Adriana Lissette Perez González [6 LOBO], Evan Fonseca Sánchez [6 LOBO]
El proyecto en cuestión se enfoca en la confección de un panel solar doméstico mediante la utilización de materiales reciclados, con el fin de mitigar la emisión de dióxido de carbono. Este enfoque holístico no solo busca abordar las problemáticas ambientales, sino también beneficiar a aquellos que carecen del servicio de calefacción debido a restricciones económicas o por un compromiso con la preservación del medio ambiente.
La implementación de la iniciativa implica la meticulosa identificación y recolección de materiales reciclados apropiados, siguiendo una metodología que promueva la eficiencia energética y el uso responsable de recursos. La ejecución del proyecto aspira a proporcionar una solución práctica y asequible para aquellas personas con recursos limitados, alentando simultáneamente la adopción de prácticas más sostenibles.
Desde una perspectiva medioambiental, el proyecto busca reducir la dependencia de fuentes de energía no renovables, disminuyendo así las emisiones asociadas de dióxido de carbono. Además, al brindar una alternativa accesible y respetuosa con el entorno a quienes no disponen de servicios de calefacción convencionales, el panel solar casero contribuye a mejorar la calidad de vida de estas comunidades.
En resumen, esta propuesta persigue la fusión de la innovación tecnológica con la responsabilidad ambiental y social, ofreciendo una solución integral a través de la construcción de paneles solares caseros con materiales reciclados
Buscamos desarrollar este proyecto al notar que muchos no pueden costear sistemas de calefacción, abordando así la barrera económica y reduciendo el impacto ambiental.
El principio de los calentadores solares comienza con una observación común en la vida cotidiana de las personas en el calentamiento del agua al dejarla expuesta a los rayos del sol utilizándolas y posteriormente para usos domésticos. El primer prototipo de un calentador solar de agua fue construido en 1767 en Suiza, este se componía de una caja de madera aislada por los lados con el fondo pintado de negro, asimismo tenía dos cubiertas de vidrio transparente en la parte superior. No obstante, solo se quedó en un prototipo y no llegó a ser un producto comercial debido a sus diferentes carencias en cuanto a eficiencia se refiere. Por lo que la gente siguió haciendo uso de combustibles como la madera o el carbón lo cual se traducía en generación de contaminantes al medio ambiente, además de ser bastante caro. Una de las soluciones a este
problema fue el empleo de un simple tanque de metal pintado de negro en dónde colocaban el agua en los días calurosos, sin embargo, este sistema no tenía un buen rendimiento debido a las diferentes condiciones climáticas a las que se podía enfrentar .
Durante el siguiente siglo el prototipo suizo fue sometido a diferentes pruebas en busca de aumentar su eficiencia y en algunos casos, implementado de una manera rudimentaria con el único propósito de calentar agua para el uso doméstico. No obstante, se realizaron diferentes modificaciones en Estados Unidos de América y en Japón para hacer de este prototipo un dispositivo comercial. Por lo que para 1891 fue patentado en los Estados Unidos de América el primer calentador solar de agua de manera comercial por Clarence M. Kemp, padre de la energía solar.
Kemp era un fabricante de tuberías y calefactores. Como California tiene mucho sol, a finales del siglo 19 muchos ciudadanos estuvieron dispuestos a pagar por tener agua caliente en casa ya que no tenían una fuente barata para calentar el agua. El calentador de Kemp, que él llamó “Climax” y tenía un costo de 25 dólares. Este diseño constaba de 4
unidades cilíndricas de 29 litros hechas de hierro y pintadas de negro, colocadas de manera horizontal en un contenedor de madera aislado y vidriado por la parte superior siguiendo el principio del primer prototipo que se conocía desde 1767, este sistema logró alcanzar una temperatura de 38°C.
Para los
continuaron realizando modificaciones a los calentadores solares con el fin de aumentar su eficiencia, en el año de 1903 el calentador solar clímax que ya había salido de manera comercial en Estados Unidos únicamente, fue modificado por Frank Walker, logrando así el desarrollo del “calentador solar de agua combinado con calor artificial amalgamado de Walker” . Este mismo consistía en dos tanques colocados en el techo dejando el vidrio al ras con este, al colocar los tanques en el techo se reduciría la pérdida de calor en el sistema logrando así una mayor eficiencia en comparación al primer diseño. Posterior a este diseño llegó el “clímax mejorado” construido por Charles Haskell en 1907 donde proponía una sección transversal de forma rectangular dotando al diseño de una superficie de colector más grande, diseño que logró un aumento de la temperatura del agua en un menor tiempo.
siguientes
años, se
El aprovechamiento solar en esta área específicamente iba con un desarrollo considerable, tanto que en 1909 se tuvieron los primeros calentadores solares de tipo termosifón o conocidos entonces como day-night.
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.
Para ello, separaba el calentador solar en dos partes o unidades: un colector de calor solar, y un depósito de acumulación de agua.
Actualmente el nombre que llevan estos calentadores solares son los colectores de placa plana. Para este tipo de calentador el colector y el tanque de almacenamiento fueron separados, asimismo se unió una rejilla de tubería a una placa y ésta se vio encerrada en un recinto compacto acristalado y aislado para la composición del colector. La siguiente innovación de estos sistemas fue en 1913 para el intercambiador de calor, haciendo uso de una solución compuesta de alcohol y agua a manera de anticongelante.
La innovación y el empleo de los calentadores solares de agua prometían mucho, tanto que ya tenían un empleo considerable en la población de Miami. Sin embargo, la industria solar se vio bastante afectada durante la segunda guerra mundial ya que hubo fuertes restricciones en el uso del cobre, posteriormente esta industria fue desvanecida por la poca disponibilidad de electricidad y de la economía que dejó la segunda guerra mundial.
Japón continuó durante la década de los años 60 ́s con el desarrollo de los calentadores solares con el empleo de cilindros dentro de una caja aislada utilizando la referencia de los calentadores anteriores.
Para la década de los 90 ́s, la industria solar ya era de gran importancia en el calentamiento de agua, pero, no era tan común debido a que el precio no era accesible para todos.
Hoy en día con la evolución de las técnicas y el aumento de la información de la energía solar, el aprovechamiento de la radiación del sol se fue extendiendo a diferentes sectores.
En este punto ya sabemos que existen diferentes tipos de colectores solares, que son dispositivos que extraen la energía solar y la convierten en forma usable o almacenable dentro de los cuales destacan: de placa plana con cubierta, concentradores parabólicos, de placa plana sin cubierta y de tubos vacíos; estos han sido básicos en el desarrollo de los calentadores solares.
En el 2010 un artículo de “THE ECOLOGIST informed by nature” mencionó por primera vez a José Alano, un mecánico retirado que inventó un sistema económico para calentar agua utilizando botellas de PET, cartón y otros componentes de reciclaje también.
José Aleano solo con su conocimiento básico sobre los calentadores de agua conciente de la situacion que vivia en Tubarão y observando a su alrededor considerando gatos y sintiendo la necesidad de aportar algo a su país (Brasil) y aunque no lo sabía todavía fue una aportación al mundo también; comenzó junto a su esposa la fabricación de un calentador solar con materiales reciclados encontrados alrededor de su propia comunidad, usaron 100 botellas de plástico y 100 cartones de leche…”Funcionó a la perfección y nos deshicimos de la
basura de una forma responsable” dijo José en una entrevista.
Esta iniciativa fue conocida en todo Brasil cuando ganó el premio de “Superecología” que brinda la revista Superinteressante a proyectos renovables sin fines de lucro.
La Comisión Nacional de Energía (www.gob.mx/conuee) ha estado trabajando para impulsar en el país el reemplazo de los boilers tradicionales por calentadores solares. Para el 2012, el organismo calculó que habría 1.8 millones de metros cuadrados de aparatos instalados. Esto significó una reducción de 249 millones de litros de gas LP y evitó la emisión de aproximadamente 372,600 toneladas de dióxido de carbono a la atmósfera, Alemania ya alcanzó los 10 millones de metros cuadrados, mientras que México apenas rebasa los 840,000 metros cuadrados.
Es por eso la importancia de ofrecer una alternativa práctica, económica y amigable con el medio ambiente donde se reduce el consumo de las fuentes de energía no renovables que son fuentes que, una vez agotadas, desaparecen.
Como Alano dice hay que estar concientes de nuestras responsabilidades como consumidores y de nuestro impacto en el mundo, es por eso que él registró su invento para que nadie pueda hacer mal uso o lucre
con este, pero la elaboración y la idea está abierta para que cualquier persona pueda implementarlo e incluso mejorarlo para que dejemos una huella positiva en la vida y en el medio ambiente
Este proyecto tiene como propósito desarrollar un calentador solar a base de materiales reutilizables, ayudando principalmente a comunidades de bajos recursos a que tengan acceso a agua caliente a bajo costo; sin
embargo no solo se puede
implementar
comunidades rurales si no también puede ser utilizado y funcional en destinos turísticos que se quieran sumar a este movimiento de reciclaje y cuidado del medio ambiente, en este caso utilizando la luz del sol como
fuente de calor significativamente costos.
reduci
Buscamos desarrollar este proyecto al notar que muchos no pueden costear sistemas de calefacción, abordando así la barrera económica y reduciendo el impacto ambiental
Si las personas conocen el método para fabricar un calentador solar con materiales reciclados entonces todos tendrían la oportunidad de crear uno y eso beneficiaría principalmente a zonas de bajos recursos; además de contribuir al medio ambiente también estaríamos beneficiándonos con este sistema de calefacción.
colocado el prototipo directo al sol, el resultado fue impresionante ya que el agua se sentía bastante caliente al tacto y el termómetro marcó 55°C.
Nuestro proyecto “calentador solar con materiales reciclados” está listo a partir de aquí para hacer las pruebas necesarias.
La primera prueba que se hizo en el prototipo de “calentador casero con materiales reciclados” fue de resistencia, ya que estamos trabajando con materiales en su mayoría reciclados necesitábamos saber si podría resistir la manipulación sin zafarse o que su peso dificulte su reubicación. Nuestro prototipo no es pesado si está vacío y al trasladarlo las conexiones resistieron perfectamente todo el movimiento. En teoría su orientación debe ser hacia el sur ya que México se encuentra en el hemisferio norte y esto hará que nuestro calentador solar aproveche al máximo el calor del sol y se colocó en un lugar expuesto sin nada que pueda hacer sombra durante el día.
La segunda prueba que se realizó fue tomar la temperatura del agua después de dos horas de haber colocado el prototipo directo al sol, el resultado fue impresionante ya que el agua se sentía bastante caliente al tacto y el termómetro marcó 55°C. Se observó en el transcurso del día que las botellas de agua se llenaban de vapor lo cual es el efecto invernadero que buscamos para que nuestro calentador solar funcione correctamente.
La última etapa a observar en nuestro prototipo fue que el agua subía por la manguera hacia el termotanque lo cual indicó su óptimo funcionamiento.
Se dejó el calentador solar durante la noche en el mismo lugar para medir el tiempo que duraba el agua caliente, lamentablemente en cuanto el sol se puso el agua comienza a enfriarse, esto nos indica que el funcionamiento de nuestro calentador es preferentemente de día. Sin embargo el termotanque se puede revestir con aislantes para que el calor se conserve y abastezca agua caliente por la noche también; para que esto no genere un costo extra se pueden utilizar por ejemplo materiales como lonas y telas que ya se tengan.
Con base en la recolección de datos en cuanto las diferentes innovaciones en los calentadores solares de agua así como las condiciones adversas a lo que estos se podrían enfrentar en México, los cuales son datos clave para su buen funcionamiento con el propósito de eficientar dicho sistema comparando las pruebas correspondientes con diferentes diseños del sistema y empleando diversos materiales llegando de esta manera a los calentadores solares que se comercializan actualmente de una forma común, los cuales son los calentadores solares de agua de tubos al vacío y los calentadores solares de placa plana. La eficiencia de los
mucho mayor en comparación a los calentadores solares de placa plana.
Sin embargo, una de las desventajas más importantes de estos calentadores es su significativa pérdida de calor en horas nocturnas comúnmente, así como en estaciones del año en las que se es más susceptible a bajas temperaturas por lo que el sistema tiene una menor eficiencia en estas condiciones.
En una comunidad de bajos recursos o una comunidad apartada de la ciudad, nuestro “calentador solar con materiales reciclados” es una de las mejores alternativas que además de ser bastante económico en comparación a un calentador solar comercial, también es eficaz y seguro, no necesita mantenimientos costosos y es altamente resistente a eventualidades climáticas además cualquier persona lo puede fabricar en poco tiempo.
calentadores solares colector-almacenamiento
tipo solar es
Siendo que la energía solar es un recurso renovable que prácticamente no tiene límite, es una energía que no contamina, tiene un bajo costo de aprovechamiento y es adaptable a las necesidades es el mejor recurso para este proyecto ya que las instalaciones solares pueden ser tan grandes o
pequeñas según se requiera. Es un tipo de energía limpia, no produce emisiones de gases y se encuentra en todos lados.
La última etapa a observar en nuestro prototipo fue que el agua subía por la manguera hacia el termotanque lo cual indicó su óptimo funcionamiento.
Se dejó el calentador solar durante la noche en el mismo lugar para medir el tiempo que duraba el agua caliente, lamentablemente en cuanto el sol se puso el agua comienza a enfriarse, esto nos indica que el funcionamiento de nuestro calentador es preferentemente de día. Sin embargo el termotanque se puede revestir con aislantes para que el calor se conserve y abastezca agua caliente por la noche también; para que esto no genere un costo extra se pueden utilizar por ejemplo materiales como lonas y telas que ya se tengan.
Con base en la recolección de datos en cuanto las diferentes innovaciones en los calentadores solares de agua así como las condiciones adversas a lo que estos se podrían enfrentar en México, los cuales son datos clave para su buen funcionamiento con el propósito de eficientar dicho sistema comparando las pruebas correspondientes con diferentes diseños del sistema y empleando diversos materiales llegando de esta manera a los calentadores solares que se comercializan actualmente de una forma común, los cuales son los calentadores solares de agua de tubos al vacío y los calentadores solares de placa plana. La eficiencia de los
mucho mayor en comparación a los calentadores solares de placa plana.
Sin embargo, una de las desventajas más importantes de estos calentadores es su significativa pérdida de calor en horas nocturnas comúnmente, así como en estaciones del año en las que se es más susceptible a bajas temperaturas por lo que el sistema tiene una menor eficiencia en estas condiciones.
En una comunidad de bajos recursos o una comunidad apartada de la ciudad, nuestro “calentador solar con materiales reciclados” es una de las mejores alternativas que además de ser bastante económico en comparación a un calentador solar comercial, también es eficaz y seguro, no necesita mantenimientos costosos y es altamente resistente a eventualidades climáticas además cualquier persona lo puede fabricar en poco tiempo.
calentadores solares colector-almacenamiento
tipo solar es
Siendo que la energía solar es un recurso renovable que prácticamente no tiene límite, es una energía que no contamina, tiene un bajo costo de aprovechamiento y es adaptable a las necesidades es el mejor recurso para este proyecto ya que las instalaciones solares pueden ser tan grandes o
pequeñas según se requiera. Es un tipo de energía limpia, no produce emisiones de gases y se encuentra en todos lados.
● How to make a solar water heater from plastic bottles. (2017, 17 noviembre). The Ecologist. https://theecologist.org/2010/ may/06/how-make-solar-wate r-heater-plastic-bottles
● Artic Solar. (2017, 13 noviembre). Historia – Artic Solar. https://articsolar.com/about-2- 2/historia/
● NIHF inductee Clarence Kemp invented passive solar water heater. (2024). https://www.invent.org/induct ees/clarence-kemp
● EcoInventos, R. (2023, 2 agosto). Uno de los primeros calentadores solares de la historia. EcoInventos.
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Cómo construir un calentador solar casero con botellas de plástico. (2023, 2 agosto). EcoInventos. https://ecoinventos.com/calen tador-casero-con-botellas-de- plastico/#google_vignette Rodríguez, A., & David, J. (2015). Guía teórica practica de energía solar fotovoltaica. https://repositorio.cuc.edu.co/ handle/11323/921
Manual fotovoltaico. (2009, 5 agosto). Issuu. https://issuu.com/accionsuste ntable/docs/manual_fotovolta ico
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https://ecoinventos.com/calent ador-solar/
The project in question focuses on the manufacture of a domestic solar panel through the use of recycled materials, in order to mitigate the emission of carbon dioxide. This holistic approach not only seeks to address environmental problems, but also to benefit those who lack the heating service due to economic restrictions or a commitment to the preservation of the environment.
The implementation of the initiative involves the meticulous identification and collection of appropriate recycled materials, following a methodology that promotes energy efficiency and the responsible use of resources. The execution of the project aims to provide a practical and affordable solution for those with limited resources, simultaneously encouraging the adoption of more sustainable practices.
From an environmental perspective, the project seeks to reduce dependence on non-renewable energy sources, thus reducing the associated emissions of carbon dioxide. In addition, by providing an accessible and environmentally friendly alternative to those who do not have conventional heating services, the homemade solar panel contributes to improving the quality of life of these communities.
In summary, this proposal pursues the fusion of technological innovation with environmental and social responsibility, offering an integral solution through the construction of homemade solar panels with recycled materials
