Creation and innovation in heaters homemade solar with PET bottles.

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CAP Bioclimatic architecture

CALENTADOR SOLAR CASERO

ARQUITECTURA BIOCLIMATICA 1

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UNIVERSIDAD PERUANA UNIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA ESCUELA PROFESIONAL DE ARQUITECTURA

Título del Proyecto CREACIÓN E INNOVACIÓN EN CALENTADORES SOLARES CASEROS

Autores: Est. Arq. Lloni Fernando Pierola Rodriguez Est. Arq. Celia Coronel Asenjo Est. Arq. Juan David Atencia Docente: Mg. Arq. Jhonny Montalván Silva Tarapoto, Diciembre de 2021 2

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DEDICATORIA Dedicamos esta entrega de investigación sobre calentadores solares a nuestras familias, pues sin ellos no lo habríamos logrado. Su bendición a diario a lo largo de nuestras vidas nos protegen y nos llevan por el camino del bien. Por eso les damos el trabajo en ofrenda por su paciencia y cariño, gracias.

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AGRADECIMIENTOS En primer lugar agradecemos a Dios por darnos la fortaleza y motivación para poder realizar este proyecto de Arquitectura Bioclimátia II, de la carrera de Arquitectura.

Así mismo agradecer a la Universidad Peruana Unión, por brindarnos a nuestros docentes quienes nos impartieron los conocimientos necesarios para el desarrollo de este proyecto.

También agradezco al Arq. Jhonny Montalván Silva, por la dirección en el proceso del proyecto.

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ÍNDICE CALENTADOR SOLAR CASERO: ARQUITECTURA BIOCLIMATICA

INTRODUCCIÓN

INVESTIGACIÓN

UBICACIÓN DEL PROYECTO

PROCESO CONSTRUCTIVO

Presentación

Concepto

Ubicación

Prototipo

Introducción

Historia y evolución

Cuadro de clima

Bocetos y planos

Proceso constructivo

Obtener materiales

¿Cómo funciona?

Proceso de armado

PROCESO CONSTRUCTIVO

PROCESO CONSTRUCTIVO

Selección de las botellas.

Reestructuración y detalles.

Secado y pintado de las botellas.

Preparación de los aislantes.

Armado de accesorios.

Preparación de los aislantes.

los

Listado de materiales

Armado in situ.

Tesis de investigación

Esquema general.

RESUMEN DE PRUEBAS Resumen y detalles de las pruebas realizadas al calentador solar.

INFORMACIÓN COMPARTIDA Resumen de publicaciones realizadas en instagram.

Aislante para el tanque grande.

Artículo de investigación

Pag. 06

Pag. 9-21

Pag. 22-24 Pag. 25-33 Pag. 34-43 Pag. 44-49 Pag. 50-60 Pag. 61-68

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1 . INTRODUCCIÓN

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PRESENTACIÓN En el presente trabajo de investigación se evaluará la eficiencia térmica de un calentador solar doméstico hecho con botellas plásticas, lo cual se determina en función a la temperatura del agua en el tanque de almacenamiento, la temperatura ambiente y la radiación solar. Para realizar este proyecto se construirá un calentador solar hecho con materiales de reciclaje, no convencionales. Iremos evaluando en tres grupos de días: soleados, combinados y nublados, tomando datos desde las 8:00 hasta las 16:00 horas con escala de 30 minutos, en la cual registraremos las temperaturas de: entrada del agua al colector solar, colector solar, salida del agua del colector solar y tanque de almacenamiento, tendremos en cuenta los datos de radiación solar, temperatura ambiente y velocidad del viento.

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INTRODUCCIÓN El agua caliente constituye un consumo energético importante en un hogar teniendo diversos usos, como la higiene personal y la limpieza del hogar. A nivel internacional existen algunos estudios de medida de este consumo. En general, se considera que un consumo medio típico es del orden de los 40 litros por día y persona.

En los países en desarrollo este consumo constituye entre el 30 y el 40% del consumo de energía de un hogar, este porcentaje es mayor que en los países desarrollados, donde el consumo de energía para producir agua caliente sanitaria (ACS) supone el 26% del consumo total 9e la vivienda. Pero en general, a nivel mundial, se ha convertido en el segundo uso energético doméstico en importancia después de la calefacción y la refrigeración..Por esta razón, el calentamiento de agua mediante energía solar, más allá de ser una alternativa ecológica, se ha convertido en una tecnología económicamente atractiva y competitiva en muchos países. En los últimos años se está produciendo un aumento notable de instalaciones de energía solar térmica en el mundo; los avances tecnológicos permitieron la fabricación de sistemas de mejor calidad y a menor costo y la sociedad está entendiendo la necesidad de sustituir los combustibles fósiles.

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2 . INVESTIGACIÓN CALENTADORES SOLARES

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2.1. CONCEPTO CALENTADORES SOLARES

Un calentador solar es un dispositivo que utiliza la energía solar que llega a la superficie terrestre en forma de radiación, para calentar agua, a veces por medio de otra sustancia, como aceite, salmuera, glicol o incluso aire.

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2.2. HISTORIA Y EVOLUCIÓN CALENTADORES SOLARES

En el verano de 1909, en una pequeña tienda al aire libre de un suburbio de Los Ángeles, un ingeniero llamado William J. Bailey comenzó a vender, un colector solar para la producción de agua caliente domiciliaria, el cual se puede considerar como uno de los primeros calentadores solares de la historia, tal y como los conocemos ahora. Una de las novedades de este calentador era que no sólo suministraba agua caliente durante el día, sino que también lo hacía por la noche.

Antes de instalarse en el oeste en busca de una cura para su tuberculosis, Bailey había trabajado con la Carnegie Steel en Pennsylvania. Pronto descubrió que su médico, el doctor Remington, experimentaba con calentadores solares de agua en su clínica. Para ello, separaba el calentador solar en dos partes o unidades: un colector de calor solar, y un depósito de acumulación de agua. El colector consistía en un serpentín colocado en el interior de un cajón con tapa de vidrio, suspendido sobre el muro sur de su casa. El reducido volumen de agua contenido dentro del serpentín se calentaba rápidamente, para pasar a un depósito convencional situado en la cocina.

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2.3. PROCESO CONSTRUCTIVO CALENTADORES SOLARES

de la botella.

Reciclar botellas PET.

Botellón de PET Mecha para madera

#bioclimaticarchitecture

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2.4. PROCESO CONSTRUCTIVO CALENTADORES SOLARES

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2.5. ¿CÓMO FUNCIONA? CALENTADORES SOLARES

Su funcionamiento general lo puedes ver en la siguiente viñeta.

Pero de una forma simple podemos decir que un calentador solar funciona como una trampa de calor, donde la radiación solar se atrapada por el efecto invernadero dentro del calentador.

Estos calentadores no necesitan energía externa para poder funcionar. Usan el principio de convicción para mover el agua.

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2.6. PROCESO CONSTRUCTIVO CALENTADORES SOLARES

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2.7. PROCESO CONSTRUCTIVO CALENTADORES SOLARES

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2.8. LISTADO DE MATERIALES CALENTADORES SOLARES

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3 . TESIS DE INVESTIGACIÓN

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3.1. TESIS CALENTADOR SOLA DOMÉSTICO Bach: Jackcline Mendoza Mestanza Bach: Joherrs Miki Rituay Yoplac Año de elaboración: 2015

2) Beneficios

3) Construcción de los componentes de la terma solar.

Este tipo de calentadores solares NO produce contaminantes, ni daña el medio ambiente como lo hacen los calentadores solares convencionales o industriales (petróleo, GLP, gas natural, etc.)

Paso 1: Cortado de las botellas de plástico y las cajas de tetra pak.

Ayuda a la retroalimentación del ecosistema aprovechando el sol como principal energía renovable, para satisfacer las necesidades básicas del usuario, al mismo tiempo ahorramos tiempo y dinero.

Paso 3: Tanque de almacenamiento

Estructura del colector solar

7) Recomendaciones - La terma solar debe ser instalada teniendo en cuenta la dirección del sol, de manera que reciba la radiación solar durante todo el día.

- Las tuberías deben ser aisladas para evitar perdida de temperatura en el agua.

- Usar el agua caliente de preferencia en horas de la tarde ya que en esas horas es cuando el agua alcanza su temp. max.

Paso 2: Parrilla de tubos.

- Revisar y limpiar periódicamente la instalación del calentador solar.

1) Materiales - Botellas de tereftalato de polietileno (PET), recomendadas de 1.750 litros.

- Cajas de tetra pak de 1 litro.

- Tubos de CPVC y PVC. - Tanque de almacenamiento de 80 litros.

- Recuperación y reutilización de las botellas plásticas.

5) Discusiones La tendencia descendiente de la eficiencia se debe directamente a la disminución de la presencia visible del sol.

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4 . ARTÍCULO DE INVESTIGACIÓN

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4.1. ARTÍCULO EFICIENCIA DE UNA TERMA SOLAR Bach: JMiguel Angel Barrena Gurbillón.

Bach: Godofredo Román Lobato C. Bach: Oscar Andrés Gamarra Torres.

Bach: Carla María Ordinola Ramírez.

Año de elaboración: 2020 Universidad: UNTRM - UCSS

2) Materiales

3) Estructura

- 2 colectores, cada uno de 1.5 m de largo por 1 metro de ancho y 0.10 cm de altura.

- Papel aluminio - Plancha de Tecnopor - Serpentín con tubos o manguera - Tubos de CPVC de 0,0127 m (½”) - Fierro Galvanizado - Esmalte negro - Plancha de vidrio incoloro de 0,004 - Tanque de almacenamiento - Bloques de tecnopor de 1,3 m

Armado in situ del calentador solar.

5) Resultados

1) Apuntes - En vista que el clima de la ciudad de Chachapoyas, es un clima templado - frío, los resultados y eficacia del calentador solar o terma solar cambiarían respecto al clima de la zona de San Martín, conociendo así que el clima de la selva es tropical la eficacia y la cantidad de agua a calentar sería mayor.

- Las bajas o aumentos de temperatura no serían una condicionante para calentar el agua, ya que el clima en nuestra zona es regularmente caliente.

Se registraron los datos experimentales durante 35 días, en los que se tuvo los tres tipos de días propuestos para la evaluación: soleados, combinados y nublados. En cada uno de los casos, el calor del sol calentó los colectores y éstos transfirieron su calor al agua contenida en su serpentín ocasionando que disminuya su densidad, generando un termosifón natural que hizo que el agua fluya hacia la parte superior de los tubos y de allí al tercio superior del tanque de almacenamiento, lo que a su vez originó que el agua fría de la base del tanque de almacenamiento entre a la base de cada colector y se repita este ciclo de manera continua, hasta que la temperatura del agua dentro de los dos colectores sea igual a la temperatura del agua dentro del tanque de almacenamiento.

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5 . UBICACIÓN DEL PROYECTO

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5.1. UBICACIÓN AREQUIPA - CAMANÁ ECUADOR

COLOMBIA

BRAZIL

PERÚ

OCEANO PACÍFICO

BOLIVIA

CHILE

PERÚ - AREQUIPA

CAMANÁ AREQUIPA

OCÉANO PACÍFICO

AREQUIPA - CAMANÁ

DISTRITO - CAMANÁ 23

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5.2. CUADRO DE INCIDENCIA CLIMÁTICA AREQUIPA - CAMANÁ TABLA CLIMÁTICA // DATOS HISTÓRICOS DEL TIEMPO AREQUIPA Temp media (°C)

Temp. mínima (°C)

Temp. máxima (°C)

Precipitación (mm)

Humedad (%)

Días lluviosos (Días)

Horas de sol (Horas)

Enero

13.7

10.6

18.0

202

81%

19.0

6.4

Febrero

13.4

10.6

17.4

229

87%

19

5.1

Marzo

13.5

10.4

17.7

187

86%

20

5.7

Abril

13.6

9.4

18.5

63

75%

11

8.1

Mayo

13.2

7.4

19.8

6

50%

1

9.9

Junio

13.1

6.4

20.4

1

33%

0

10.0

Julio

12.9

6.1

20.2

1

31%

0

10.1

Agosto

13.9

6.8

21.2

2

31%

1

10.4

Septiembre

14.9

7.6

21.7

3

34%

1

10.7

Octubre

15.5

9.3

21.7

7

39%

1

11.0

Noviembre

15.6

10.2

21.4

15

46%

3

11.1

Diciembre

15

11.1

19.9

73

62%

10

9.1

calurosos

frescos

40 °C

40 °C

35 °C 30 °C

24 feb.

27 °C

9 abr.

26 °C

22 °C

21 °C

27 jun.

24 °C

25 °C 20 °C

18 °C

15 °C

8 nov.

24 °C

13 ago.

23 °C

19 °C

17 °C

35 °C 31 dic.

26 °C 30 °C 25 °C 21 °C 20 °C 15 °C

10 °C

10 °C

5 °C

5 °C

0 °C

0 °C

-5 °C

-5 °C

-10 °C

-10 °C

-15 °C

-15 °C

-20 °C

-20 °C Ene.

Feb.

Mar.

Abr.

May.

Jun.

Jul.

Ago.

Set.

Oct.

Nov.

Dic.

Gráfico 1: El tiempo por mes en Camaná.

Fuente: Weather Spark. 2021

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6 . PROCESO CONSTRUCTIVO DEL PROYECTO 30/09/2021

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6.1. PROTOTIPO CALENTADOR SOLAR CASERO

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6.2. BOCETOS A MANO ALZADA CALENTADOR SOLAR CASERO

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6.3. BOCETOS A MANO ALZADA CALENTADOR SOLAR CASERO

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6.4. PRESUPUESTO CALENTADOR SOLAR CASERO LISTA DE MATERIALES (PRESUPUESTO INICIAL) MATERIAL

CANTIDAD

PRECIO (S/.)

CONSEGUIR EN

Botellas PET de 2.25 litros

30 unidades

Reciclado: 12.00

Centro de reciclaje

Pintura esmalte negro

1/4 bote de pintura

Ferretería: 17.00

Tubos de PVC

3 tubos de PVC

Ferretería: 48.00

Tee de 1/2”

18 unidades

Ferretería: 27.00

Codo de 1/2”

4 unidades

Ferretería: 4.00

Unión universal

4 unidades

Ferretería: 12.00

Transiciones de 1/2”

4 unidades

Ferretería: 4.00

Llaves de paso

2 unidades

Ferretería: 14.00

Cinta teflón

2 unidades

Ferretería: 2.00

Pegamento Oatey

1 unidad

Ferretería: 8.00

Tanque de 210 litros

1 unidad

Ferretería: 120.00

Bidón de agua 20 litros

1 unidad

Reciclado: 00.00

Plancha de tecnopor

2 unidades

Ferretería: 40.00

Parihuelas

3 unidades

Ferretería: 30.00

Vinifán

1 unidad

Ferretería: 12.00

Cartón

Relativo

Reciclado: 00.00

Se obtuvo en casa

SUB-TOTAL

304.00

TOTAL

304.00

El presupuesto es parcial, varía de acuerdo a la zona.

Se obtuvo en casa

Papel aluminio Cola sintética Soldimix

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6.5. OBTENCIÓN DE MATERIALES CALENTADOR SOLAR CASERO

Compra de materiales: Tubos de PVC, Codos para tubos de PVC, Llaves para agua, Enroscado

Compra de materiales: Tubos de PVC cortados de 1 metro cada pedazo de tuvo.

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6.6. OBTENCIÓN DE MATERIALES CALENTADOR SOLAR CASERO

Compra de materiales: Parihuelas o montacargas.

Compra de materiales: Adquisición de los accesorios para la construcción.

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6.7. PROCESO DE ARMADO CALENTADOR SOLAR CASERO

Acción: Señalar los tubos de PVC de 1/2” en las siguientes medidas: 1m, 0.20cm

Acción: Con una sierra cortamos el tubo de PVC en la medidas indicadas.

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6.8. LUGAR DE POSICIONAMIENTO CALENTADOR SOLAR CASERO

Acción: Tejado o azotea de la vivienda del compañero Juan David Atencia.

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7 . PROCESO CONSTRUCTIVO DEL PROYECTO 07/10/2021

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7.1. RECOLECCIÓN DE LAS BOTELLAS CALENTADOR SOLAR CASERO

7.2. SELECCIÓN DE LAS BOTELLAS CALENTADOR SOLAR CASERO

Acción: Se recolectaron 50 botellas de PET de 2.25 litros.

Acción: Seleccionamos de acuerdo a su tamaño y forma.

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7.3. SELECCIÓN DE LAS BOTELLAS CALENTADOR SOLAR CASERO

7.4. LAVADO DE LAS BOTELLAS CALENTADOR SOLAR CASERO

Acción: A las botellas se le quitaron etiquetas, tapas y marcas.

Acción: Lavamos a las botellas de PET, exterior e interiormente.

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7.5. SECADO DE LAS BOTELLAS CALENTADOR SOLAR CASERO

7.6. PINTADO DE LAS BOTELLAS CALENTADOR SOLAR CASERO

Acción: Expuestas al sol, se deja secar las botellas de PET.

Acción: Pintamos a las botellas por la mita, de color negro mate.

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7.7. ENHEBRADO DE LAS BOTELLAS CALENTADOR SOLAR CASERO

7.8. ARMADO DE LOS ACCESORIOS CALENTADOR SOLAR CASERO

Acción: Hacemos un hueco en la botella para el paso del tubo de PVC.

Acción: Cortamos y pegamos las llaves de paso al tubo de PVC. 38

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7.9. ARMADO DE LOS ACCESORIOS CALENTADOR SOLAR CASERO

7.10. ARMADO DEL ARMAZÓN DEL RADIADOR CALENTADOR SOLAR CASERO

Acción: Cortamos y pegamos las llaves de paso al tubo de PVC.

Acción: Cortamos y pegamos las ”T” al los tubos de PVC de 20 cm de largo.

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7.11. ARMADO DE LOS ACCESORIOS CALENTADOR SOLAR CASERO

Acción: Armamos el esquema general del radiador con las botellas de PET y el armazón de tubos de PVC. 40

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7.12. ARMADO DEL TANQUE CHICO CALENTADOR SOLAR CASERO

7.13. ARMADO DEL TANQUE GRANDE CALENTADOR SOLAR CASERO

Acción: Tanque chico: Contiene dos entradas una en la parte superior y otra en la inferior.

Acción: Tanque chico: Contiene dos entradas una en la parte superior y otra en la inferior.

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7.14. ARMADO DE LOS ACCESORIOS CALENTADOR SOLAR CASERO

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7.15. ARMADO DEL ARMAZÓN DEL RADIADOR CALENTADOR SOLAR CASERO

Acción: Llegan al tanque chico tubos de PVC con sus respectivos codos de 90° y de adjunta al tanque.

Acción: Llegan al tanque grande a juntarse con la llave reguladora igualmente pegadas con SoldiMIx.

Acción: Ubicamos a los tanques chico y grande en el lugar donde se calentará el agua.

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7.16. ESQUEMA GENERAL TERMINADO CALENTADOR SOLAR CASERO

Acción: Prototipo armado in situ.

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8 . PROCESO CONSTRUCTIVO DEL PROYECTO 21/10/2021

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8.1. REESTRUCTURACIÓN Y DETALLES CALENTADOR SOLAR CASERO

Acción: Cambiamos una llave de paso por una válvula check

Acción: Para hacer los cálculos de temperatura usamos un termómetro de cocina.

Acción: Se colocaron empaques en las transiciones de unión entre el tuvo de PVC y el tanque.

Acción: Materiales para aislantes del tanque de almacenamiento.

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9 . PROCESO CONSTRUCTIVO DEL PROYECTO 28/10/2021

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9.1. PREPARACIÓN DE LOS AISLANTES CALENTADOR SOLAR CASERO

Paso 1: Preparación del engrudo

Paso 3: Envolvemos el tanque con papel aluminio.

Paso 5: Esperamos 12 horas para secar.

Paso 7: Colocamos el tanque in situ.

Paso 2: Remojar y deshacer las cajas de cartón.

Paso 4: Después aplicamos el engrudo encima.

Paso 6: Después del engrudo aplicamos papel fil.

Paso 8: El tanque de 20 litros se pinta de negro.

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10 . PROCESO CONSTRUCTIVO DEL PROYECTO 18/11/2021

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10.1. AISLANTE PARA EL TANQUE GRANDE CALENTADOR SOLAR CASERO

Paso 1: Aislante térmico para el tanque de 210 litros.

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11 . RESUMEN DE PRUEBAS DEL PROYECTO

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11.1. FÓRMULAS DE CÁLCULO CALENTADOR SOLAR CASERO CUADRO RESUMEN DE FÓRMULAS CÁLCULO PARA

FÓRMULA

EJEMPLO Temperatura de salida del agua: 26.8°C

Aumento de temperatura

TS - TE = AT

Temperatura de entrada del agua: 20.7°C Aumento de temperatura: AT (?)

26.8°C - 20.7°C = 6.1°C

Rendimiento del calentador solar

TS (100) -100=R TE

Temperatura de salida del agua: 26.8°C Dato de fórmula: (100) Temperatura de entrada: 20.7°C Cálculo de rendimiento: R(?)

Esta fórmula fue propuesta por el equipo de trabajo.

26.8 (100) -100=29.47% 20.7 Temperatura de salida del agua al d[ia siguiente: 25.4°C Dato de fórmula: (100) Rendimiento del tanque de almacenamiento

TDS (100) =R TS

Temperatura de salida del agua: 26.8°C Cálculo de rendimiento: R 25.4 (100) =95.48% 26.8

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30°C

35°C

25°C

30°C

20°C

25°C

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15°C

1 PRIMERA 10°C PRUEBA 11.3. ACCIONESPRUEBA DE 20°C LA 15°C 9:00 am h: 12:00 am CALENTADOR h: 15:00 pm PROBANDO LAh: EFICIENCIA DEL 5°C 10°C

11.2. PRIMERA PRUEBA PROBANDO LA EFICIENCIA DEL CALENTADOR

h: 9:00 am

h: 12

15°C

ÁNGULO DEL RADIADOR

45°C

45°C

45°C

TIPO DE DÍA

Soleado

Soleado

Combinado

1) Al hacer una prueba de agua después de 20 minutos de recorrido h: 9:00por amel sistema, h: obtenemos 12:00 am 0°C 5°C de 10°C los siguientes incrementos enAumento la temperatura deltemperatura agua.

0°C 35°C

FECHA

28/10/2021

28/10/2021

28/10/2021

HORA

9:00:00 am

12:00:00 am

15:00:00 pm

25°C

TEMPERATURA AMBIENTE

23.3 °C

23.7 °C

22.7 °C

20°C

TEMPERATURA DE ENTRADA DEL AGUA

20.7 °C

20.7 °C

21.3 °C

TEMPERATURA DE SALIDA DEL AGUA

26.8 °C

31.3 °C

26.6 °C

AUMENTO DE TEMPERATURA

6.1 °C

10.6 °C

5.3 °C

% RENDIMIENTO DEL CALENTADOR

29.47 %

51.21 %

24.88 %

TEMPERATURA AL DÍA SIGUIENTE

-

-

25.4 °C

RENDIMIENTO DE ALMACENAMIENTO

-

-

95,4887218%

OBSERVACIONES

20°C

30°C

1

1

2

0°C Temp. Agua entrada

3

2

Temp. Agua entrada 3

4

Temp.

1 Agua salida

2 Temp. Agua entrada

15°C

h: 9:00 am

10°C

- Debido al cambio de clima en la tarde, hubo una diferencia en el rendimiento de -4.59 en relación de la eficiencia de la mañana - La temperatura inicial del agua almacenada en el tanque para la prueba nocturna es de 26.6 °C. - La temperatura del agua se mantuvo durante la noche (Se tomó aprox. a las 6:00 am del día siguiente). Sin embargo disminuyó durante el día hasta llegar a los 21.7 °C.

5°C

h: 12:00 am

h: 15:

3

Tem sali 4

Temp. Agua salida

h: 15:00 pm

5°C 0°C

60% 1 2 3 4 Gráfico la entrada a salida del agua, con un lapso de tiempo de 20 minutos de muestreo. .

60% 1: Aumento de temperatura desdeTemp.

Agua Temp. Agua 50% Fuente: Propia. 2021 salida entrada 60% 50% 40% 40%

50%

30%

40%

20%

30%

10% 60%

20%

0% 50%

10%

30% 20% 10% 0% 9:00 a. m.

12:00 a. m.

12:00 a. m.

15:00pm 0% Gráfico 2: Eficiencia del calentador solar, calculado por horas en el que se hicieron pruebas con el prototipo durante la primera prueba.

40% 9:002021 a. m.

12:00 a. m.

Estos valores son expresados en porcentaje de rendimiento. Fuente: Propia.

30%

9:00 a. m.

52

15:00

35°C © Arquitectura UPeU

11.4. SEGUNDA PRUEBA PROBANDO LA EFICIENCIA DEL CALENTADOR

35°C

30°C

30°C

25°C

30°C

30°C

30°C

TIPO DE DÍA

Combinado

Combinado

Combinado

FECHA

2/11/2021

2/11/2021

2/11/2021

HORA

9:00:00 am

12:00:00 am

15:00:00 pm

TEMPERATURA AMBIENTE

20.3 °C

20.8 °C

19.8 °C

TEMPERATURA DE ENTRADA DEL AGUA

20.6 °C

20.6 °C

20.8 °C

TEMPERATURA DE SALIA DEL AGUA

25.3 °C

30.8 °C

25.1 °C

% RENDIMIENTO DEL CALENTADOR

22.82 %

TEMPERATURA AL DÍA SIGUIENTE

-

OBSERVACIONES

RENDIMIENTO DE ALMACENAMIENTO

10.2 °C

49.51 %

4.3 °C

20.67 %

-

-

20.7 °C

82,47011952%

- Las variaciones de temperatura ambiente a influido en el rendimiento del sistema del calentador solar casero.

- Falta optimizar el rendimiento del almacenamiento, debido a que se está perdiendo mucha temperatura en la noche y el día siguiente.

h: 9:00 am

h: 12

h: 15:

3

Tem sali 4

10°C 5°C 0°C 12:00am

60%

15:00pm

Gráfico 1: Aumento de temperatura desde la entrada a salida del agua, con un lapso de tiempo de 20 minutos de muestreo. .

Temp. Agua entrada Temp. Agua 60% Propia. 2021 50%salida Fuente: 50% 40%

-

15°C

15°C 20°C 1) Al hacer una prueba de agua después de 20 minutos de recorrido h: 9:00por amel sistema, h: obtenemos 12:00 am 0°C 10°C los siguientes incrementos en la temperatura del agua.

15°C 1 2 35°C 5°C 10°C Temp. Agua 30°C entrada 0°C 5°C 1 2 3 25°C 0°C Temp.

Agua Temp. Agua 9:00 am 12:00am 15:00pm 20°C salida entrada Temp. Agua entrada Temp. Agua salida 15°C

9:00 am

4.7 °C

Calentadores solares caseros

10°C PRUEBA 11.5. ACCIONES DE 20°C LA SEGUNDA 25°C PROBANDO LA EFICIENCIA DEL 5°C CALENTADOR

ÁNGULO DEL RADIADOR

AUMENTO DE TEMPERATURA

20°C

30%

60% 50% 40%

60% 20%

30%

50% 10%

20%

40% 0%

10%

40% 30% 20% 10% 0% 9:00 a. m.

12:00 a. m.

9:00 a. m.

12:00 a. m.

15:00pm 30% 0% Gráfico 2: Eficiencia del calentador solar, calculado por horas en el que se hicieron pruebas con el prototipo durante la primera prueba.

9:002021 a. m.

12:00 a. m.

Estos valores son expresados en porcentaje de rendimiento. Fuente: Propia.

20% 10%

53

15:00

35°C 20°C

30°C

© Arquitectura UPeU

11.6. TERCERA PRUEBA PROBANDO LA EFICIENCIA DEL CALENTADOR

10°C PRUEBA 11.7. ACCIONES DE LA TERCERA 20°C 30°C PROBANDO LA EFICIENCIA DEL 5°C CALENTADOR

ÁNGULO DEL RADIADOR

30°C

30°C

30°C

TIPO DE DÍA

Combinado

Combinado

Combinado

FECHA

10/11/2021

10/11/2021

10/11/2021

HORA

9:15:00 am

12:30:00 am

16:15:00 pm

TEMPERATURA AMBIENTE

20.3 °C

22.4 °C

20.3 °C

TEMPERATURA DE ENTRADA DEL AGUA

20.7 °C

20.7 °C

20.6 °C

h: 9:00 am

h: 12

15°C 25°C 1) Al hacer una prueba de agua después de 20 minutos de recorrido h: 9:00por amel sistema, h: obtenemos 12:00 am 0°C 10°C los siguientes incrementos en la temperatura del agua.

20°C 1 2 35°C 5°C 15°C Temp. Agua 30°C entrada 0°C 10°C 1 2 3 25°C 5°C Temp. Agua Temp. Agua 20°C salida entrada 0°C 15°C 9:00am 12:00am 15:00pm

10°C

Temp. Agua entrada

h: 15:

3

Tem sali 4

Temp. Agua salida

5°C

TEMPERATURA DE SALIDA DEL AGUA

28.5 °C

AUMENTO DE TEMPERATURA

7.8 °C

9.9 °C

5.6 °C

% RENDIMIENTO DEL CALENTADOR

37.68 %

47.83 %

27.18 %

30.6 °C

26.2 °C

0°C

-

RENDIMIENTO DE ALMACENAMIENTO

-

-

-

22.4 °C

85.49618321%

- Al desarrollarse en un día combinado la temperatura puede subir de diferentes maneras, sin embargo la variación de temperatura en el ambiente durante el día y la noche, han causado perdida de temperatura en el tanque.

- Se necesita optimizar el aislamiento del tanque de almacenamiento.

9:00am

12:00am

60%

15:00pm

Gráfico 1: Aumento de temperatura desde la entrada a salida del agua, con un lapso de tiempo de 20 minutos de muestreo. .

60% Temp. Agua entrada Temp. Agua 50%salida Fuente: Propia. 2021 60% 50% 40%

40%

TEMPERATURA AL DÍA SIGUIENTE

OBSERVACIONES

15°C

25°C

35°C

Calentadores solares caseros

50%

60% 30%

40%

50% 20%

30%

40% 10%

20%

30% 0%

10%

30% 20% 10% 0% 9:00 a. m.

12:00 a. m.

9:00 a. m.

12:00 a. m.

15:00pm 20% 0% Gráfico 2: Eficiencia del calentador solar, calculado por horas en el que se hicieron pruebas con el prototipo durante la primera prueba.

9:002021 a. m.

12:00 a. m.

Estos valores son expresados en porcentaje de rendimiento. Fuente: Propia.

10% 0%

54

15:00

35°C © Arquitectura UPeU

35°C

11.8. CUARTA PRUEBA PROBANDO LA EFICIENCIA DEL CALENTADOR

10°CPRUEBA 11.9. ACCIONES DE 20°C LA CUARTA CALENTADOR 25°CPROBANDO LA EFICIENCIA DEL 5°C

45°C

45°C

45°C

TIPO DE DÍA

Combinado

Combinado

Combinado

FECHA

21/11/2021

21/11/2021

21/11/2021

HORA

9:00 am

12:00 am

4:00 pm

21.3°C

22.4 °C

TEMPERATURA DE SALIDA DEL AGUA

30.9 °C

AUMENTO DE TEMPERATURA

10.3 °C

11.4 °C

6.6 °C

% RENDIMIENTO DEL CALENTADOR

50.00 %

54.81%

32.04 %

TEMPERATURA AL DÍA SIGUIENTE

-

-

RENDIMIENTO DE ALMACENAMIENTO

-

-

OBSERVACIONES

20.6 °C

h: 9:00 am

h: 12

15°C de recorrido h: 9:00por amel sistema, h: obtenemos 12:00 am 20°C1) Al hacer una prueba de agua después de 20 minutos 0°C 10°C los siguientes incrementos en la temperatura del agua.

1 2 15°C 35°C 5°C Temp. Agua 10°C 30°C entrada 0°C 5°C 1 2 3 25°C

20.7 °C

TEMPERATURA DE ENTRADA DEL AGUA

20.8 °C

Calentadores solares caseros

15°C

25°C

30°C

ÁNGULO DEL RADIADOR

TEMPERATURA AMBIENTE

20°C

30°C

20.6 °C

0°C

20°C

9:00am

15°C

Temp. Agua entrada

10°C

Temp. Agua 16:00pm entrada

12:00am

h: 15:

3

Tem sali 4

Temp. Agua salida

Temp. Agua salida

5°C

32.2 °C

27.2 °C

0°C

9:00am

12:00am

16:00pm

Gráfico 1: Aumento de temperatura desdeAgua la entrada a salida del agua,Temp. con unAgua lapso salida de tiempo de 20 minutos de muestreo. .

Temp. entrada 50% Fuente: Propia. 2021 60%

60%

25.70 °C

50%

50%

94.89 %

40%

40%

- En el último registro del día 21 de noviembre del 2021 el tanque de 210 litros aún no estaba lleno y así se dejó hasta el día siguiente.

- Aunque el rendimiento del almacenamiento ha mejorado después de poner la manta como aislante, aún sigue estando bajo la retención de temperatura.- Es posible que sea por que no se ha llenado completamente y eso provoque una baja de temperatura más acelerada, hay que hacer una prueba con el tanque totalmente lleno.

60%

30% 20% 10%

60% 50% 40%

30% 20% 10%

40% 30% 20% 10% 0% 9:00 a. m.

12:00 a. m.

0%

0% 30% 09:00 am solar, calculado por 12:00 16:00con pmel prototipo durante la primera prueba.

Gráfico 2: Eficiencia del calentador horasam en el que se hicieron pruebas 9:00 a. m.

12:00 a. m.

Estos valores son expresados en porcentaje de rendimiento. Fuente: Propia. 2021 20% 10%

55

15:00

35°C © Arquitectura UPeU

11.10. QUINTA PRUEBA PROBANDO LA EFICIENCIA DEL CALENTADOR 45°C

45°C

45°C

TIPO DE DÍA

Nublado

Combinado

Combinado

FECHA

24/11/2021

24/11/2021

24/11/2021

HORA

9:00 am

13:10 pm

16:40 pm

TEMPERATURA AMBIENTE

20.1 °C

22.4 °C

21.7 °C

TEMPERATURA DE ENTRADA DEL AGUA

20.5 °C

20.6 °C

20.6 °C

25°C

25°C

20°C

Calentadores solares caseros

15°C

h: 9:00 am

h: 12

15°C 15°C 1) Al hacer una prueba de agua después de 20 minutos de recorrido h: 9:00por amel sistema, h: obtenemos 12:00 am 0°C 10°C los siguientes incrementos en la temperatura del agua.

1 2 10°C 30°C 5°C Temp. Agua 5°C 25°C entrada 0°C 1 2 3 0°C 20°C 09:00 12:00 16:00 Agua Temp.

Temp. Agua salida entrada 15°C Temp. Agua entrada Temp. Agua salida

h: 15:

3

Tem sali 4

10°C 5°C

TEMPERATURA DE SALIDA DEL AGUA

26.4 °C

28.4 °C

27.2 °C

AUMENTO DE TEMPERATURA

5.9 °C

7.8 °C

6.6 °C

% RENDIMIENTO DEL CALENTADOR

28.78 %

37.86 %

32.04 %

TEMPERATURA AL DÍA SIGUIENTE

-

-

24.30 °C

OBSERVACIONES

30°C

10°CPRUEBA 11.11. ACCIONES DE20°C LA QUINTA 20°C PROBANDO LA EFICIENCIA DEL 5°C CALENTADOR

ÁNGULO DEL RADIADOR

RENDIMIENTO DE ALMACENAMIENTO

30°C

0°C

-

89.34 %

30%

20% 40% 15%

X

-

X

12:00

60%

16:00

Gráfico 1: Aumento de temperatura desde Título la entrada adel salida gráfico del agua, con un lapso de tiempo de 20 minutos de muestreo. .

Temp. Agua entrada Temp. Agua salida 50% Fuente: Propia. 2021 40% 60% 40% 35%

25%

-

09:00

50% 40%

Título del gráfico 30%

35% 10%

20%

30% 5%

10%

30% 20% 10% 0% 9:00 a. m.

12:00 a. m.

25% 0%

0% 09:00 12:00 16:00 Gráfico hicieron pruebas con el prototipo durante la primera prueba.

20% 2: Eficiencia del calentador solar, calculado por horas en el que se 9:002021 a. m.

12:00 a. m.

Estos valores son expresados en porcentaje de rendimiento. Fuente: Propia.

15% 10%

56

15:00

35°C

40°C

© Arquitectura UPeU

35°C

11.12. SEXTA PRUEBA PROBANDO LA EFICIENCIA DEL CALENTADOR

Calentadores solares caseros

15°C

25°C

11.13. ACCIONES DE20°CLA SEXTA10°C PRUEBA PROBANDO LA EFICIENCIA DEL 5°C CALENTADOR 25°C 30°C

ÁNGULO DEL RADIADOR

45°C

45°C

45°C

TIPO DE DÍA

Soleado

Soleado

Soleado

FECHA

29/11/2021

29/11/2021

29/11/2021

HORA

9:00 am

13:10 pm

16:40 pm

TEMPERATURA AMBIENTE

21.3 °C

22.8 °C

22 °C

h: 9:00 am

h: 12

15°C 1) Al hacer una prueba de agua después de 20 minutos de recorrido 20°C h: 9:00por amel sistema, h: obtenemos 12:00 am 0°C 10°C los siguientes incrementos en la temperatura del agua.

15°C 1 2 40°C 5°C 10°C Temp. Agua 35°C entrada 0°C 5°C 30°C 1 2 3 0°C 25°C Temp.

Agua Temp. Agua 09:00 12:00 16:00 salida entrada 20°C Temp. Agua entrada Temp. Agua salida 15°C

h: 15:

3

Tem sali 4

10°C

TEMPERATURA DE ENTRADA DEL AGUA

22.7 °C

22 °C

21.3 °C

TEMPERATURA DE SALIDA DEL AGUA

31.4 °C

37.4 °C

27.8 °C

AUMENTO DE TEMPERATURA

8.7 °C

15.3 °C

6.5 °C

% RENDIMIENTO DEL CALENTADOR

38.33 %

69.55 %

30.52 %

TEMPERATURA AL DÍA SIGUIENTE

-

-

24.50 °C

RENDIMIENTO DE ALMACENAMIENTO

-

OBSERVACIONES

20°C

30°C

-

88.13 %

5°C 0°C

09:00

12:00

60%

16:00

Gráfico 1: Aumento de temperatura desde la entrada a salida del agua, con un lapso de tiempo de 20 minutos de muestreo. .

80% Temp. Agua entrada Temp. Agua 50%salida Fuente: Propia. 2021 70% 60% 40% 60% 50% 30% 50%

40% 80% 30% 70% 20% 60% 10% 50% 0%

40% 30% 20% 10%

20% 10% 0% 9:00 a. m.

12:00 a. m.

09:00 12:00 16:00 40% 0% Gráfico 2: Eficiencia del calentador solar, calculado por horas en el que se hicieron pruebas con el prototipo durante la primera prueba.

9:002021 a. m.

12:00 a. m.

Estos 30% valores son expresados en porcentaje de rendimiento. Fuente: Propia.

20% 10%

57

15:00

35°C 30°C

© Arquitectura UPeU

11.14. SÉPTIMA PRUEBA PROBANDO LA EFICIENCIA DEL CALENTADOR ÁNGULO DEL RADIADOR

45°C

TIPO DE DÍA

Soleado

FECHA HORA

OBSERVACIONES

TEMPERATURA AMBIENTE TEMPERATURA DE ENTRADA DEL AGUA TEMPERATURA DE SALIDA DEL AGUA AUMENTO DE TEMPERATURA % RENDIMIENTO DEL CALENTADOR TEMPERATURA AL DÍA SIGUIENTE RENDIMIENTO DE ALMACENAMIENTO

45°C

45°C

Combinado Combinado

02/12/2021 02/12/2021

45°C Noche

Calentadores solares caseros

15°C

10°C PRUEBA 11.15. ACCIONES DE20°CLA SÉPTIMA 30°C PROBANDO LA EFICIENCIA DEL 5°C CALENTADOR

45°C Día siguiente

02/12/2021 02/12/2021 03/12/2021

13:00 am

16:45 pm

21:30 pm

6:50 am

21.7 °C

22.5 °C

21.9 °C

19.6 °C

-

20.8 °C

20.6 °C

20.6 °C

20.6 °C

-

15°C 0°C

31.7 °C

31.6 °C

27.6 °C

26.3 °C

-

10°C

10.9 °C

11.00 °C

6.9 °C

5.7 °C

-

52.40 %

53.40 %

33.50 %

32.50%

-

-

-

-

-

-

-

24.7 °C 89.82 %

- Se tomó la temperatura a las 21:30 del mismo día y como resultado de salida se obtuvo 26,3 °C (la temperatura bajó 1,2 °) - La variación de las condiciones climáticas después de medio día han estado afectando el rendimiento de calor entre las 12:00 y las 17:00.

- Al tomar la temperatura al día siguiente a las 06:53 se encontró que el rendimiento de almacenamiento es menor a 90% especialmente si hay variaciones en la temperatura de ingreso al tanque durante las últimas horas de funcionamiento. Es necesrio aclarar que la salida del agua del tanque está ubicada en la parte inferior, por ende hay que dejar que corra un poco el agua antes de tomar la medición)

h: 9:00 am

h: 12

15°C 1) Al hacer una prueba de agua después de 20 minutos de recorrido h: 9:00por amel sistema, h: obtenemos 12:00 am 25°C 0°C 10°C los siguientes incrementos en la temperatura del agua.

35°C 1 2 20°C 5°C Temp. Agua 30°C 15°C entrada 0°C 1 2 3 25°C 10°C Temp.

Temp. Agua Durante el día Durante la Agua noche 20°C salida entrada 5°C

9:15 am

La temp. bajó 1.2 °C

25°C

35°C

20°C

5°C

09:00am

12:00am

16:00pm

Durante el día Temp. Agua entrada

h: 15:

3

Tem sali 4

09:30am

Durante la noche Temp. Agua salida

60% 0°C Gráfico 1: Aumento de temperatura desde la12:00am entrada a salida del agua,16:00pm con un lapso de tiempo de09:30am 20 minutos de muestreo. .

09:00am 50% Fuente: 60% Propia. 2021 Temp. Agua entrada Temp. Agua salida 60% 40% 50%

50%

40% 60%

40%

30% 50%

30%

20% 40%

20%

10% 30%

10%

30% 20% 10% 0% 9:00 a. m.

12:00 a. m.

0% Gráfico 0% 2: Eficiencia del calentador solar, calculado por horas en el que se hicieron pruebas con el prototipo durante la primera prueba.

20% 9:002021 a. m.

12:00 a. m.

Estos valores son 09:00am expresados en porcentaje12:00am de rendimiento. Fuente:16:00am Propia.

09:30am 10%

58

15:00

© Arquitectura UPeU

11.16. OCTAVA PRUEBA PROBANDO LA EFICIENCIA DEL CALENTADOR

40°C

35°C

35°C

30°C

30°C

25°C

h: 9:00 am

h: 12

15°C

45°C

45°C

TIPO DE DÍA

Soleado

Soleado

Soleado

35°C 10°C

FECHA

08/12/2021

08/12/2021

08/12/2021

30°C 5°C

HORA

8:50 am

12:12 pm

16:40 pm

25°C 0°C

1

15°C

20°C

TEMPERATURA AMBIENTE

21.3 °C

22.7 °C

21.8 °C

TEMPERATURA DE ENTRADA DEL AGUA

20.6 °C

21.5 °C

20.7 °C

10°C

TEMPERATURA DE SALIDA DEL AGUA

31.7 °C

37.6 °C

28.5 °C

5°C

AUMENTO DE TEMPERATURA

10.9 °C

16.1 °C

7.8 °C

% RENDIMIENTO DEL CALENTADOR

52.91 %

74.88 %

85.26 %

-

-

24.30 °C

-

-

85.26 %

OBSERVACIONES

15°C

1)20°C Al hacer una prueba de agua después de 20 minutos de recorrido h: 9:00por amel sistema, h: obtenemos 12:00 am 0°C 10°C los siguientes incrementos en la temperatura del agua.

40°C

45°C

-

Calentadores solares caseros

10°CPRUEBA 11.17. ACCIONES DE20°C LA OCTAVA 25°C PROBANDO LA EFICIENCIA DEL 5°C CALENTADOR

ÁNGULO DEL RADIADOR

TEMPERATURA AL DÍA SIGUIENTE RENDIMIENTO DE ALMACENAMIENTO

20°C

15°C

2

5°C 0°C

09:00am

1

Temp. Agua entrada

Temp. Agua entrada 3

2 Temp. Agua 16:00am entrada

12:00am

h: 15:

3

Tem sali 4

Temp. Agua salida

Temp. Agua salida

60% 0°C Gráfico 1: Aumento de temperatura desde la entrada a salida del agua, con un lapso de tiempo de 20 minutos de muestreo. .

09:00am 12:00am 16:00am 50% Fuente: Propia. 2021 Temp. Agua entrada Temp. Agua salida 90% 60% 40% 80% 50% 30% 70% 40% 60% 20%

50%

30%

90% 40%

20%

80% 30% 70% 20%

10%

10% 0% 9:00 a. m.

12:00 a. m.

0% 60% Gráfico 10% 2: Eficiencia del calentador solar, calculado por horas en el que se hicieron pruebas con el prototipo durante la primera prueba.

9:002021 a. m.

12:00 a. m.

Estos valores son expresados en porcentaje de rendimiento. Fuente: Propia.

50% 0% 09:00am 12:00am 16:00am 59 40%

15:00

© Arquitectura UPeU

Calentadores solares caseros

11.18. PREPARACIÓN DE LOS AISLANTES CALENTADOR SOLAR CASERO

Gráfico 1: Aumento de temperatura desde la entrada a salida del agua, con un lapso de tiempo de 20 minutos de muestreo.

Gráfico 1: Aumento de temperatura desde la entrada a salida del agua, con un lapso de tiempo de 20 minutos de muestreo.

Fuente: Propia. 2021

Fuente: Propia. 2021 60

© Arquitectura UPeU

Calentadores solares caseros

12 . INFORMACIÓN COMPARTIDA DEL PROYECTO

61

© Arquitectura UPeU

Calentadores solares caseros

12.1. INSTAGRAM upeu_cap_architects

Cuenta: Instagram, donde se compartió la información.

Información: Historia y evolución de los calentadores solares.

62

© Arquitectura UPeU

Calentadores solares caseros

12.2. INSTAGRAM upeu_cap_architects

63

© Arquitectura UPeU

Calentadores solares caseros

12.3. INSTAGRAM upeu_cap_architects

64

© Arquitectura UPeU

Calentadores solares caseros

12.4. INSTAGRAM upeu_cap_architects

Información: Materiales para construir nuestro calentador solar.

Información: Lista de materiales para construir el calentador solar.

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Calentadores solares caseros

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ARQUITECTURA BIOCLIMATICA 68