Prototipo de Energía solar

Presentado por:

Isamar Ospino de la hoz

Alfonso Vásquez castellano

Universidad de San Buenaventura

Facultad de Arquitectura, Ingeniaría, Artes y Diseño

Programa de Ingeniería Química

Cartagena D.T.y.C

Abril -03-2013

Energía solar

Presentado por:

Isamar Ospino de la hoz

Alfonso Vásquez castellano

Diseño a escala de laboratorio de un equipo de energía solar

Presentado a:

Eduardo Sánchez Tuiran

Universidad de San Buenaventura Seccional Cartagena

Facultad de Arquitectura, Ingeniaría, Artes y Diseño

Energías alternativas

Abril -03-2013

Diseño de un calorímetro solar

Para comenzar les daremos un concepto de lo que es un calorímetro, un

calorímetro es instrumento que sirve para medir las cantidades de calor

suministradas o recibidas por los cuerpos. Es decir, sirve para determinar el calor

específico de un cuerpo, así como para medir las cantidades de calor que liberan

o absorben los cuerpos.

El diseño del calorímetro solar lo construiremos con materiales usados y con el

mediremos la energía solar.

Los materiales a utilizar son los siguientes:

- Caja de icopor o cartón grueso

- Soporte de alambre

- Una botella de plástico transparente

- Probeta graduada de 250 a 100 ml

- Termómetro de laboratorio

- Cronometro

- Regla graduada o cinta métrica

- Goma

- Cortador

- Pintura negra

Procedimiento

Para realizar el diseño primero construimos una caja aislante con el icopor, con

unas dimensiones adecuadas en donde pueda entrar la botella de plástico, para

que esta encaje en su interior. La caja se hace de icopor porque es un material

aislante y puede recortarse con un simple cortador (con precaución para evitar

accidentes), luego se pega el icopor con goma; una de las caras de la caja debe

tener una ventanilla de dimensiones conocidas, ligeramente inferior a las

dimensiones de la botella, para que entre la luz solar.

La botella de plástico se pinta de negro por tres caras, dejando perfectamente

limpia y transparente aquella por donde va a entrar la luz.

Con el alambre se realiza un soporte, doblándolo con los alicates hasta conseguir

un trípode adecuado para sostener la caja inclinada sobre la mesa, de tal forma

que la cara con la ventanilla quede encarada perpendicularmente al sol.

Una vez preparados los objetos anteriores se busca un lugar cubierto de sol y se

coloca allí una mesa normal, sobre la cual se trabajara.

Con la probeta graduada se mide un volumen adecuado de agua y se hecha en la

botella (el nivel del agua debe quedar por encima de la ventanilla, para que

energía solar incida sobre el agua).

Con el termómetro se mide la temperatura inicial del agua.

Luego se introduce la botella, ajustada, en la caja con la cara transparente hacia la

ventanilla.

Con la ayuda del soporte de alambre, el calorímetro se colocara perpendicular al

sol para que la luz entre recta en la botella y absorba el agua. Y en el instante en

que la caja se encara al sol se pone en marcha el cronometro.

Como la tierra va girando regularmente, se ha de reenfocar el calorímetro de

cuando en cuando, cada 5 a 10 minutos.

Al concluir el tiempo de exposición se desenfoca el calorímetro, se tapa la ventana

y se mide rápidamente la temperatura final del agua.

Y con todas estas medidas ya se puede calcular la energía solar.

Medidas y cálculos

Las medidas que vamos a tomar las siguientes:

Volumen del agua 500 ml

Temperatura inicial agua 30°C

Tiempo de captación Cada 5 min

Temperatura final Se tomara hasta un tiempo de 30 min

Dimensiones de la ventanilla

rectangular

3x5 cm2

Densidad del agua 995.71 Kg/m3

Calor especifico del agua 4.178 Kj/KgK

Potencial solar de Cartagena 0.0156 kwh/m2.dia o 5.7kwh/m2.año

E acumulación= E entra- E sale + E genera

E acumulada=E entra - E sale

SUPOSICION

Se debe suponer que no hay perdidas de energía en el calorímetro, es decir,

energía que sale es igual a cero, de igual manera no se está generando energía.

CALCULO

Sabiendo que la densidad del agua es de 995.71 Kg/m3, calculamos la masa: d = m / V → m = d · V = 995.71 Kg/m3 · 0.0005 m3 = 0.497855 Kg Y como su calor específico es c = 4.178 Kj/KgK, el calor total absorbido fue: Q = c · m · (Tfinal – Tinicial) = 4.178 Kj/KgK · 0.497855 Kg · (313-303)K = 4.9 Kj

Que fue el calor absorbido durante los 30 minutos que el calorímetro estuvo abierto al Sol, que en unidades internacionales son t = 30 · 60 = 1800 segundos, de manera que la potencia resulta: P = Q / t = 4.9Kj / 1800s = 0.00272 KW

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Referencias

GEANKOPLIS CHRISTIE, Procesos de transporte y operaciones unitarias,

3era edición, compañía editorial continental, s.a. de c.v, Mexico 1998