Calentado Solar

7/25/2019 Calentado Solar

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INSTITUTO TECNOLGICO DE OAXACA

ING. INDUSTRIAL

TALLER DE INVESTIGACION 1

IMPLEMENTACION DE UN CALENTADOR SOLAR PARA AGUA

EN UNA CASA HABITACIN

Presentan: Alvarado Mnde Cesar Ale!andro" Oro#o $ar%&'n Mar#os

V(lor(a Mendoa Ed)ar V(#ente

CATEDRATICO:Ing. Edith Frn!i"! S#$%rn R%'"


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INTRODUCCCION

Este prototipo es de gran importancia tanto en la tecnologa como en el mejoramientodel planeta ya que es un uen a!ance para e!itar el astante consumo de energael"ctrica y nos ayuda a darnos cuenta de que #ay energa en nuestro entorno que noutili$amos% adem&s este proyecto intenta e!itar los accidentes caseros m&s comunesdeido a la electricidad'

Adem&s deemos planear la sustituci(n de los comustiles )(siles *car(n% petr(leoy gas+% que #an llegado a ser tan !itales para la ci!ili$aci(n moderna queconsideramos'

No sera racional no intentar apro!ec#ar% por todos los medios t"cnicamente posiles%esta )uente energ"tica gratuita% limpia e inagotale% que puede lierarnosde)initi!amente de la dependencia del petr(leo o de otras alternati!as poco seguras o%simplemente% contaminantes


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JUSTIFICACIN

Un calentador solar se usa con el )in de apro!ec#ar la energa solar% la cual es gratis y no esapro!ec#ada adecuadamente' Adem&s esta energa es limpia% es decir% no producecontaminantes ni da-a el medioamiente como lo #acen los #idrocaruros *petr(leo% gas.'/'% gas Natural% etc'+'

El 0ol es una )uente inagotale de energa por la ra$(n de que siempre est& presente ennuestro medio% el calentador solar de agua a la larga con!iene en el )actor econ(mico ya queno genera gastos durante el tiempo que es utili$ado% s(lo con la instalaci(n del equipo alprincipio% por otro% los sistemas con!encionales de calentamiento de agua generan gastos alo largo del tiempo en que se usa el ser!icio'

Fig. 1 Esquema general del calentador solar de placa plana

.o que propone nuestro proyecto es colaorar con el medio amiente y ayudar a mejorar la)orma de utili$ar nuestros recursos naturales y que mejor que poniendo a disposici(n unmecanismo no muy costosa% )&cil de crear y muy 1til como es el calentador solar casero'El cual sin necesidad de utili$ar energa el"ctrica producida por #idroel"ctricas o e2plotaci(nde car(n% )uncionara solo con energa solar (sea producida por la misma naturale$a la)orma m&s )&cil de recoger esta energa es por un panel solar el cual la conduce #asta untermo de temperatura el cual mantendr& la energa #asta que se necesite usar ya sea para

calentar agua


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PANTEA!IENT" #E P$"%E!A.

En la "poca actual nos !emos a)ectados por el calentamiento gloal que #adegradado nuestros suelos permanentes generando las conocidas sequas

creadas en parte por nosotros mismos% somos los principales generadores dedesec#os contaminantes degradando nuestra capa de o$ono y a su !e$permitiendo la entrada de rayos ultra!ioletas a la tierra directamente'

Este )en(meno es producido por la utili$aci(n de comustiles )(siles como: elgas% el petr(leo y sus deri!ados' No ostantes #emos recurrido a utili$ar el aguade nuestras imponentes )uentes #dricas para producir energa el"ctrica% perocon la situaci(n del calentamiento gloal nuestras grandes )uentes #dricas #an

disminuido su caudal notoriamente% generando un nue!o prolema deeconoma que se origina con el cierre de algunas #idroel"ctricas'

En los 1ltimos a-os tami"n se #a optado por producir energa con lae2plotaci(n de un mineral solido llamado car(n el cual tami"n contaminamuc#o la atm(s)era terrestre'

De esta )orma lo que nosotros queremos in)undir a los lectores de sore estetraajo es que tratemos en lo posile encontrar di)erentes )uentes de energalas cuales puede ser otenidas por las personas que est"n interesadas enencontrar estas energa

Fig.&

Calentadores

Fig'. Panelessolares


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!A$C" TE$IC".

Un calentador solar es un aparato que se utili$a para calentar alguna sustancia% comopuede ser agua% glicol% salmuera% aceite% entre otras4 con la energa pro!eniente del sol' Unuen calentador solar de agua puede durar )uncionando #asta 56 ( 78 a-os' .a energatermal del sol puede ser utili$ada para calentar agua a temperaturas in)eriores a los 5889C opara la cale)acci(n de amientes'

0e recomienda limpiar el colector cada o ; meses para aumentar su e)iciencia y !ida 1til'Deido a que la inclinaci(n terrestre modi)ica el &ngulo de la incidencia de los rayos del sol alo largo del a-o% es con!eniente ajustar la inclinaci(n del colector' 0e recomienda tener unmargen de 56= con respecto al &ngulo de los rayos del sol en el equinoccio'

Es%&e*a del #alentador solarEste consta de principalmente de ? partes:

Colector 0olar /lano

Termo tanque

0istema de tueras

Figura + Esquema generaldel Calentador Solar


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Dentro de los calentadores e2isten !arios tipos de colectores solares lo cuales son losencargados de captar la energa pro!eniente del sol% se di!iden en:

EL COLECTOR SOLAR:Es el encargado de capturar la energa solar' 0e instala en el tec#o de la casa y orientado ala radiaci(n del sol todo el da' /ara lograr la mayor captaci(n de la radiaci(n solar% elcolector solar plano se coloca con cierta Inclinaci(n% la cual depende del sol'.a radiaci(n electromagn"tica del sol% incluyendo la lu$ !isile e in)rarroja% penetra dentro deun colector y es asorida por alguna super)icie uicada dentro del mismo'Una !e$ que la radiaci(n es asorida por las super)icies dentro del colector% la temperaturaaumenta'El colector solar plano est& )ormado por aletas captadoras y tuos por donde circula el agua%los cuales capturan el calor pro!eniente de los rayos del sol y lo trans)ieren al agua que

circula en su interior'Dentro de los calentadores e2isten !arios tipos de colectores solares lo cuales son losencargados de captar la energa pro!eniente del sol% e2isten ? tipos:

Cole#tores de +la#a +lana.os colectores de placa plana son so)isticados in!ernaderos que atrapan y utili$an el calordel sol para aumentar la temperatura del agua #asta alrededor de los @89C'Consisten en una caja #erm"ticamente cerrada con una cuierta de !idrio alg1n otro materialtransparente' En su interior se uica una placa de asorci(n la cual est& en contacto con

unos tuos por los que circula un lquido que transporta el calor'

Cole#tores trad(#(onalesComo los de serpentina o los de tuos paralelos% consisten en !arios tuos de coreorientados en )orma !ertical con respecto al colector y en contacto con una placa de coloroscuro% generalmente esta placa es met&lica aunque que en algunos casos puede ser depl&stico o alg1n otro material'

Cole#tores de t&,os +aralelos

En el caso de los colectores de tuos paralelos% se colocan tuos de mayor secci(n en laparte in)erior y superior% para asistir a la e2tracci(n de agua caliente y al ingreso de agua )rapara su cale)acci(n'.a placa de asorci(n es aislada de la pared e2terior con material aislante para e!itarp"rdidas de calor'.os colectores de tuo de !aci( se encuentran entre los tipos de colectores solares m&se)icientes y m&s costosos'Estos colectores se apro!ec#an al m&2imo en aplicaciones que requieren temperaturasmoderadas% entre 68 9C y 6 9C% yBo en climas muy )ros'


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T'r$% tn()'*antiene el agua caliente y est& )orrado con un aislante t"rmico para e!itarque se pierda el calor ganado'

T'r$%+,ni!%: El agua circula por todo el sistema y esto pro!oca la di)erencia detemperatura' Esto es lo que sucede entre el colector solar plano y el termo tanque% con locual se estalece una circulaci(n natural% sin necesidad de ning1n equipo de omeo'

0istema de tueras: Es por donde el agua circula' El arreglo de tuos se coloca#ori$ontalmente sore el suelo% con una inclinaci(n espec)ica dependiendo de la localidadterrestre' El agua entra por uno de los e2tremos del tuo #ori$ontal m&s ajo% sue por todoslos tuos !erticales y sale por el e2tremo contrario del tuo #ori$ontal m&s alto'0erpentnUna manguera o tuo se dispone en una )ormaci(n de !ai!"n o espiral' .a super)iciee2puesta al sol reciir& la energa directamente sore el conducto'

T)&%" d' -!%El colector utili$a tuos de !idrio al !aco' Dentro de los tuos se encuentran los conductosdel colector' El !aco pre!iene los )en(menos de conducci(n y con!ecci(n% aumentando lae)iciencia'

TIPOS DE CALENTADORES

A!ti-%"0on los aquellos que utili$an una oma o alg1n tipo de energa e2terna para mo!er el aguadentro de su ciclo'

P"i-%"/asi!os no requieren de energa e2terna para )uncionar' Utili$an el principio de con!ecci(npara mo!er el agua dentro del sistema'Ramas de la )sica que nos sir!en para entender el )uncionamiento de un calentador solar'

ec&nica ptica Termodin&mica

Uno de los procesos )sicos m&s importantes en el )uncionamiento del calentador es latrans)erencia de calor por con!ecci(n'.a con!ecci(n es una de las )ormas de trans)erencia de calor' .a con!ecci(n se produce1nicamente por medio de materiales )luidos' stos% al calentarse% aumentan de !olumen y%por lo tanto% disminuyen su densidad y ascienden despla$ando el )luido que se encuentra enla parte superior y que est& a menor temperatura' En s% es el transporte de calor por mediode las corrientes ascendente y descendente del )luido'


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PANTEA!IENT" #E A ,IPTESIS.

0e reali$ar&n prueas de resistencia al calor% a golpes% al agua4 a di!ersos materiales quecompondr&n las di)erentes partes del calentador' 0e reali$ar& con una e2celente resistencia yun e2celente precio'

A tra!"s de las prueas y dise-o del calentador construiremos un dispositi!o que seacompetente con los actuales en el mercado en cuanto a )uncionalidad y costos%apro!ec#ando la energa solar y e!itando contaminar el amiente'

!ET"#"")*A P$"PUESTA PA$A E #ESA$$"" #E AIN(ESTI)ACIN

El calentador que decidimos construir es de placa plana% ya que es el que presenta mejor)uncionamiento y mayor )acilidad en su construcci(n'

ARMADO DE LA ESTRUCTURA DEL PANEL

.a estructura tendr& una dimensi(n de 578 2 F8 cm/ara ello se utili$ar& un material de acero ino2idale #aciendo los cortes necesarios deacuerdo a las medidas especi)icadas'

El material utili$ado para la estructura ser& un alamr(n de G HH% esto porque el material noes caro% pero la des!entaja de esto es que es altamente corrosi!o% por eso emplearemos un)orro de manguera com1n'

Despu"s de tener los cortes y )orros se proceder& a soldar la estructura el"ctrica conelectrodos de medida ;85?% esto por que no soportar& gran peso' /ara )ijar la estructura delcore que tiene )orma de cJ se ocupara soldadura de esta-o y dos codos de KJ de di&metroy para que se pueda sostener junto con la estructura se ocupara ara$adera'

En los e2tremos de la estructura lle!aran cuatro !&l!ulas esto con el )in de que se pueda )ijarlos otes que posteriormente ser&n llenados de agua'


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ENSAMBLE DE LOS BOTES

.os otes de coca colaJ se cortaran de tal manera que se puedan ensamlar una tras otra% yser&n pegados con pegamento industrial por su gran resistencia y agarre de tal manera queno pueda #aer )uga de lquido'

DISE/O DE TERMO TAN0UE

/ara esto ocuparemos un dep(sito de para agua de 78 .' 0ellado y con las per)oracionescorrespondientes'.a primera per)oraci(n ser& en la parte aja del contenedor% que es donde entrara el agua sinser calentada' .a segunda per)oraci(n ser& a la altura de K del contenedor% esto con el )in deque pueda salir el agua caliente con destino a la regadera'

/ara conser!ar la temperatura el mayor tiempo posile% el contenedor se pintara de negro detal manera que no pierda la temperatura en tan poco tiempo'

ENSAMBLE DE TUBERIA

0e empleara como material principal core de GJ y codos de K para uni(n o ensmle'

/ara la pruea de materiales di!idiremos el calentador en dos partes% el tanque dealmacenamiento y el colector'

/ara amas partes se utili$aran materiales en general con ciertas caractersticas comoresistencia al medio amiente% que puedan contener o su)rir corrosi(n% que sean uenost"rmicos'

Adem&s de estos materiales en general deemos uscar para cada parte caractersticasespeciales% como la cuierta del colector% el color interno del colector% tipo de tueras' /arael tanque deemos uscar el tipo de cone2iones que se deen usar para interconectarlo conel colector% la uicaci(n de la salida de agua #acia la casa y la entrada de agua pro!enientedel colector'


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1"- RESISTENCIA AL MEDIOAM.IENTE

Utili$amos madera porque es muy resistente a pesar de que se #inc#a con el agua% sinemargo con un arni$ adecuado esto se puede e!itar' 0e podra utili$ar l&mina pero es muymal aislantes de calor% por este moti!o no sera 1til este material para el colector ya que loque necesitamos es que guarde el calor'

/"- AISLANTE T0RMICOEl aislante t"rmico que se #ar& en el tanque para que guarde el calor'/ara el tanque del calentador es necesario que este cuierto con un uen aislante% )&cil detraajar y arato que sera unicel adem&s para curir este de la intemperie ser& resguardadocon pl&stico'Con respecto al colector se necesita un material que conser!e el calor y que sea resistente ala intemperie por ese moti!o como se mencion( anteriormente utili$ara madera la cual suscaractersticas )sicas son las requeridas'

0e utili$ara el unicel porque presenta una e2celente capacidad de aislamiento t"rmico seutili$ara en el contenedor de agua ya que es necesario que no deje escapar la energa delagua'

"- C2.IERTA DEL COLECTOR:/ara la cuierta del colector es necesario permitir la entrada del sol por lo tanto se necesitaalgo que sea transparente% del cual podra ser pl&stico% acrlico y !idrio las des!entajas conlos dos primeros es que asoreran el calor y lo retienen% no dejara entrar los rayos solares'

0e utili$ara !idrio porque permite la entrada de los rayos solares logrando con esto una mejorcaptaci(n de calor por el colector de agua% adem&s de que tiene una gran durailidad en laintemperie

3"- TERMO-TAN42E CONTENEDOR DE AG2A/ara el tanque del calentador solar es necesario utili$ar un material que guarde el calor*material aislante+% que presente resistencia a las condiciones de la intemperie y del agua'


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/or tal moti!o se decidi( utili$ar un ote de pl&stico con el unicel utili$ado como materialaislante el cual cumple con lo requerido% este tendr& ? entradas y 5 salida del agua'

En el tanque contenedor de agua se implementara el material aislante para no permitir que elcalor escape y el agua se mantenga caliente por m&s tiempo'

5"- MATERIAL DE LA T2.ER6A/ara la tuera se necesita un material que caliente el agua r&pidamente y que la mantengacaliente y que sea )&cil de manejar4 los materiales que podran ser son core% /LC y

gal!ani$ado para !er cu&l es el m&s e)iciente' Con lo cual se )ormara la estructura de latuera del colector'

En la tuera se utili$aran tuos de core porque calienta m&s r&pido el agua y es m&s )&cil

de manejar al reali$ar las cone2iones del calentador

7"- COLOR DE LA T2.ER6AEl color de la estructura del colector dee ser el que mejor asora el calor por lo cual searan prueas para saer qu" color asore m&s si el lanco% negro o el del material *sinpintar+' Con el resultado podremos saer qu" )orma es la m&s e)iciente para calentar agua yas pintar la estructura del colector'

/ara elecci(n del tipo de material de la tuera a ocupar durante el dise-o del panel solar seopt( por ocupar el core de acuerdo a las in!estigaciones reali$adas de di)erentes )uentes es

que este tipo de tuo es un uen trasmisor t"rmico% por lo que se dilata y calienta lo que tienealrededor' 0olo que en lugares de clima )ra se tendr& que recurir con un material aislante'

El color para que se conser!e caliente el agua por m&s tiempo se dee de pintar las tuerasde core de color negro'


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12* cm

%*cm

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Cons0derando que el anel solar 0r arr0a del tec4o de la 4a0tac0ncon las s0/u0entes d0mens0ones..argo: 578cm

Anc#o: F8 cm

Fig6. Dimensiones del panel

Estar& lo m&s cerca del tinaco o contenedor de agua principal *donde el agua se encuentraen su estado natural sin su)rir ning1n camio de temperatura+' Esto con el ojeti!o de a#orrarmaterial que transportar& el agua del tinaco al panel solar para que despu"s se #aga elproceso de cale)acci(n'

El panel se colocar& con un &ngulo de 56 grados con respecto al piso del tec#o y del ladoequinoccio del sol'

El armado de la estructura solar ser& de un material no corrosi!o% que su )unci(n principal

ser& sostener las dos )ilas de contenedores de lquido'

Figura 7. Estructura del panel solar


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En la )igura de arria se logra oser!ar que la estructura tendr& dos trans!ersalesequidistantes con respecto a una esquina% estos trans!ersales se colocan con el ojeti!o quelos contenedores de lquido descansen en "l'

MigF' Los contenedores de lquido sern de envasede refresco de coca cola por la resistencia que tieneeste tipo de envase y estar pintados de color negrocon pintura no lavable, esto con el fin de que absorbay se conserve ms tiempo la temperatura del agua.

0e estima que ser&n ? otellas ensamlados las otellas de 7'6 litros% para tener una

cantidad de @'6 litros almacenados en promedio para que una persona pueda a-arse'Aqu representara un a#orro de agua'


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Al igual que en el calentador% el core tami"n se empleara como para el conducto que !ade% dic#o calentador a la regadera% este ser& de media pulgada'

RE42ERIMIENTOS DE MATERIAL

D'"!ri1!i,n !ntiddmanguera de 5 pulgada ? a metros

3otellas Retornale de re)resco coca colaJ ;

Core de G pulgada Depende de la distancia entre el panel ya-o de la regadera

Tramos de 578 cm de acero ino2idale tramosTramos de acero ino2idale de F8 cm Tramo para el re)uer$o del cuadro de F82F8 cm*diagonal+

5 tramo

T0emo Ao (es

D0a 1 D0a 2 D0a 3 D0a + D0a 5 D0a 6 D0

Act080dad 123+ 123+ 123+ 123+ 123+ 123+ 121. d0seo 9 aroac0n delrotocolo

2. $squeda de 0normac0n3. elaorac0n del ro/rama de


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act080dades

+. squeda de 0normac0n soreaneles solares

5. elaorac0n del orrador

6. squeda sore tuer;as7. clas0


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Conclus0n


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$0l0o/ra;aes'iPipedia'orgBiPiBC#'ntd%rQ"%#r

"%#rqro'comBque>es>un>!#'ntd%r>"%#r

'eco!ita'm2BeBC#'ntd%r'">S%#r'"'asp2

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http://www.ecovita.mx/Web/Calentadores-Solares.aspxhttp://www.ecovita.mx/Web/Calentadores-Solares.aspxhttp://www.ecovita.mx/Web/Calentadores-Solares.aspxhttp://www.ecovita.mx/Web/Calentadores-Solares.aspxhttp://www.ecovita.mx/Web/Calentadores-Solares.aspxhttp://www.ecovita.mx/Web/Calentadores-Solares.aspxhttp://micalentadorsolar.com/contenido/calculo-de-materiales-necesarios-para-hacer-el-calentador-solar/http://micalentadorsolar.com/contenido/calculo-de-materiales-necesarios-para-hacer-el-calentador-solar/http://www.sabelotodo.org/hagalousted/calentadorfacil.htmlhttp://www.ecovita.mx/Web/Calentadores-Solares.aspxhttp://micalentadorsolar.com/contenido/calculo-de-materiales-necesarios-para-hacer-el-calentador-solar/http://micalentadorsolar.com/contenido/calculo-de-materiales-necesarios-para-hacer-el-calentador-solar/http://www.sabelotodo.org/hagalousted/calentadorfacil.html


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Resumen

En el presente traajo se desarrolla la construcci(n de un calentador solar de agua para usoen una casa #aitaci(n uicada en la ciudad de Oa2aca% el cual se dise-a a partir demateriales reciclados y elementos que componen a un calentador solar de tuos' De tal)orma que se pruean los di)erentes elementos de acuerdo a su )unci(n% adem&s secaracteri$a el calentador construido oteniendo su e)iciencia con respecto a la radiaci(n

solar'

Calentado Solar

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