Diseño y validación experimental de un sistema de calentamiento de agua, para uso doméstico, con energía solar

• Autores: Flores Carhuancho, Evelyn Neyda, Monterrey León, Juan Daniel
• Formato: tesis de grado
• Fecha de Publicación: 2013
• Institución: Universidad Nacional del Centro del Perú
• Repositorio: UNCP - Institucional
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:repositorio.uncp.edu.pe:20.500.12894/3715
• Enlace del recurso: http://hdl.handle.net/20.500.12894/3715
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Sistema de calentamiento; Agua; Uso domestico

La presente tesis titulada Diseño y validación experimental de un sistema de calentamiento de agua, para uso doméstico, con energía solar, surgió debido a la problemática que representa el uso de calentadores desde el punto de vista económico, debido a que en la actualidad el costo de combustibles fósiles se ha incrementado, esto representa una dificultad para que los hogares de bajos recursos tengan acceso a un calentador para agua. Este trabajo de investigación se llevó a cabo en el Laboratorio de Operaciones y Procesos Unitarios de la Facultad de Ingeniería Química de la Universidad Nacional del Centro del Perú, teniendo como objetivo diseñar un sistema de calentamiento de agua,para lo cual se empleó un colector solar de 130 L de capacidad, con área de transferenciade 1.47 m2 (1.40 m de largo y 1.05 m de ancho), con un ángulo de inclinación de 25º orientado hacia el norte. Al sistema se acopló un rotámetro para medir el caudal al momento de sifoneo y un recolector de datoscon 4 sensores de temperatura para medir la temperatura ambiente, temperatura de la placa absorbedora, temperatura de entrada y salida de agua del colector solar; con un intervalo de 10 segundos. Se emplearon las mediciones de 3 días (25/01/13, 28/01/13, 11/02/13), donde se registró una radiación solar promedio de 1000 W/m2, el caudal medido fue de 250 cm3/min y el tiempo de calentamiento de 5 horas (10:30-15:30). Se formuló el modelo matemático del sistema: colector solar – tanque de almacenamiento, y se calculó un área de transferencia de calor de 1.225 m2 (1.40 m de largo y 0.875 m de ancho);la diferencia de alturas entre el depósito y el colector solar es 11.66 cm. Dada la complejidad de las ecuaciones planteadas se recurrió al cálculo numérico, se utilizó el lenguaje de programación Matlab2010. Para la validación del modelo matemático del colector solar que estima la temperatura de salida del agua se halló un error relativo promedio de 11.71%, 10.71% y 3.77% en cada una de las experimentaciones. Se recomienda usar un flujómetro electromagnético dosificador para un mejor tratamiento de los datos de caudal.