por lo tanto, ms seguridad es convenienteutilizar un material en la rosca. Para esto, mientras en Centroamrica casi solo se conoce el tefln,en Europa hace ms de 50 aos se usa un material llamando camo, el cual tiene ciertas ventajas


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en comparacin al tefln. La ventaja principal es que se puede usar el camo para todo tipo derosca y es resistente a las altas temperaturas incluyendo tuberas de vapor. Adems, si se suelta(afloja) la rosca una media vuelta, con tefln hay fugas, mientras el camo todava sella.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE TUBOS DE HG

Ventajas

larga durabilidad (al instalarse correctamente)

material fuerte (difcil de romper)

buena resistencia a la corrosin (de-bido al bao de zinc)

poca dilatacin

Desventajas:

inflexible

requiere ms tiempo para la insta-lacin

material pesado

requiere inversin en herramientaespecial

A.3 Tubos de cobre (ver bajo ttulo Tuberas para agua caliente 2.2.2.2)

B. Valvulas

Las vlvulas ms usadas en casas residencialesson: llave de paso, reloj de agua (medidor deconsumo), vlvula de boya, llave de la pila exte-rior (lavadora), llave de ducha, llave de lavama-nos, llave del fregadero, llave de jardn, vlvulade check (antirretorno) y, en lugares donde llegauna presin muy alta del tubo principal, vlvulasde reduccin de presin. Las cajas (cuerpos) delas vlvulas casi siempre son de bronce. El bron-

Camo, grasa y accesorios para instalaciones de tubos de HG.

Vlvula de bola.


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ce por ser un metal no muy duro requiere de ms espesor para tener la misma resistencia compa-rado a otros tipos de metal. Con niples o tubos metlicos (sobre todo de HG) hay que tener muchocuidado para no romper la caja, cuando se enrosca. Las conexiones de las vlvulas, con excepcinde algunas de PVC, son a travs de roscas.

La vlvula ms usada es la llave de paso. Entre ellas hay el tipo bola con cierre rpido y el tipocomn con empaque. Sin embargo el tipo bola es ms caro, pero tiene ciertas ventajas por sudurabilidad.

Antes de las entradas a los calentadores es muy importante de instalar:

1. una llave de paso, la que permite cerrar el agua para posibles mantenimientos al calentador;

2. una vlvula antirretorno o check. Es importante que dicha vlvula sea de calidad. (Las conresorte y empaque cierran mejor que las de compuerta metlica.) La funcin de la vlvulaantirretorno es no permitir, que en el caso de que se vaya el agua del tubo principal, se vace elcalentador;

3. llave de drenaje para poder vaciar el calentador en caso de que fuera necesario.

(Bajo el apartado 7.3, paso 17, encontrar una foto de una conexin correcta de un calentador)

2.2 TUBERIAS Y VALVULAS PARA INSTALACIONES DE AGUA CALIENTE

Las exigencias a las instalaciones de agua caliente generalmente son las mismas que se menciona-ron en el apartado anterior.

2.2.1 Tubos

Un factor importante que hay que tomar en cuenta es la dilatacin del material usado para lostubos. Por ejemplo, en el caso de instalar un tubo plstico dentro del piso de concreto, podra serque como el tubo tiene un coeficiente de dilatacin mucho ms alto que el cemento, si se sometieraa un proceso de calentamiento, ste no tendra espacio para su lgica expansin. Eso puede provo-car fugas no localizables. Para evitar este problema se puede poner a los extremos de los tubos unmaterial como aislante antes de chorrear. Lo grave de una fuga en una tubera de agua caliente es,que no solo se pierde agua, sino energa, la cual es generalmente producida por electricidad. Elmercado para tuberas de agua caliente en Centroamrica es muy limitado. Casi solo se conocen lostubos de CPVC. y cobre. Hace aos se us tubera de hierro galvanizado pero este material presentagraves problemas de corrosin con temperaturas superiores de 60C.


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2.2.2.1. Tubos de CPVC

Los tubos de CPVC o Termex son los ms usados en Centroamrica para instalaciones de aguacaliente. En las ferreteras centroamericanas slo existen los dimetros 1/2 y 3/4. Los accesoriospara este tipo de tubo son uniones machos y hembras, codos, uniones sencillas y Ts. Su acabadoes igual al del PVC, con la nica diferencia, que se tiene que usar un pegamento especial para estetipo de tubo. Segn informaciones de los fabricantes, la temperatura de operacin mxima es de83C. Con temperaturas superiores y presiones altas se inflan como un globo. En la instalacin detuberas de este tipo es muy importante trabajar limpio y realizar la prueba de presin para detectarposibles fugas, porque se demanda mayor dureza para el sello de uniones con agua caliente encomparacin con agua fra. Otro problema es que la mayora de los maestros de obras no losprotege suficiente antes de chorrear los pisos y en muchas obras andan con el carretillo caminandoencima de los tubos y de esta manera se les daa.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DETUBOS DE CPVC:

Ventajas

(Las mismas como Tubo de PVC)

Desventajas

temperatura mxima limitadade 83C

no hay dimetros mayores de3/4 en Centroamrica.

la alta dilatacin

2.2.2.2 Tubos de cobre:

Cobre es un material de color rojo con un punto de fusin de 1083C y un coeficiente de dilatacinde 1.7Mm/Mt con un cambio de temperatura de 100 Kelvin. Su densidad es de 8900 Kg/m3. Aexcepcin de la plata el cobre es el que cuenta con mayor conductividad. En contacto con el amoniaco,cido sulfrico, cido ntrico y cloro pierde su resistencia.

Los tubos de cobre se consiguen en tramos de 6.1 o en rollos de 25 mts. En el mercado hay deespesores tipo L y M. El tipo L solo se usa para sistemas de alta presin como por ejemplo,

Tubo y accesorios para instalaciones de tuberas CPVC.


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sistemas de aire acondicionado o bombasde calor. El tipo M se usa, entre otras co-sas, para instalaciones de agua.

Debido a que los tubos cuentan con unacapa protectora llamada patina, estos sonespeciales para trabajar a la intemperie por-que la capa los protege de los cambiosclimticos, de los rayos ultravioleta, etc.

Las uniones de los tubos se hacen a travsde soldadura de estao o plata. La dife-rencia entre una unin de estao y una deplata es la temperatura usada. Mientras serequiere para plata temperaturas de alrededor de 800C solo se necesita para el estao alrededor de300C.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL TUBO DE COBRE

Ventajas

material anticorrosivo

material es resistente a las altas temperaturas (es el nico material que sirve para sistemassolares abiertos sin intercambiador de calor, esto se explicar en el captulo 7).

las uniones son densas y durables

paredes internas muy lisas

Desventajas

obre no se comporta con cualquier otro metal, si hay otros metales en el circuito de agua, porejemplo hierro en el tanque, se tiene que separar los dos metales elctricamente para protegerel hierro

las uniones de soldadura requieren entrenamiento y experiencia.

Uniones de soldadura de estao para tubos de cobre:

La soldadura es la unin de varios metales con otro metal, o bien contra una aleacin con un puntode fusin ms pequeo. La soldadura es insoluble y al calentarse, fluye dentro de las partes. Parauniones de tubos de cobre se usa accesorios de cobre los cuales se consiguen en gran variedad en

Tubo y accesorios para instalaciones de tubera de cobre.


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tiendas especiales o ferreteras. Este tipo de soldadura se llama soldadura capilar. El espacio entreel dimetro exterior del tubo y el dimetro interior del accesorio se llama hendedura capilar. Esimportante que dicha hendedura no sea ni muy grande, ni muy pequea. Como regla se sabe queuna hendedura capilar pequea brinda una estabilidad ms fuerte. La posicin de tubo y accesoriono influyen en la soldadura capilar debido a que el estao fundido siempre busca el punto mscaliente y por eso tambin se podra lograr una buena unin haciendo que el estao suba. Losaccesorios y tubos estn justificados segn normas y existen desde EEUU hasta Brasil en los mis-mos tamaos.

Lista de herramientas y materiales para los uniones de soldadura capilar:

1. Herramientas:

Soplete de gas (butano opropano)

chispa o encendedor

brocha pequea

lija mediana para metal

recipiente pequea paraagua

trapo limpio

2. Materiales:

soldadura en rollo aleacin95% estao y 5%antimonio

fundente (por ejemplo Flux)

Herramienta y material para uniones de soldadura capilar.


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Pasos para seguir en unaunin limpia de soldaduracapilar:

1. Cortar el tubo en un ngulo de 90con una segueta o cortadora de tubo

2. Quitar las asperezas adentro y afuera

3. Limpiar con lija los extremos de los tu-bos (exterior) y accesorios (interior) para quelas superficies metlicas estn muy limpias.

4. Aplicar el fundente nicamente al extre-mo del tubo

5. Al interponer el tubo dentro de un acce-sorio se debe de hacer con movimientoscirculares

6. Procedimientos a la hora de soldar:

Doblar el estao en ngulo de 90 grados (Por unin se requiere un pocomenos que el dimetro del tubo).

calentar el accesorio hasta el punto de fusin del estao (hay que tocar devez en cuando con la soldadura, el punto donde entrara el estao a la hende-dura de capilar);

cuando el cobre (accesorio) tiene la temperatura necesaria, se procede ainterponer la cantidad de estao.

importante de no sobrecalentar el accesorio, (solamente calentar hasta queel estao se funda)

esperar un minuto sin mover las partes, despus enfriar despacio con el tra-po mojado;

al finalizar la unin se debe limpiar bien con el trapo mojado para quitar todoslos restos de fundente. (Si se lo deja forma corrosin)

NOTA: para aprovechar el calor se recomienda hacer varios uniones de una vez,empezando de abajo hacia arriba como se muestra en el dibujo 6.


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B. VALVULAS

Bsicamente hay dos vlvulas de importancia en la red de agua caliente:

1. Vlvula de seguridad

2. Vlvula de mezcla trmica

B.1.Vlvula de seguridad:

Durante el proceso de calentamiento de agua se aumen-ta el volumen de la misma. (Vea grfica adjunta). Estaexpansin puede llegar a ser peligrosa en un recipientecerrado. La fuerza de esta expansin es tan grande, quehasta se podra romper los cilindros metlicos de lostanques. Peligro para los seres humanos, solo existe encaso, que se forma vapor en el recipiente. Para evitareste problema es muy importante instalar en todos losaparatos de calentamiento de agua una vlvula de seguridad. En el mercado existen diferentes tipos;hay unos que abren solamente segn presin con un rango fijo (normalmente 150 psi) y otros con unrango de presin ajustable. Otras vlvulas de seguridad abren de acuerdo a las altas temperaturas.

Durante la instalacin de la vlvula (normalmente arriba del calentador en la salida de agua caliente)hay que tomar en cuenta, que durante el proceso de abrir va a salir agua que podra mojar elaislamiento del calentador. Por eso hay que instalar un tubo de drenaje (en CPVC) para mandar elagua de la expansin al tubo de desage. Muy importante es no conectar la salida de la vlvuladirectamente con la conexin de desage, para que se pueda controlar su buen funcionamiento.

Vlvula de seguridad.


0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 C

6

5

4

3

2

1

0

% D

E DI

LATA

CIN

TEMPERATURA

Grfica de Expansin del Agua.

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Vlvula de mezcla de temperatura.

B.2 Vlvula de mezcla de temperatura:

Este tipo de vlvula es poco conocida en Centroamri-ca. Tiene tres conexiones: agua fra, agua caliente y aguade mezcla. Su funcin es solo permitir una temperatu-ra ajustable (rango de 30-70C) a la red de agua calien-te, eso lo hace a travs de mezclar fluidos a diferentestemperaturas para obtener una temperatura de salidauniforme. Su uso sobre todo es para sistemas solares,los cuales, no se pueden apagar al alcanzar una tempe-ratura mxima. Esto es importante sobre todo porqueel tubo de CPVC solo soporta 83C. En caso de que nohay consumo de agua caliente durante varios das (por ejemplo en vacaciones), un sistema solarcalentar con facilidad a temperaturas superiores de 83C. La instalacin de la vlvula normalmentees en la salida del calentador. En duchas pblicas, donde hay varias duchas una al lado de la otrotambin podra usarse para mezclar automticamente una sola temperatura agradable para todaslas duchas. Adems de asegurar que no se daan los tubos por sobrecalentamiento, el uso de lasvlvulas trmicas significa un gran ahorro energtico.

2.3 SISTEMA TUBO EN TUBO

Hace veinticinco aos revolucion en Europa Central un nuevo sistema llamado tubo en tubo parainstalaciones sanitarias con ciertas ventajas comparndolo con los sistemas existentes de aguapotable. Hoy da, las instalaciones que se realizan en estos pases, son en su mayora de sistematubo en tubo. Este sistema, es en este momento, a nivel mundial, la opcin ms confiable, segura yconfortable en lo que respecta a los sistemas de agua potable, tanto en agua fra como caliente.

Cuando se dice ms confiable se refiere alhecho de que al ser el sistema tubo en tuboun sistema de agua impermeabilizado no sevan a tener problemas de erosin de la losaestructural, concreto, falsos techos, muroscon cmaras de aire. Adems, es seguroporque es antissmico, y se descarta a la veztoda posibilidad de falla en su montaje, ade-ms de que ofrece un fcil mantenimiento

en caso de alguna avera ya que se reemplazan las piezas rpidamente sin necesidad de picar,movimientos de paredes o techos. Es confortable porque siempre mantiene una presin estable yconstante de agua, es silencioso y ninguno de sus componentes produce toxicidad alguna.


Foto de tubo en tubo.

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INSTALACIN

Se debe definir un lugar centralizado para la instalacin de una caja de distribucin (para bajarcostos ste debe ser cerca de los aparatos sanitarios). Esta caja de distribucin se instala previa-mente dentro de la pared. De los dos distribuidores de bronce (agua caliente y agua fra) se distri-buyen los tubos para cada conexin con las respectivas llaves en tubos separados. Existe la posibi-lidad para ahorrar tubos instalando terminales dobles o triples para conectar los aparatos sanitarioscercanos desde una conexin doble o triple.

Para no tener problemas de cada de presin se conectan los dos distribuidores con tubera demayor dimetro (agua caliente desde el calentador y agua fra desde la red).

Sin temor alguno, se introducen los tubos en el piso o paredes chorreados. La mayor ventaja deeste sistema es que cuando hay algn dao en una tubera se le puede cambiar fcilmente sin picarpiso, paredes o cermicas.

Tubo con conexin aldistribuidor.

Caractersticas generalesdel sistema

Tubo interior de PEX(Polietileno Reticulado)

Tubo exterior de PE(PolietilenoTermoestabilizado)

Accesorios en BronceFundicin Roja

Dimetros de 12mm hasta63 mm

Es compatible con HG,Cobre, Aluminio y PVC

Recomendado para todotipo de construccin


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Ventajas del sistema tubo en tubo

Todas las piezas en contacto con el agua estn fabricados de material resistente a la corrosin.

Para agua caliente y agua fra es el mismo tubo en rollos a 25, 50, 100 mt

Baja friccin sin erosin, el mismo dimetro interior ao tras ao.

Con el sistema tubo dentro del tubo se puede ubicar cualquier desperfecto inmediatamente.

Tubera flexible y ligera fcil de doblar y manipular.

Los accesorios son rpidos y seguros. Se acabaron las molestias del pegamento y esquinasdifciles.

A diferencia de otras tuberas no sufren los efectos de aguas agresivas.

Menor tiempo de instalacin que cualquier otro sistema.

Accesorios y tubera antissmico.

Resistencia a altas temperaturas 95 C con una presin de 145 libras.

Las tuberas PEX tienen la mayor vida til de las tuberas plsticas (50 aos) a temperaturas de60 C.

Desventajas del sistema tubo en tubo

El costo de los materiales utilizados en estos sistemas es ms elevado que los sistemas tra-dicionales.

2.4 SISTEMA DE TANQUES DE CAPTACION CON BOMBA

En Centroamrica hay pocas en las cuales el agua se vuelve escasa. Por esto varios propietariosde vivienda han decidido instalar un tanque de captacin para almacenar agua potable.

En el mercado hay varios tipos de tanques de diferente calidad. Mientras hace ms de 20 aos losmaestros de obra hicieron los tanques con cemento, ya sean subterrneos o sobre el piso, en losltimos aos el material plstico entr fuertemente al mercado. Los primeros tanques plsticoseran de material de fibra de vidrio. Las fallas ms problemticos de este material eran una superfi-cie dbil, problemas de fugas en las conexiones y, en caso de contacto con el sol, se calentababastante el agua interior, lo que provocaba el crecimiento de hongos. Desde hace tres aos enalgunos pases de Centroamrica se venden tanques de material polietileno. La construccin es dedos capas. La capa negra exterior le da estabilidad, mientras la segunda capa verde y lisa inferior


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aisla contra la transmisin de calor y no permite la formacin de hongos. A pesar de estas ventajasel precio entre los dos tipos tanques plsticos sale casi igual. A la hora de hacer la instalacin, en laentrada se ubica una vlvula de boya, la cual funciona igual que en los tanques de los serviciossanitarios. Para evitar una contaminacin del agua potable es importante tener cerrados los tan-ques con sus respectivas tapas.

Para tener una cierta presin en las terminales como la llave de fregadero, llave de la ducha etc.,existen dos tipos de instalacin de los tanques de captacin: por gravedad y con bomba de pre-sin.

Para que funcione el sistema por gravedad, el punto ms bajo del tanque (salida) tiene que estarms alto, que el terminal superior en la casa. Entre ms altura, ms presin hay en el sistema (10mt equivale 1 Bar o 14 Psi ).

En el caso del sistema con bomba de presin, este consta de los siguientes componentes: bombaelctrica, tanque de captacin, tanque de presin, vlvula de check, un presostato y un control denivel del agua. La bomba elctrica en caso de encendida, succiona el agua desde la salida inferior deltanque. Esto aumenta la presin dentro de la tubera mientras todos los terminales estn cerrados,hasta que el presostato apaga el proceso. El presostato es un aparato que manda una seal elctricacuando cambia la presin dentro de un recipiente o un tubo. El rango de la presin permitida por elpresostato es ajustable. La seal elctrica enciende y apaga la bomba, ante los cambios de presinque informa el presostato. Para que la bomba no se encienda constantemente, se instala despus dela bomba un tanque de presin. Este tanque tiene en su parte interior un hule flexible, el cual separece a un globo con aire en su interior. Dado que elaire es materia y, como tal tiene la capacidad de com-primirse, la bomba trabaja y presiona el aire dentrodel tanque de presin. Entre ms volumen haya en eltanque de presin, menos intervalos de encendido yapagado habrn. Entre la bomba y el tanque de pre-sin debe existir una vlvula de check que sirve paraque la presin generada por la bomba no salga hastael tanque de captacin. Por ltimo para no daar labomba haciendo que sta trabaje sin agua, se instaladentro del tanque de captacin un control de nivel delagua, el cual, en caso de que el tanque est sin aguaemite una seal elctrica a la bomba para apagarla.

Hay bombas en el mercado que tienen la opcin deconectar elctricamente en 110 V o 220 V. Dado queun aparato elctrico con la misma potencia consumamenos corriente conectado en 220 V, se recomiendaconectarla de esta manera.


Ejemplo de tanque alto por medio del cual el sistematiene presin por gravedad

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SISTEMA DECALENTAMIENTODEL AGUA

3Las exigencias para sistemas de calentamiento de agua son: alto rendimiento econmico, alta se-guridad y suficiente eficiencia en relacin a cantidad y temperatura.

El consumo de agua caliente depende de las costumbres de los usuarios y de los aparatos existen-tes. Como valores promedios se calcula una cantidad de 35 Lt por persona estndar bsico (casacomn) y 50 Lt para un estndar alto (Hotel lujoso). Estos valores se refieren por da a una tempe-ratura de 50C.

Seguridad: (ver artculo sobre vlvulas de seguridad.)

3.1 TERMODUCHAS Y TANQUES ELECTRICOS

3.1.1 Termoducha

Para calentamiento de agua para duchas, el aparato msbarato en su inversin inicial es la termoducha. Su fun-cionamiento es muy fcil y requiere poca inversin ensu instalacin. Esas son tres ventajas que hicieron, queeste producto llegara a ser el ms usado en los baosde viviendas centroamericanas. El funcionamiento es elsiguiente: se le instala a travs de una rosca de 1/2 altubo previsto de la ducha. Se conecta dos lneas elctri-cas

(220 V) y muy importante, la tierra para asegurar queno haya peligro para los seres humanos. Al haber cau-dal, la resistencia elctrica calienta. Entre poco flujo de agua aumenta ms la temperatura, porquela resistencia tiene ms tiempo para calentar el agua

Pero, para las instituciones nacionales de electricidad en Centroamrica con el continuo aumentode cantidad de termoduchas instaladas, cada ao tienen ms problemas en la distribucin deelectricidad. La razn es que las termoduchas tienen un consumo de electricidad muy alto (entre

Termoducha.

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3200W - 4500W) porque tienen que calentar agua en muy corto tiempo. Las costumbres de losseres humanos, es que un alto porcentaje se ducha en la maana a la misma hora (entre 6am -7am.). En estas horas pico, los cables principales desde las plantas de produccin estn en elmximo de su capacidad. Algunos instituciones en pases de Centroamrica mencionaron sobre laposibilidad en el futuro de prohibir las instalaciones de nuevas termoduchas.

3.1.2 Tanques elctricos

Como lo dice el nombre, en los tanques elctricos el calentamiento de agua, igual como en elsistema de las termoduchas, es a travs de electricidad. Los tanques son equipos que almacenan elagua caliente hasta su consumo. Los modelos comunes tienen una o dos resistencias elctricas, de3000W a 220V los cuales estn gobernados por un termostato. Este es un aparato ajustable queenciende y apaga una resistencia elctrica segn el cambio de temperatura del agua. En los ltimosaos la tendencia era disminuir la capacidad en volumen y poner resistencias elctricas ms fuer-tes. La ventaja de estos tanques pequeos es, que requieren muy poco espacio y con facilidad sepuede instalarlos en un closet. Las desventajas son las mismas como las de las termoduchas,debido a que consumen mucha electricidad. El tamao ms conocido para casas es el modelo de40 Gls con una resistencia de 3000W. El tiempo para elevar la temperatura de 40 Gls. de 20 a 50es de 105 minutos. Existen varios modelos en el mercado, pero todos siempre tienen la entrada deagua fra en su parte inferior. La conexin est arriba en forma de un niple de 3/4, y adentro hayun tubo de CPVC hasta su parte inferior. La salida de agua caliente est en el punto ms alto, dondese encuentra el agua ms caliente. La corrosin es un aspecto muy importante a considerar encuanto a los tanques. El problema ms grande de la corrosin existe en la parte interna (cilindrometlico), donde el agua caliente tiene contacto con las paredes del cilindro. En los Estados Unidosy Europa, la mayora de los tanques tienen un cilindro de hierro inoxidable, esmaltado o con unacapa de plstico que es resistente a las altas temperaturas. Con estos materiales, sin duda, sepuede hablar de una vida til de 20 - 25 aos. Por el alto costo de estas materias primas, lasempresas de Centroamrica prefieren la fabricacin de los cilindros en hierro negro usando unapintura llamada epxica como proteccin contra la corrosin. Para tener mayor proteccin se apli-ca varias capas de epxica y hornear a alta temperatura. Para prolongar la vida til se puede instalarun nodo anticorrosivo de magnesio. El peligro de corrosin ms grande lo constituye el materialde cobre, por la diferencia de nobledad entre ste y el hierro negro del tanque. Por esto, los tubosde cobre antes del tanque se deben de separar, de ste, elctricamente a travs de uniones dielctricas(ver foto en apartado 6.2, Componentes del sistema termosifn).

Sin embargo, la parte energticamente ms importante de los tanques es el aislamiento, el cualdebera de disminuir la prdida de calor al menor grado posible. Aqu en Centroamrica los fabri-cantes, por bajar costos en su fabricacin, fallan en este punto tan importante. La mayora de los

3. SISTEMAS DE CALENTAMIENTO DE AGUA

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tanques elctricos instalados en Centroamrica presentan gra-ves deficiencias en aislamiento, lo que provoca que la resisten-cia elctrica se encienda ms de lo necesario. Muchos propie-tarios de casas para bajar la factura elctrica, instalaron relojesde tiempo (timer), el cual solamente permite el calentamientoen ciertas horas. Con un tanque bien aislado no es necesarioinstalar un timer. Si se habla de aislamiento es importante sa-ber que una gran parte de prdida de calor se da en los co-nexiones de tubos, especficamente en las conexiones de arri-ba. Seria interesante realizar un estudio energetico enCentoramrica para evaluar el desperdicio total de energa entodos los tanques elctricos por no tener aislante en sus co-nexiones de arriba. Generalmente se puede decir, que en cadalugar del tanque y sus conexiones donde la temperatura es msalta que la temperatura del medio ambiente, se est perdiendoenerga, y al mismo tiempo dinero. Con un buen aislamiento sepuede ahorrar hasta un 90% en comparacin con cilindros metlicos sin aislamiento. Al hablar deaislamientos la meta es de no perder ms que 5 Kelvin a temperatura de referencia de 60C en 12Horas.

3.1.2.1 Materiales para aislar tanques:

La espuma de poliuretano es un material que tiene excelentes valores energticos como para servirde aislante. Hasta 95C no presenta ninguna deformacin. Por esta razn en los Estados Unidos yen Europa es el material ms usado para aislar tanques. En Centroamrica los fabricantes de tan-ques usan fibra de vidrio o pequeas bolas de estereofn. Ambos materiales tienen menor capaci-dad de aislamiento, pero son ms fcil de instalar. Otra desventaja de la fibra de vidrio es que hayque tener cuidado para no tener contacto con la piel. Ese material causa irritacin, ya que se des-prenden pequeas partculas de fibra. Por su parte, el estereofn est limitado en su capacidad desoportar calor. Con temperaturas mayores de 65 C el material se deforma. Por esa razn el estereofnno es recomendable para usar en tanques en sistemas donde hay temperaturas muy altas. (Porejemplo, sistemas solares)

El material ms barato de aislamiento es la granza de arroz, un material ecolgico que usualmentese puede conseguir gratis. El valor energtico no es tan bueno, comparado con los otros tipos, perocon el doble de espesor se puede compensar esta diferencia. Si se usa granza de arroz es indispen-sable echar un insecticida al material para no tener problemas con insectos.

Tanque elctrico.


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Espesores recomendados de varios tipos de aislamientopara no perder ms de 5 Kelvin en 12 Horas referencia de temperatura 60C

Tipo de aislamiento Espesor recomendado

Espuma de poliuretano 3 pulgadas

Fibra de vidrio 3.5 pulgadas

Estereofn 3.5 pulgadas

Granza de arroz 6 pulgadas

3.1.2.2 Forros

Las forros ms comunes son de hierro negro pintado. Le dan estabilidad al tanque, pero aumentannotoriamente el peso total y con los aos tienen problemas de corrosin. La mejor solucin es usaruna lona, como la que se usa en los camiones.

3.1.2.3 Exigencias para tanques

prueba de presin hasta 150 psi

aislamiento protegido contra la

humedad, resistente a temperatura hasta 75C

No perder ms de 5 Kelvin en 12 Horas a temperatura referencia 60C

Cilindro con tapas redondeadas

Usar material anticorrosivo para el cilindro o en caso de usar hierro negro poner tres pelculasde pintura epxica horneada.

3.2. CALENTADORES DE GAS

Los calentadores instantneos, o sistemas de calentadores de gas con tanques de almacenamiento,son aparatos que tienen su fuente de energa de gas, ya sea butano, propano, gas natural o gas deciudad. Los aparatos de gas se han desarrollado bastante en aos pasados y hoy existen variosproductos en el mercado de buena calidad. Los calentadores para agua son seguros y su uso signi-fica un ahorro de ms de un 50% de energa elctrica, dando as un mayor aprovechamiento econ-


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mico ya que sus consumidores han comprado versatilidad yrendimiento. El calentamiento es tres veces ms rpido que uncalentador elctrico bsico. Los modernos modelos cuentancon encendido automtico electrnico, a travs de una baterade 1.5 V. Requieren 0.2 Bar 2.8 Psi de presin mnima, ytienen reguladores de presin para agua y gas. Para seguridadde los seres humanos, se debe hacer una instalacin para con-ducir las emisiones, producto de la combustin del gas en elquemador, los que deben ser sacados fuera del edificio.

3.2.1 Calentadores de gas instantneos

Los calentadores instantneos (de paso) son equipos decalentamiento rpido como es el caso de la termoducha. Supotencia es declarada en KW y los aparatos ms pequeos paracasas tienen aproximadamente 8,7 KW, lo que significa que paraun caudal de 5 Lt/ Min. se puede esperar una temperatura de40C, o si el caudal es de 2,5 Lt/ Min., el calentador tiene capa-cidad de elevar la temperatura a 65C. Tambin es importanteconsiderar que la temperatura de la salida depender de la tem-peratura de la entrada al calentador. Su funcionamiento es atravs de un presostato que enciende automticamente la lla-ma del calentador, cuando una persona abre una terminal (porejemplo la llave en la ducha), y se calienta el agua en formainstantnea. En el momento que se cierra la llave, la presinaumenta y el presostato apaga la llama inmediatamente.

3.2.2 Calentadores de gas con tanque de almacenamiento

La diferencia de estos calentadores de gas respecto a los an-teriores es que cuentan con tanques de almacenamiento conun cierto volumen (40-100 Lt para casas). En ellos se almace-nara el agua caliente para atender tiempos de alto consumo.El quemador es operado a travs de un termostato electrni-co cuando la temperatura dentro del tanque, es inferior a unvalor ajustado. A estos aparatos de gas se les debe exigir lasmismas demandas de operacin (presin mxima, aislamien-to, prevencin contra corrosin) como se explica en el aparta-do 3.1.2.

Modelo de calentador a gasinstantneo.

Modelo de calentador a gas contanque de almacenamiento.


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3.3 SISTEMAS SOLARES

Los especialistas en cuestiones energticas reconocen a la energa solar como la energa del sigloXXI. Sin embargo, dicha denominacin quizs puede inducir a cierta confusin. Hay personas quecreen que la energa solar es algo del futuro, y que en la actualidad todava no pasa de ser poco msque una simple curiosidad, o el mero capricho de algunas personas extravagantes, a quienes lesgusta colocar unos extraos artefactos en los tejados de sus viviendas.

Podramos decir, que quin opina de esa forma estara cometiendo un gran error, ya que en nuestropresente, el uso y aprovechamiento de la energa solar, principalmente para producir agua caliente,est compitiendo ventajosamente frente a otras alternativas con ms riesgo, ms contaminantes o,simplemente ms caras.

Con el consumo a gran escala de los combustibles fsiles que generaban una energa barata fcil-mente transportable y, posteriormente, con la implantacin de la electricidad a nivel mundial, laHumanidad conoci la poca de derroche y despreocupacin en cuanto a los inconvenientes de unconsumo de energa constantemente creciente, cuyas consecuencias son tan evidentes.

Realmente, no fue hasta la dcada de los aos setenta, en la que los problemas provocados por elabastecimiento y aumento del precio del petrleo por una parte, y una todava muy dbil concienciaecolgica por otra parte; cuando se empez a considerar un poco ms seria la opcin solar comouna alternativa, al menos parcial.

Las primeras aplicaciones que, tanto las sociedades desarrolladas como las que se encontraban (yse encuentran) en niveles econmicos ms bajos, aceptaron ms rpidamente, fueron aquellas quesuponan la obtencin de agua caliente mediante colectores solares planos, de sencillo diseo, parauso domstico en forma limpia y no contaminante.

Y as llegamos a los ltimos aos del siglo XX, en los que las graves consecuencias de la contami-nacin, a todos los niveles, unidas al deseo de un autocontrol de la energa que se consume, hanhecho que se manifieste un creciente deseo de utilizar energas limpias y renovables, entre lascuales la energa solar ocupa un destacado lugar.

Entre algunas tecnologas limpias y renovables podemos citar, los calentadores solares. Estos sonequipos que calienten el agua sin daar el medio ambiente a travs de los rayos del sol. Los com-ponentes principales son un colector y un tanque bien aislado. Los dos sistemas ms conocidosson: el sistema termosifn y el sistema forzado.


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QU ES UNCOLECTOR SOLAR?4

Todava existe mucha confusin en todo el mundo entre colectores y paneles fotovoltaicos. Estosltimos son los que generan electricidad en contacto con los rayos solares. Por otro lado, loscolectores son equipos que permiten calentar un lquido o aire con energa del sol. En realidad loque hace cualquier colector solar trmico es sencillamente algo tan habitual como dejarse calentarpor el sol y transmitir la energa trmica a un medio capaz de trasladarla, a su vez, hasta el lugar enque interese acumularla. El colector solar requiere caractersticas excepcionales en cuanto a calida-des, tales como durabilidad, hermeticidad e inalterabilidad que lo diferencian de otros productos. Elfracaso a corto o medio plazo de muchas marcas de colectores, que han demostrado de ser incapa-ces de soportar unos pocos aos manteniendo un rendimiento razonable, demuestra la existenciade un error, causante al menos de parte de un cierto descrdito de las instalaciones solares. Suutilizacin ms frecuente es para calentar agua destinada a la calefaccin de casas y edificios,piscinas y agua caliente para uso domstico (por ejemplo en la ducha, cocina, tina y lavadora, etc.)Generalmente se habla en Centroamrica de dos tipos distintos de colectores de acuerdo a su uso:colectores para calefaccin de piscinas y colectores para uso domstico, hotelera, industria etc. Elfuncionamiento bsico de ellos es el mismo: Una superficie plana de color negro unida con tubos,capta la radiacin solar directa y difusa. A travs de un intercambio de calor la superficie negratransmite su calor al medio (agua o aire) el que est circulando dentro de los tubos.

4.1 COLECTORES Y SISTEMAS PARA CALEFACCION DE PISCINAS:

La calefaccin del agua de las piscinas, constituye una de las aplicaciones de la energa solar mslgicas, por las claras ventajas de economa y sencillez que presenta frente a otros sistemas queutilizan energas convencionales. Dado que los colectores que se utilizan para calentar el agua deuna piscina, nicamente deberan ser capaces de mantener una temperatura no mayor de 30C, loideal es usar colectores sin cubierta, mucho ms econmicos que los empleados para calentaragua para usos domsticos. Mucha gente se los llama solamente absorbedores de piscinas, esoporque este tipo de colector se instala sin recubrimiento y sin aislamiento. Los mayores fabricantesen el mundo usan absorbedores de material plstico, negros, cuales estn resistente a los rayosultravioletas del sol y a las condiciones climticos. Los tres materiales ms usados son EPDM,polietileno o polipropileno. El agua de piscinas y jacuzzis tiene cloro y pequeas cantidades deorina, cuales provocaran la corrosin de varios metales. (Cobre, aluminio, hierro.) Los colectores

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plsticos trabajan con una eficiencia muyalta, hasta temperaturas de 30C porquelas prdidas de calor son mnimas, de-bido a las temperaturas bajas de opera-cin. Calentar una piscina siempre es ungasto energtico enorme y en Europa haypases cuales prohibieron la calefaccinde piscinas con energa no renovable.Econmicamente presenta un sistemasolar para piscinas nmeros muy inte-resantes en comparacin de otros fuen-tes de energa. Comparado con electri-cidad el tiempo de amortizacin siem-

pre se queda de menos de dos aos. Debido a la fcil construccin del colector y de la instalacin,el costo comparado con el ahorro energtico no es muy caro. El uso de colectores para calentarpiscinas cuenta como uso ms interesante de la utilizacin del sol.

Prdidas de calor de piscinas:

Como ley natural una temperatura de agua de una piscina, depende mucho a la temperatura delmedio ambiente. En caso que la temperatura del agua este ms caliente que la temperatura delmedio ambiente, el agua de la piscina se enfra hasta las dos temperaturas estn iguales. Lgica-mente hay otros influencias, cuales influyen la ganancia o prdida de temperatura, pero las msimportantes prdidas son dichas. El sol que pega directamente al agua, calienta durante el da,mientras el viento deja enfriar el agua. Una prdida adicional es la Radiacin hacia el cielo duranteuna noche abierto (despejado). Para evitar las prdidas de calor a un mnimo se recomienda el usode una manta trmica cual resulta sumamente efectivo. Existen en el mercado varios tipos de man-tas para piscinas. Las ms sencillas estn fabricadas de plstico transparente con burbujas de aire,similar a las lminas utilizadas para envolver objetos delicados en embalajes. Para mayor comodi-dad, la manta se suele recoger enrollndose alrededor de un eje situado en uno de los laterales dela piscina. Otra ventaja adicional de la manta es que, mientras este puesta, evite que la suciedad,hojas y objetos se depositen en la piscina. Como puntos negativos destacan la tendencia que algu-nas mantas trmicas tienen a desarrollar microorganismos, as como la mayor o menor dificultadcon que se enrollan o pliegan y se guardan.

Clculo de la superficie colectora:

Como se mencion anteriormente el clculo de la superficie de los colectores depende mucho delas prdidas. El punto principal es saber si existe una manta trmica para cubrir la piscina durante

Colector para piscinas.

4. QU ES UN COLECTOR SOLAR?

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la noche. Las temperaturas promedio en los grandes poblaciones centroamericanas estn entreagradable hasta caliente (18 a 28C). Lgicamente hay que instalar ms colectores en lugares me-dio fros. En un clima de temperatura promedio del ao (20 a 22 C) existe una regla bsica:

Con manta trmica 50% de la superficie de la piscina tendran que ser colectores para llegar a unos25C promedio. Sin manta trmica dicha superficie tendra que ser alrededor de 80% para llegar ala misma temperatura. En caso que el lugar sea muy ventoso la cantidad de colectores hay queaumentar a un 10% ms.

Instalacin:

Las instalaciones para un sistema solar para calefaccin de piscinas no son muy complicadas. Parainstalar los colectores encima del techo los fabricantes de los colectores tambin venden acceso-rios para el soporte y las conexiones para unir los elementos entre ellos.

El trabajo principal se realizar en el cuarto de maquinaria. Se instala en el circuito existente (suce-sin piscina - bomba - filtro - retorno a la piscina) una vlvula de tres vas y un control termodiferencial.La vlvula de tres vas (con motor de 24V) se instala entre bomba y filtro. La tercera conexin de lavlvula se conecta con la entrada de los colectores a travs de tubera de PVC (el tamao dependedel nmero y del tipo de colectores, pero nunca menor de dimetro de 1 1/2). La salida de loscolectores se conecta con una T entre vlvula y filtro. La funcin del control termodiferencial es,solo permitir a travs de la vlvula de tres vas el paso del agua a los colectores, en caso que los

Colectores de piscina instalados en el techo.


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colectores estn ms calientes que el agua de la piscina. La bomba se encienda independiente delsistema solar con un reloj de tiempo (timer.) Las mayoras de las bombas existentes tienen sufi-ciente potencia para recircular el agua entre la piscina y de los colectores. Como regla de caudalcuenta: para piscinas pequeas: 300 Lt o 80Gls por Mt2 colector por hora. Para sistemas mayoresel caudal podra ser un poco menos pero todava mayor de 150 Lt o 40Gls. Muy importante es lainstalacin de la vlvula y del control. Estos dos componentes son indispensable en una instalacinsolar para piscinas, porque solo permiten el paso cuando el sistema calienta.

4.2 COLECTORES PLANOS

Los colectores planos son los ms conocidos en el mercado, porque se pueden aplicar a diferen-tes usos como calefaccin, uso domestico, hotelera, en piscinas (con intercambiador de calor) eindustrias. Estos tipos son lo que mejor consiguen el trinomio calidad, eficiencia y precio. Loscolectores planos tienen un recubrimiento (normalmente de vidrio especial) que produce un efectoinvernadero en la parte interna del colector. Esto genera una temperatura muy alta, hasta 160Ccuando el medio esta detenido (temperatura de parada.) En el lado a tras y en las laterales unalmina de aislamiento reduce las prdidas de calor a un mnimo. El corazn de todos los colecto-res es la placa absorbedora, la cual transforma los rayos solares en calor. El cobre es el materialms usado para el absorbedor. Para aumentar la eficiencia del mismo existen absorbedores conuna pelcula selectiva, la cual es muy dbil, y slo con tocarla se daa. Casi todos los famososfabricantes usan aluminio, para el marco, debido a su poco peso, el cual junto con el vidriotemplado le da la estabilidad al colector. Como se mencion, hay diferentes metales en un colec-tor, los cuales no son compatibles uno con el otro. Por eso es importante, separar elctricamente

Sistema hidrulico para piscinas y los colectores.


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los diferentes metales para no tener pro-blemas con la corrosin. Los colectoresplanos a pesar del sello completo entrevidrio y marco (normalmente, un empa-que) siempre tienen una cierta cantidadde humedad adentro, la cual necesitapoder salir. Por eso los colectores tienendos o ms agujeros de ventilacin, lascuales permiten su respiracin para sa-car la humedad.

Por las posibles altas temperaturas, esimportante que todos los materiales usa-dos en la fabricacin de un colector so-portan 170C como mnimo sin deforma-ciones. Los tamaos ms usuales tienenalrededor de 2 Mt2. Este tamao todavapermite su fcil manejo, transporte e ins-talacin (normalmente encima del techo).

4.3 EFICIENCIA DE UN COLECTOR PLANO

La eficiencia de un colector se mide en centros de pruebas especificas para colectores. En Centro-amrica hasta la fecha no existe ni uno, el ms cerca se encuentra en Florida EEUU. Se llama Centrode Energa Solar en Cabo Caaveral. En las mediciones se trata de averiguar que % de la Radiacindel sol (100%) el colector puede transmitir en energa calrica. El famoso efecto invernadero (ra-diacin solar entra tras un recubrimiento transparente y se queda capturada adentro) tiene un rolimportante en la eficiencia de un colector plano.

Las prdidas de un colector plano

Dependiendo del ngulo con el que la luz solar choca el vidrio, del 100%, la mayor parte lo atravie-sa, y una pequea parte es reflejada sin entrar a la parte interior. Esta pequea parte, representa losprimeros porcentajes de prdida de la eficiencia. Otra prdida se encuentra en la parte de la radia-cin que es absorbida por el vidrio. La energa contenida que atraves el vidrio la absorbe la placa

Las cinco partes ms importantes de un colector plano (los tubos3/8 de cobre stan unidos con la placa absorbedora).


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negra absorbedora. Esta se calienta y emite a su vez radiacin en forma de calor nuevamente haciael vidrio y tambin a los aislamientos alrededor de la placa, representando las principales prdidascalricas de un colector plano. En eficiencia los mejores colectores planos tienen un mximo de un86%. Este valor no es muy representativo porque es calculado suponiendo que la temperatura delmedio de la entrada es igual a la temperatura del medio ambiente, lo que en realidad no se cumple.Para comparar la eficiencia de los colectores, lo que ms interesa es que el valor de la temperaturadel medio de la entrada sea 40 Kelvin ms alto que la temperatura del medio ambiente.

El tema sobre radiacin solar se amplia en el manual Energa y energa renovable.

Segn se observa en la figura, (1) es la cubierta transparente, (2) la placa absorbedora,(3) el aislamiento, (4) la radiacin reflejada en el interior del colector, (5) la radiacinemitida por la cubierta al calentarse


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TANQUES QUEPARA SISTEMASSOLARES

5Los tanques solares son equipos iguales a los tanques elctricos, los cuales almacenan el aguacaliente hasta su consumo. Las demandas segn presin mxima y corrosin son las mismas quese mencionaron en el apartado de tanques elctricos. Sin embargo, la parte ms importante es elaislamiento del tanque. Varios instaladores que implementaron tanques elctricos existentes conaislamiento deficiente a un sistema solar, tuvieron la mala experiencia de clientes insatisfechos,sobretodo debido a que se quem el aislamiento existente de estereofn. El estereofn es un mate-rial que slo soporta temperaturas mximas de 65C. El problema es que, mientras un tanque elc-trico trabaja con menores temperaturas, un sistema solar fcilmente puede alcanzar temperaturassuperiores de 65C. El problema de tanques mal aislados es, que se pierde mucha energa en formade agua caliente, sobre todo durante la noche. A pesar de que el colector muchas veces es de buenacalidad el sistema en su totalidad para el cliente falla y generalmente es por problemas de este tipo.Esto le da a la energa solar una muy mala fama. Los tanques solares requieren espesores y materia-les de aislamiento igual o todava mejores de los que hablamos en el tema de tanques elctricos.

En la mayor parte de los casos los tanques solares son respaldados por algn tipo de energa con-vencional, para asegurar agua caliente an cuando haya varios das sin sol. La diferencia del respal-do (normalmente elctrico) es la posicin ubicada en el tanque: mientras se los instala en un tanquecomn en la posicin inferior (para calentar toda la cantidad del agua en el tanque), en los tanquessolares se lo ubica en el centro del tanque o todava ms arriba para que el aparato pueda cumplir sufuncin como respaldo en situaciones climticas difciles yslo calentar la mitad o menos del volumen total. Se reco-mienda conectar el respaldo elctrico (el cual est goberna-do por un termostato ajustable) por un interruptor, el cualnormalmente se encuentra en posicin apagado. En el ter-mostato se ajusta una temperatura mxima de 45 a 50C (lamayora de las personas se ducha con temperaturas entre35 a 39C. Con 42C se quema la piel de los seres humanos.)

Los dos sistemas solares ms conocidos en Centroamricarequieren diferentes tipos de tanques solares. Se diferenciaentre tanques para el sistema termosifn y tanques para sis-tema forzado.

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5.1 TANQUES PARA SISTEMAS TERMOSIFON

La instalacin de los tanques para sistemas termosifones nor-malmente se realiza encima del techo montado en una estructurade forma horizontal. Debido a que estn ubicados afuera son afec-tados por las condiciones climticas. Eso significa que el forrodel tanque es de mucha importancia. La mayora de los produc-tores usan lminas metlicas como forro. Los forros tienen quesellar completamente el tanque para que no se moje el aislamien-to (aislamiento mojado pierde completamente su capacidad deaislar.) Otro aspecto a considerar es la corrosin. La experienciaensea que, con el tiempo, las lminas de HG tienen problemasde corrosin, sobre todo en las zonas costeras en donde el airepor su salinidad, provoca ms problemas de este tipo. La mejor solucin es usar aluminio para elforro. En cuanto al aspecto energtico una posicin vertical del tanque sera mejor, pero se complica-ra el soporte, sobre todo en lugares donde hay peligro de temblores. Tambin el aspecto esttico esde mucha importancia y un tanque parado encima del techo no es atractivo. Doble propsito cumplela espuma de poliuretano chorreado con un espesor de 3, la cual sirve para aislar y para sostener elpeso del cilindro. El tamao ms comn es de 40 Gls y las conexiones son a travs de 3 niples de HG3/4 posicionados en los laterales. El tubo de entrada de agua fra, el que a su vez es la entrada haciael colector, tiene que estar en el punto ms bajo del tanque. En el mismo lado en la posicin superiorest la salida de agua caliente. En el otro extremo slo debe estar la conexin de la salida del colectorubicado en 1/2 de la altura total del tanque. Como se mencion anteriormente el respaldo elctricotiene que estar ubicado en el centro del tanque.

5.2 TANQUES PARA SISTEMAS FORZADOS

La construccin para un tanque de un sistema forzado es ms fcil que la deun tanque para un sistema termosifn. Por eso hay ms variedad en los tama-os. El tamao comn es de 80 Gls. Los tanques para los sistemas forzadosnormalmente estn ubicados bajo techo. Eso significa que los forros casi solotienen la funcin de presentar estticamente el tanque. El aislamiento tampocotiene la funcin de sostener el tanque y por eso se puede usar otros tipos deaislamiento. Entre estos estn la fibra de vidrio y el poliuretano. Los dos tienencapacidades energticas similares. Para no hacer una mezcla de temperaturade todo el agua dentro del tanque, la ubicacin de los conexiones solares (niplesde HG 3/4) es de mucha importancia. Como siempre la entrada de agua fratiene que estar en la parte inferior del tanque. La conexin de la salida del

colector se ubica en una posicin de 1/4 de la altura del tanque. Lgicamente en su parte superiorest la salida de agua caliente. Es recomendable hacer una conexin de 1/2 ms en la altura de 3/4 del tanque para instalar un termmetro que indique la temperatura del agua en dicha altura.

Tanque para el sistema termosifn.

Tanque para elsistema forzado.

5. TANQUES PARA SISTEMAS SOLARES

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SISTEMATERMOSIFN6

El sistema termosifn es muy conocido en climas suaves en donde no se presentan temperaturasfras. Por su fcil y autnomo funcionamiento es muy popular para sistemas pequeos en casas oviviendas. La ubicacin del sistema normalmente es encima del techo. El peso total para un sistemabsico de un colector y un tanque de 40 Gls es alrededor de 240Kg (lleno con agua). Este peso enuna superficie de casi 3 Mt2 no es un problema de soporte para los techos en las construcciones deCentroamrica y tampoco se han presentado problemas con temblores. Sistemas para almacenaruna mayor cantidad de agua preferiblemente se instalan en el piso. Sin embargo la desventajamayor es su presencia esttica.

6.1 COMO FUNCIONA EL SISTEMA TERMOSIFON?

El funcionamiento autnomo del sistema termosifn significa que el flujo de agua entre el colector yel tanque es natural sin usar una bomba de recirculacin. El tanque siempre tiene que estar en laposicin superior con relacin al colector. Entre ms altura, menos diferencia de temperatura hayentre la entrada y la salida del colector (Delta T). Es as como se aprovecha la ley natural que dice queel agua caliente pesa menos que el agua fra y el agua sube de la parte inferior del colector hacia eltanque. Es recomendable instalar el colector con una inclinacin alrededor de 15. La longitud de lastuberas entre el colector y el tanque (circuito solar) no influye sobre el funcionamiento del sistema.Importante es que las tuberas siempre tengan por lo menos la misma inclinacin del colector.

Para no perder eficiencia el dimetro de los tubos para un sistema con un colector tendra que serde 3/4. En caso de altas temperaturas (cuando hay poco consumo) el material ms recomendablees el cobre. La proporcin del sistema bsico es 2,1 Mt2 rea del colector a 40Gls. de agua. Enmediciones hechas al sistema bsico con un colector de eficiencia promedio se logr elevar latemperatura de los 40 Gls de 20C a 53C. en un da con sol. Si no se da consumo del agua calientedurante varios das se aumenta la temperatura diariamente hasta que llega a salir vapor por lavlvula de seguridad. Por esta razn es recomendable, si no existe vlvula de mezcla de temperatu-ra, tapar el colector en caso de que se presente una temporada de ms de una semana sin consumode agua caliente durante el verano. Para temporadas con sol limitado, un respaldo elctrico (nor-malmente de 3000W) ayuda a garantizar la existencia de agua caliente siempre. Es importante quedicho respaldo no est conectado permanentemente, sino que conectado con un interruptor aparte.Esto aumentar la eficiencia solar en forma considerable.

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6. SISTEMA TERMOSIFN

Sstema termosifn

1. Colector solar 2,1 m22. Tanque aislado de 40/50 Gls.3. Tapa del respaldo elctrico 220V4. Llave de paso 3/45. Vlvula antiretorno (check) 3/46. Vlvula de seguridad 3/47. Unin dielctrica8. Entrada de agua fra (normalmente

unin macho PVC 1/2)9. Unin reduccin bushing HG 3/4-

1/210. Nipel HG 3/4 toda rosca11. Unin T HG 3/412. Niple del tanque en HG 3/4

13. Tubo de Cu 3/4 interna 7/8externa tipo M

14. Codo de Cu para tubo 7/8 externa15. Niple del colector Cu 7/8 externa16. Tapa de Cu para tubo 7/8 externa17. Niple HG 3/4, 21/2 de largo18. Unin HG 3/419. Salida de agua caliente (normal-

mente unin macho CPVC 1/2)20. Prevista de cables para respaldo

elctrico 220V21. Aislamiento Rubatex o Armaflex o

interno 7/8 (poner en toda latubera metlica).

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6.2. COMPONENTESDEL SISTEMA TERMOSIFON

Los principales componentes para un sistema bsico son: el colector y el tanque. Para una instala-cin correcta se necesita adicionalmente: una estructura metlica, llave de paso, llave de check,llave de drenaje, vlvula de seguridad, respaldo elctrico con el termostato, interruptor elctrico,cable elctrico, tubos y accesorios de conduit, tubos y accesorios de cobre, aislamiento para lostubos de cobre, pintura, accesorios de HG, uniones dielctricas, accesorios y tubos para conectarel agua fra (normalmente PVC), accesorios y tubos para conectar el agua caliente (normalmenteCPVC), angular de aluminio, tornillos, remaches, gasas y silicn.

Uno de los componentes ms importantes y poco conocidos es la unin dielctrica. Este buscaseparar por medio del empaque de hule y una pieza plstica, dos metales de diferente nobledad(cobre y hierro). Para tener una vida til ms larga del tanque es indispensable instalarlas en cual-quier lugar donde haya contacto directo entre cobre y hiero.

HERRAMIENTAS

Escalera, cuerda, taladro, extensin, herra-mienta universal como destornilladores,martillo alicates etc., herramienta de solda-dura capilar, llaves para tubo, segueta paracortar metal, cortadora de tubos, brochas,alicate elctrico (herramienta para PVC yCPVC) y pistola de silicn.

Unin dielctrica.

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ESTRUCTURA METALICA

Materiales:

1 - Angular hierro negro 1 x 1/8

2 - Platina hierro negro 11/4 x 1/8

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6.3 PASOS PARAUNA INSTALACINCORRECTA

1 - Presentarse al dueo de la casa yreconfirmar cmo y en qu parte del techose realizar la instalacin. Poner la escaleray fijarla con mecates o zinchas.

2 - Subir el material y herramientas al techoa travs de mecates.

3 - Ubicar la estructura metlica de maneraque el colector quede ajustado hacia el sur oal sur - este.

4 - Buscar un soporte fuerte (perling o ma-dera) debajo de la lmina de zinc, verifican-do los tornillos existentes. - Taladrar la es-tructura metlica y, si es necesario, la lmi-na de zinc y el perling o madera.

5 - Poner tornillo y meter un empaque entrelmina de zinc y estructura metlica.- El mismo trabajo se realizar en las cuatroesquinas de la estructura y apretar los torni-llos con una llave corofija.

6 - Meter el tanque en la estructura de ma-nera que se adapte a la conexin de los tu-bos de agua fra y caliente.

7 - Ajustar el tanque de tal forma que lasdos conexiones estn en lnea vertical.

8 - Colocar el colector en posicin correcta.

NOTA: Por los problemas de fu-gas en la red de agua calientese recomienda realizar una prue-ba de presin a la red de aguacaliente antes de instalar el sis-tema solar.

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9 - Instalar un angular de aluminio que cum-ple la funcin de sostener el colector.- Utilizando un taladro, hacer un agujero pararemaches pop tanto en el angular como enla lmina de zinc.

10 - Antes de remachar el angular a la lmi-na de zinc echar silicn al agujero.

11 - Remachar el angular al techo.

12 - Taladrar con la misma broca un agujeroal angular y al colector (Cuidar de no entrarms que 1 cm con la broca al colector parano daar los tubos interiores)

13 - Remachar el colector en tres puntos alangular de aluminio.

14 - Poner camo a las tres conexiones deHG del tanque.

15 - Aadir con llave de tubo las 2 piezas de HG al tanque prefabricados en el taller.(Conexin agua fra ver prxima foto, y conexin de agua caliente ver foto Na 32).

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- Conexin abajo: entrada de agua fra con T, dos niples de 3/4 vlvula de check, vlvulade paso y unin dielctrica para la conexin de agua fra al colector en cobre. En este casose debe girar la pieza con llave de tubo hasta que la unin dielctrica est en posicin haciala conexin del colector

16 - Para determinar la longitud necesariadel tubo, calcular insertndolo dentro de launin dielctrica.

17 - Medir, marcar y cortar el tubo de cobrecon una cortadora de tubo en su longitudcorrecta.

- Lijar los extremos de los tubos y el codosegn teora en el apartado 2.2.2.2 (unionesde soldadura para tubos de cobre.)

18 - Antes de aplicar el fundente, poner elaislamiento.

19 - Aplicar el fundente con la brocha (nousar los dedos)

20 - Interponer los tubos de cobre al codo ydarle media vuelta.

21 - Preparar toda la herramienta y materia-les que se ocupan para realizar la soldadura.


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22 - Doblar el estao con la medida de poco menos de un dimetro deltubo (cantidad de estao recomendada para realizar una unin.). Soldarlas uniones con cuidado de no quemar otros objetos. Antes de soldar launin dielctrica, quitar la pieza con el plstico para evitar que se derrita- Para no molestar el aislamiento comprimido fijarlo con un alicate depresin.

23 - Despus de la soldadura esperar un minuto para que las piezas seenfren sin forzar el proceso. - Despus de un minuto enfriar completa-mente las piezas con un trapo mojado.

Al mismo tiempo limpiar las uniones de tal manera que se quiten todoslos restos de fundente (los restos de fundente causan grave corrosin).

24 - De la misma manera, despus de terminada la conexin del tubo dela entrada al colector, se instala la de salida del colector. - La conexin altanque se realiza directamente con la unin dielctrica. - Para justificarsiempre la inclinacin se recomienda usar dos codos de 45.


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25 - Antes de soldar el segundo codo de 45no olvidar poner el aislamiento no cortado,el que se comprime para no molestar du-rante el proceso de soldado.

26 - Despus de terminar los tubos de en-trada y salida del colector se ajustan lasuniones dielctricas. (No olvidar poner el em-paque.)

27 - En la segunda conexin arriba del co-lector se solda una tapa de cobre.

28 - En la segunda conexin abajo se instalala nica llave de drenaje del sistema.- Esta conexin y la de la tapa tambin sedeben de aislar.

29 - Despus de terminar con las uniones de soldadura se inicia con la conexin de aguafra al tanque. - Es muy importante que se use tubo y accesorios de CPVC en el primermetro por las altas temperaturas que se alcanzan ocasionalmente. - La entrada al cieloraso hay que hacer en un punto elevado de la lmina de zinc.

30 - Medir y cortar los tubos de CPVC de talmanera que la instalacin presente tubos enngulos rectos.

31 - Sellar el agujero de la lmina de zinccon silicn.

32 - Instalar la conexin de agua caliente enla salida del tanque la cual incluye T HG 3/4, 1 reduccin Busching 3/4-1/2, vlvulade seguridad 3/4 y accesorios de CPVC.

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36 - En el tanque, abrir la tapa que cubre elrespaldo elctrico, y quitar la pieza de aisla-miento para liberar el termostato.

33 - Poner aislamiento en este tubo de aguacaliente desde la vlvula de seguridad hastala entrada al techo.- Sellar el agujero de la lmina de zinc.

34 - Despus de terminar con los tubos deagua se inicia con el trabajo de la conexindel respaldo elctrico. - La conexin del res-paldo elctrico requiere 220V - Usar tubosde conduit para meter los cables.

35 - La unin entre los cables del tanque ylos cables que vienen de la casa deben deestar en una caja sellada con silicn.

37 - Ajustar el termostato con un destornilla-dor a la temperatura mxima del agua permi-tida para que funcione el respaldo elctrico.Temperatura recomendada: 50C (122 F)- Importante: Instalar dentro de la casa uninterruptor, normalmente en posicin deapagado y que solamente se activa manual-mente, como respaldo en el caso en que fal-te el agua caliente.

38 - Como ltimo paso antes de la puestaen marcha, pintar con una pintura negra els-tica todos los tubos plsticos (CPVC, PVC,conduit) y las cauelas de aislamiento quepodran estar en contacto con los rayos delsol (por ejemplo utilizar Fastil)

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PUESTA EN MARCHA

39 - La puesta en marcha es el ltimo tra-bajo de la instalacin. Se realizan los si-guientes pasos:

a) cerrar la llave de drenaje instalada enun extremo abajo del colector;

b) abrir la vlvula de seguridad para queel aire pueda salir mientras entra agua altanque;

c) abrir la(s) llave(s) de paso y esperarhasta salga el agua de la vlvula de segu-ridad. Simultneamente en este procesode llenado del tanque se inicia el controlde las uniones de soldadura para detectarposibles fugas;

d) En el momento en que llegue a salir aguapor la vlvula de seguridad, cerrar la mis-ma, para dar al sistema la misma presinque hay en la tubera de la casa.

e) Controlar todas las uniones hechos enla instalacin. Empezar con las abajo delcielo raso para no pueden causar muchodao en caso de que haya una fuga;

f) Probar el funcionamiento de la resisten-cia elctrica con un medidor de corriente.

g) Recoger todo el material y herramientay quitar la basura del techo.

h) Explicar y ensear al cliente el funcio-namiento del sistema (si es posible entre-gar un manual sera lo ms recomenda-ble)

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Lista de proveedores para conseguir materiales necesarios para el sistema termosifon basico:

Costo aprox. porunidad en US$

Empresa especializada para componentes solares: 1 colector de 2.1 mts2 320 1 tanque aislado de 40 Gls con respaldo elctrico y termostato 330 2 uniones dielctricas 3/4 3

Distribuidores de accesorios y tubos de cobre (sistemas de aire acondicionado): Tubera tipo M 3/4 3mts 9 2 codos 3/4 90 0.5 2 codos 3/4 45 0.5 2 tapas 3/4 0.5 aislamiento tipo Rubatex o Armaflex dimetro interno 7/8 4.5

espesor 3/8 4mts. un rollo soldadura (95% estao, 5% antimonio) 8 1 tarrito fundente (Flux) 3

FerreteraACCESORIOS DE HG: 2T 3/4 0.5 2 red Bushing 3/4 - 1/2 0.5 1 unin sencilla 3/4 0.5 3 niples de toda rosca 3/4 0.5 1 niple de 21/2 de largo 3/4 0.5

ACCESORIOS DE PVC: 1 unin macho 1/2 0.2 tubo 1/2 para conectar al tubo de prevista de la casa 4

ACCESORIOS DE CPVC: 1 unin macho 1/2 0.4 tubo 1/2 para conectar al tubo de prevista de la casa 8

VALVULAS: 1 vlvula de paso 3/4 8 1 vlvula antiretorno (check) 3/4 5 1 vlvula de seguridad 3/4 12 1 llave de drenaje 1/2 3.5

VARIOS: angular aluminio 3/4 - 3/4 1,18mts. 3.5 silicone una cartucha 2.5 tornillos, remaches 0.5

ESTRUCTURA METLICA: Taller metlico 50

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SISTEMAFORZADO7

Los sistemas forzados son muy conocidos en los pases centrales de Europa donde hay inviernosen los que se alcanzan temperaturas muy bajas. En dichos pases, los sistemas tienen unintercambiador de calor y el medio que circula entre el colector y el tanque es un anticongelante.Por esta razn se llaman sistemas cerrados. Su uso muchas veces es combinado, para calefacciny uso domstico.

Un sistema forzado es mucho ms tcnico que un sistema termosifn y la instalacin es mscomplicada. Para facilitar la instalacin se recomienda juntar la mayora de los componentes en ungrupo hidrulico. Adems, comparando los sistemas termosifn y el forzado desde un punto devista de esteticidad, este ltimo es el preferido debido a que la instalacin no es tan visible como ladel primero.

7.1 COMO FUNCIONA EL SISTEMA FORZADO?

Mientras en el sistema termosifn hay un flujo natural, en el sistema forzado necesitamos energaadicional para mover una bomba de recirculacin, la cual produce el flujo entre colector y tanque.Despus del colector y del tanque, la bomba de recirculacin es el componente ms importante enel sistema forzado. Estos tipos debomba tienen otrascaracteristicas, que las bombasconocidas de agua en lasferreterias. Las bombas derecirculacion solo tienen capaz derecircular el agua entre diferentescomponentes (del tanque al colec-tor). Para que eso pueda funcio-nar se requiere una presion delagua minima hasta el punto msalto (purgador de aire) del siste-ma forzado. El flujo de agua nece-sario para un sistema instalado enuna casa con uno o dos colecto-

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res es bastante bajo. Dependiendo del tipo de colector, normalmente el flujo es entre 30 - 50Lt /Hora /Mt2 de superficie de colectores. Esto significa un flujo entre 60 - 100Lt / Hora por colector.Debido a este flujo tan bajo se necesitan bombas especiales, las que casi slo se consiguen en losEstados Unidos en un mercado bastante limitado.

Las bombas de recirculacin consumen muy poca energa elctrica y en el mercado se encuentrande dos tipos diferentes:

a) bombas de 110V, que requieren de un regulador termodiferencial que controle su encendidoy apagado. Estas bombas tienen un consumo alrededor de 40W, lo cual equivale al de un pequeobombillo. El flujo de las bombas ms pequeas es entre 450- 600Lt, lo cual significa, que, para notener problemas en el circuito solar, se tiene que disminuir el caudal a travs de una pieza porejemplo una llave de paso la cual disminuya el dimetro de la tubera.

b) bombas de 12 o 24V, que reciben su energa a travs de uno o dos paneles fotovoltaicos. Lossistemas forzados instalados con este tipo de bomba tienen la ventaja de que al igual que lostermosifones trabajan autnomamente. Otra ventaja de este sistema es, que no se necesita uncontrolador termodiferencial para encender y apagar la bomba. El funcionamiento del sistemaforzado fotovoltaico es el siguiente: cuando hay sol, se calienta el agua dentro del colector y,proveniente del (o de los) panel(es) fotovoltaico(s), hay energa para mover la bomba. Con estasbombas se puede obtener el mismo caudal que las bombas de 110V. El costo de la bomba de 12 o24V con panel fotovoltaico es aproximado $100 ms alto que una bomba de 110V incluyendo elregulador termodiferencial.

REGULADOR TERMODIFERENCIAL:

Como se mencion anteriormente las bombas de 110V necesitan un regulador termodiferencial.La funcin principal es encender y apagar la bomba segn el cambio de temperatura. El reguladorconsta de dos sensores (uno instalado lo ms cerca posible en la salida de agua caliente del colec-tor y el otro en la parte abajo del tanque, 10cm encima del piso con contacto al cilindro metlico deltanque), que miden las temperaturas del colector y del tanque. El regulador enciende la bombaautomticamente, tan pronto como los sensores muestran una diferencia de temperatura, previa-mente ajustada (normalmente 5 K), ms caliente el sensor del colector que el del tanque. Una vezencendida y dependiendo del caudal y de la radiacin del sol, el agua recircula entre colector ytanque y eleva despacio la temperatura del agua dentro del tanque. Cuando la temperatura en elcolector es la misma que en el tanque, el regulador apaga la bomba. El pasado ha enseado que lacalidad del regulador termodiferencial es muy importante y vale la pena comprar un reguladorproducido por una empresa que tiene suficientes aos de experiencia. Para mayor control delsistema forzado existen reguladores con pantalla digital, en la cual se indican las temperaturas delcolector y del tanque.

7. SISTEMA FORZADO

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VALVULA ANTIRRETORNO (CHECK):

En la noche, para no perder por efecto termosifn la energa ganada durante el da, es muy impor-tante de instalar una vlvula de antirretorno de calidad (La recirculacin se produce porque en lanoche el colector tiene agua ms fra y, por ley natural, el agua caliente del tanque tiende a subir alcolector). Hay dos tipos de vlvulas de check: elctricas o con resorte, pero la experiencia hademostrado que slo en sistemas cerrados (con intercambiador de calor), puede usarse sin pre-ocupacin vlvulas antiretorno que funcionan autnomamente con un resorte. En los sistemasforzados abiertos de Centroamrica se recomienda usar las elctricas, las que slo deberan consu-mir electricidad durante el proceso de abrir o cerrar. Su conexin elctrica es paralela al de labomba de recirculacin.

PURGADOR DE AIRE:

En el punto ms alto de cada sistema forzado se tiene que instalar un purgador de aire automtico,el cual cumple la funcin de eliminar el aire del circuito solar. El aire es el enemigo nmero uno detodos los sistemas solares porque provoca resistencia al flujo del medio. Es muy importante insta-lar la tubera del circuito solar (hasta 4 colectores 1/2) siempre con una inclinacin mnima haciaarriba para que el aire pueda subir hasta el purgador. En caso de que por razones arquitectnicas latubera tenga varios puntos donde el aire se puede encerrar, tambin en cada uno de ellos hay queinstalar un purgador (ver foto en 7.2 Componentes del sistema forzado)

1. Colector2. Tanque3. Entrada de agua fra4. Salida de agua caliente5. Llave de paso6. Vlvula antirretorno check7. Drenaje8. Respaldo elctrico (opcional)9. Bomba de circulacin

10. Reg

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