UNIVERSIDAD NACIONAL SAN AGUSTIN DE AREQUIPAUNIVERSIDAD NACIONAL SAN AGUSTIN DE AREQUIPAFACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y FORMALESFACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y FORMALES

ESCUELA PROFESIONAL DE FISICAESCUELA PROFESIONAL DE FISICA

DISEÑO, CONSTRUCCION Y ENSAYO DE UN COLECTOR

SOLAR DE TUBOS COAXIALES DE VIDRIO Y COBRE PARA CALENTAMIENTO DE AGUA

Verónica J. Pilco Mamani M. Sc. Juan Ernesto Palo Tejada, Pf. Dr. David G. Pacheco Salazar

MOTIVACIÓN

•Radiación solar en Arequipa: 1000W/m2 en promedio.

•El precio de las termas solares no es accesible para la mayoría de la población que son los que tienen menores recursos económicos.

•Esta inquietud nos motiva a trabajar en una concepción un poco mas simple y aparentemente mas efectiva. Estos tubos presentan una simetría cilíndrica, formados por tres tubos concéntricos: uno exterior de vidrio, un segundo tubo de menor diámetro que el primero también de vidrio (fluorescentes descartados) y finalmente un tubo de cobre pintado de negro.

RADIACION SOLAR, PROPIEDADES TERMICAS Y RADIACION SOLAR, PROPIEDADES TERMICAS Y OPTICAS DE LOS MATERIALESOPTICAS DE LOS MATERIALES

Propiedades TérmicasPropiedades Térmicas::

-Densidad

-Calor especifico

-Conductividad térmica

-Difusividad térmica Propiedades OpticasPropiedades Opticas: Reflectancia Absortancia Transmitancia

MODOS BASICOS DE TRANSFERENCIA DE MODOS BASICOS DE TRANSFERENCIA DE CALORCALOR

CONDUCCIONCONDUCCION:: Ley de Fourier

RADIACIONRADIACION:: Ley de Stefan Boltzman

CONVECCIONCONVECCION Ley de Newton.

Convección

Radiación

Conducción

Mecanismos transmisión calor

Convección

Radiación

ConducciónConvección

Radiación

Conducción

Mecanismos transmisión calor

12 KWmhTThAq bp

dxdTk

AQ

COLECTOR SOLARCOLECTOR SOLAR

El colector es concéntrico con dos cubiertas de vidrio que contiene un tubo de vidrio fluorescente descartado de diámetro: 3.5 cm., y 102 cm. de longitud, una segunda cubierta también de vidrio con 2.7 cm. de diámetro y longitud 102 cm.; y esta separada del primero por una distancia de 0.8 cm.; finalmente el tubo de cobre pintada con pintura anticorrosivo negro mate de 2.3 cm. de diámetro con una separación de 0.5 cm. de la segunda cubierta de vidrio; el colector esta conectado a un tanque de almacenamiento de 4 litros aislado térmicamente con 4 cm de lana de oveja El colector esta orientado hacia el norte con una inclinación de 16.

RESULTADOS Y ANALISISRESULTADOS Y ANALISISTubo de Vidrio del FluorescenteTubo de Vidrio del Fluorescente

Con Lámpara de Wolfranio

Transmitancia promedio de 88% en el Visible.

En el IR lejano es opaco.

  

3:20 6:40 10:00 13:20

0

200

400

600

800

1000In

tensi

dad d

e R

adia

cion S

ola

r (W

/m2 )

Tiempo (hr:min)

Grafica 1:Intensidad de Radiacion Solar en funcion del tiempo;dia 07/11/08

La Radiación solar máxima es a las 11 a 11:30 a.m.

RESULTADOS Y ANALISISRESULTADOS Y ANALISIS

Intensidad de Radiación Solar

RESULTADOS Y ANALISISRESULTADOS Y ANALISIS

Temperaturas en el Colector

• Para la evaluación del colector se han medido los siguientes parámetros: temperatura de entrada y salida del fluido del colector, temperatura del tanque y temperatura ambiente y Intensidad de Radiación Solar, los datos se han registrado durante 8 horas cada segundo el registro de datos se ha iniciado a las 8:03 horas del 07/11/08 hasta las 15:00 p.m. del mismo día.

• Se ha empleado el método de evaluación directa usando solamente los datos de temperatura de entrada (20.8 oC ) y salida del fluido del colector (56.0 oC ) además de la temperatura en el tanque (50 oC ). • Aumento en la temperatura del agua en la salida del colector de aproximadamente 36 grados.

CONCLUSIONES

El vidrio a utilizar para nuestro prototipo de proyecto efectivamente es transparente para todos los colores de la luz (VIS), pero muy poco para la radiación la infrarroja lejana.

Resultados preliminares muestran un aumento aproximado de 36 oC en la temperatura del agua a la salida del colector.

BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIA [1] Dr. Aníbal Valera P.” Energías Solar” Basica 1, UNI,1993. [2] Muhammad Iqbal, AN INTRODUCTION TO SOLAR RADIATION,

Academic Press ,1983 [3] Duffie, J. A.Beckman,W.A.;”Solar Energy”, Elsevier, Vol.2, 1997 [4] Meinel, A. B.& Meinel M.P.; “Aplicaciones de la Energía Solar “,Editorial

Reverte, S. A.,1982. [5] Julián Szekely, ”Fenómenos de Flujo de Fluidos en procesamiento de

Metales”,Primera Edición, Editorial LIMUSA, S.A.,1998 [6] J. M. Chasseriaux, “Conversión Térmica de la Radiación Solar “, Primera

Edición, Librería Agropecuaria S.A., 1990. [7] ] M.Necati Ozisik,”Transferencia de calor”Editorial Mc Graw-Hill

Latinoamericana,S.A.,1997. [8] ] Miguel Tinajeros Salcedo “Calentadores Solares Planos en la Ciudad de

Arequipa” Tesis para optar el titulo de Licenciado en Física, Arequipa Perú, 2005. [9] Jorge Gilbert Mamani,” mejoramiento de la eficiencia del colector solar para

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Focal Cilíndrico Parabólico”,UNSA, Arequipa- Perú, 1994 [11] II Seminario Nacional de Energía Solar (9-10-11-de sep.), La Paz, 1992 [12] Revista Peruana de Fisica, SOPERFI, Vol. III, N|° 2, Lima Perú, 1997. [13] V Simposium Nacional de Estudiantes de Física, Arequipa, UNSA, 2001.

MUCHAS GRACIAS

Diseño para este prototipo para el futuro