SISTEMA TERMICO PARA CALENTAMIENTO DE AULAS EN …

SISTEMA TERMICO PARA CALENTAMIENTO DE AULAS EN SAN JOSE DE UZUÑA-AREQUIPA

Dr. Pedro Bertin Flores LaricoXXVI Simposio Peruano de Energia Solar y del Ambiente

Ayacucho 2019

XXVI Simposio Peruano de Energia Solar y del Ambiente

DATOS ADMINISTRATIVOS

• Proyecto presentado en setiembre del 2017 y firmándose el contrato el 12 de junio del 2018, denominado “EXPERIMENTACION EN SISTEMAS SOLAR TERMICO Y SISTEMA FOTOVOLTAICO TERMICO PARA OBTENER COMODIDAD TERMICA EN ESCUELAS ALTOANDINAS DE AREQUIPA”,


EQUÍPO DE INVESTIGACION• El equipo de investigación está compuesto por:

JOSE LUIS VALENTIN GALDOS GOMEZ ING. MECÁNICA INVESTIGADOR PRINCIPAL

PEDRO BERTÍN FLORES LARICO ING. MECÁNICA CO-INVESTIGADOR

ALEX GENARO TTITO TORRES ING. MECÁNICA TESISTAAMERICO JOSE SANTOS VALDIVIA DEL CARPIO ING. MECÁNICA TESISTALUZ MARIA CHAUCA CUELLAR ING. MECÁNICA TESISTA

YSABEL ALEXANDRA HANCCO SOLIS ING. MECANICA ASISTENTE DE INVESTIGACION

MANFRED JOSEF HORN MUTSCHLER FISICA (UNI) MENTOR


EQUIPO DE INVESTIGACION


ASPECTOS GENERALES• OBJETIVO GENERAL

• Mejorar las condiciones de comodidad térmica en el interior de las aulas del ámbito educacional alto andino

• COMPROMISO

• Nuestro compromiso técnico es generar un aula que confiera comodidad térmica a alumnos de inicial, cuyos centros de estudio está ubicado a 3300 metros sobre el nivel del mar.


QUE SE ESPERA

• COMODIDAD TERMICA: Los alumnos no deben sentir el frío intenso de temporada durante su permanencia al interior de sus aulas, ni estar expuestos al eventual choque térmico al salir del aula.

• RESULTADOS ESPERADOS:

• Aula escolar acondicionada físicamente para que capte el calor solar, lo transfiera a su interior, sea sentido por sus ocupantes.

• -La persona como ser humano percibe los cambios térmicos producidos en el ambiente debe estar preparada para asimilarlos positivamente.


ESTRATEGIAS

• Usar la radiación solar para crear un ambiente interior cómodo térmicamente instalando en techos y muros del aula dispositivos, para que el alumno perciba con satisfacción dichas sensaciones.


METODOLOGIAS


PENETRACION SOLAR


PANEL RADIANTE


ESCUELAS VISITADAS


ESCUELA SELECCIONADAEscuela Inicial PRONOEI 1428096 UZUÑA, Polobaya, Arequipa que está a 3305msnm y a una presión atmosférica de 700mb, , 71°18´ longitud oeste y -19.60° latitud sur.


SISTEMAS A UTILIZAR

• Sistema a implementar en conjunto sistema fotovoltaico y sistema térmico.

• El sistema fotovoltaico (paneles, controlador de carga, inversor), funcionara primero de 7 a 9 horas y luego sistema térmico

• La batería energizara a pantallas radiantes: una convectiva y la otra radiativa cediendo energía al espacio interno del aula.


SISTEMA FOTOVOLTAICO• 4 Modulo solares de 320W, Imax = 8,71 A, Isc = 9,28 A, V = 24 V,

conectados en paralelo

• 1 Controlador de carga 48V y 30A

• 4 baterías de 220Ah, 12V

• 1 Inversor 1200W, 48V a 230AC de onda pura

• Calefactores eléctricos murales

• Voltaje: 220-240V, Potencias: 550W (convectivo) y 600W (radiante)

• Cubren un área de 8 a 13m2, cada unoXXVI Simposio Peruano de Energia Solar y del Ambiente

SISTEMA TERMICO

• Utilizando radiación solar directa de 9 a 13 horas, en la cual se retira parte del techo 6m2, reemplazado por doble vidrio que irradiara al interior sobre panel absorbedor radiante a la altura del falso techo.

• Una exclusa para protección térmica ante el golpe de calor al ingresar y salir del aula.

• La UNSA tiene una política de erradicación de plásticos por ello esta tomando acciones para evitar su uso, por ejemplo tomatodos.


ADECUACION DE AULA• a) Revestir las paredes con drywall

• b)Instalar doble vidrio en las ventanas existentes con marcos de madera,dejando totalmente libres: ventanas de circulación de aire, tomacorrientesexistentes e interruptores, trasladados sobre el drywall, reinstalas pizarrasobre drywall

• c)Instalar bisagra basculante sobre puerta existente para mantenerambiente cerrado

• d)Instalar pre cámara (esclusa) antes de ingresar al aula con su respectivapuerta.


PLANO DE ADECUACION


DETERMINACION CARGA Y PANELES FOTOVOLTAICOS


SISTEMA TERMICO


SISTEMA TERMICO DETALLE


SISTEMA TERMICO DISPOSICION


DATOS A UTILIZAR• Mes mas critico julio, donde las temperaturas son 18,5°C la maxima y la

mínima -0,2°C, asumiremos 15°C la temperatura interior y 5°C la temperatura pared exterior.

• Medidas: 6,24m*8,29m*2,56 m , Volumen: 132,43 m3


PARED

• Paredes del proyecto: drywall, lana de vidrio y muro actual.

• Tabla de materiales de pared

•Material Espesor (mm) Conductividad térmica (W/m-K)

Drywall 25 0,25Lana de vidrio 50 0,037Concreto 50 1,53Ladrillo 180 0,84


COEFICIENTE DE PERDIDAS POR LA PARED• Asumiendo hi = 6W/m2-K• Calculamos el coeficiente global de perdidas Up de la pared•• 𝑈𝑈𝑝𝑝 = 1

1ℎ𝑖𝑖+

𝐿𝐿𝑑𝑑𝑑𝑑𝐾𝐾𝑑𝑑𝑑𝑑

+𝐿𝐿𝑙𝑙𝑙𝑙𝐾𝐾𝑙𝑙𝑙𝑙

+𝐿𝐿𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝐾𝐾𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐

+𝐿𝐿𝑙𝑙𝑙𝑙𝑑𝑑𝐾𝐾𝑙𝑙𝑙𝑙𝑑𝑑

•• 𝑈𝑈𝑝𝑝 = 1

16+

0,0250,25 +

0,050,037+

0,051,51+

0,180,84

= 0,54 𝑊𝑊𝑚𝑚2−𝐾𝐾


TECHO• Calculamos el coeficiente global de perdidas Ut del techo

• Tabla de materiales de techo

Material Espesor (mm) Conductividad térmica (W/m-K)Cielo raso 6 0,225Lana de vidrio 50 0,037Calamina 0,00022 280

𝑈𝑈𝑡𝑡 =1

1ℎ𝑖𝑖 + 𝐿𝐿𝑐𝑐𝑐𝑐

𝐾𝐾𝑐𝑐𝑐𝑐+ 𝐿𝐿𝑙𝑙𝑙𝑙𝐾𝐾𝑙𝑙𝑙𝑙

+ 1ℎ𝑖𝑖𝑖𝑖

+ 𝐿𝐿𝑐𝑐𝑐𝑐𝐾𝐾𝑐𝑐𝑐𝑐

+ 1ℎ𝑒𝑒


PERDIDA DE CALOR PARED Y TECHO

• 𝑈𝑈𝑡𝑡 = 116+

0,0060,225+

0,050,037+

13+

0,00022230 + 1

10= 0,5 𝑊𝑊

𝑚𝑚2−𝐾𝐾

• Área de la pared = 74,39 m2

•• Área del techo:51,73 m2

•• 𝑄𝑄1 = 𝐴𝐴1𝑈𝑈1 + 𝐴𝐴2𝑈𝑈2 ∆𝑇𝑇•• 𝑄𝑄1 = 74,39 ∗ 0,54 + 51,73 ∗ 0,50 ∗ 10 = 660,37 𝑊𝑊


PERDIDAS POR RENOVACION DE AIRE• Asumiremos 2 intercambios de masa de aire por hora• 𝑚𝑚 = 𝜌𝜌𝜌𝜌 = 1 ∗ 132,43 = 132,43 𝐾𝐾𝐾𝐾• Durante la presencia de los alumnos de 9 a 13 horas• Masa extraída: mt = 132,43Kg*2 intercambios por hora *4 horas=

1059,4 Kg

• 𝑄𝑄2 = 𝑚𝑚𝐶𝐶𝑝𝑝∆𝑇𝑇• Q2 = 1059,4*1000*(15-5) = 10 594 400 J/4*3600= 736,7 W


AREA DE LA PLACA NEGRA

• 𝑄𝑄𝑇𝑇 = 𝑄𝑄1 + 𝑄𝑄2 = 1396,1 𝑊𝑊

• Como son 4 horas Energía = 5,5KWh•• 𝜂𝜂 = 𝐸𝐸𝑇𝑇

𝐻𝐻∗𝐴𝐴−→ 𝐴𝐴 = 𝐸𝐸𝑇𝑇

𝐻𝐻𝐻𝐻→ 𝐴𝐴 = 5,5

4,5∗,2

•• Área de la placa para cumplir con los requerimientos es 6,2 m2


AGRADECIMIENTOS

• Este trabajo está siendo apoyado y financiado por la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa (UNSA), en el marco de concurso de proyectos UNSA INVESTIGA del Vicerrectorado de Investigación, proyecto con contrato N°IAI-018-2018-UNSA 13 junio


SISTEMAS DE CALENTAMIENTO PARA INTERIOR DE AULAS EN ZONAS

ALTOANDINASSISTEMA TERMA SOLAR DE TUBOS DE VACIO Y

SERPENTIN DE DISIPACION AL INTERIOR DEL AULA


INSTITUCIONES EDUCATIVAS• Se participó en proyecto entre la UNI-UNSA: <<Mejorar 3 colegios

en el distrito de Yanaquihua, Condesuyos -- Arequipa con capacidad de resiliencia y resistencia térmica ante las heladas, aplicando tecnología sostenible innovadora y previsora>>, como resultado final fue la intervención en cinco colegios, tres de Condesuyos, uno en Caylloma y uno en Salinas Huito.

• De la provincia de Condesuyos. El I.E. San Cristóbal de San Cristóbal, I.E. 40448 Charco y el I.E. 40438 ambos de Yanaquihua.

• De la provincia de Caylloma: I.EN. 40381 Santa Rosa de Lima, Caylloma

• De la provincia de Arequipa: I.EN. 40217 Virgen de la Asunta, Salinas Huito, San Juan de Tarucani.


CONSIDERACIONES INICIALES

• Teniendo en cuenta que el aula debe evitar las pérdidas de energía, debe tener:

• Piso de madera o piso laminado• Doble vidrio en las ventanas• Aislamiento de las paredes en los colegios de muy baja temperatura

ambiental• Puertas de madera o puerta metálica revestida con aislamiento • Colocación de esclusas• Falso techo o cielo raso, cuando es techo de calamina a dos aguas


EQUIPAMIENTO PRINCIPAL

• La tecnología esencial fue la utilización de un sistema terma solar de tubos de vacío con sistema disipador tipo serpentín dentro del aula. Dos serpentines por aula.


SISTEMA DE CALENTAMIENTO DE AGUA Y DISIPACION•En todas las aulas están los sensores PT100 colocados en la entraday salida del agua en el serpentín y en el interior del aula (temperaturadel aula).•Sistema de calefacción está compuesto por el calentador solar:•MODELO: Vulcano, Capacidad: 120 litros•-Colector de absorción de tubos al vacío•-Estructura de soporte para tanque y colector, perfiles de fijación altecho.•-Bomba de recirculación•-Tablero de control, Sistema automatizado con temporizador•-Serpentín calefactorXXVI Simposio Peruano de Energia Solar y del Ambiente

LEVANTAMIENTO INICIAL


LEVANTAMIENTO FINAL EN CHARCO


FALSO TECHO Y PISO


TERMA SOLAR Y PANELES FOTOVOLTAICOS


CALEFACTOR Y SISTEMA DE ENERGIA


EQUIPO DE INVESTIGACION UNSA Y COORDINADOR


CALEFACCION SOLAR EN ZONA DE IMATA PARA UNA CAPSULA DE VIDA

• Proyecto: Desarrollo de "Capsula de vida": microespacios multi-familiares anti friaje con saneamiento autosostenible.

• Participantes: Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa, Universidad La Salle, EL TALLER Asociación de promoción y desarrollo ONG y SMART DISEÑO S.A.C.

EL TALLER ONG y SMART DISEÑO S.A.C.


CAPSULA DE VIDA• Es un pequeño espacio en la vivienda altoandina sometida a un frio

extremo donde se puede pernoctar disfrutando de una temperatura segura mientras otras comodidades se tienen a mano, luz de lectura, una televisión, o un escritorio reclinable. Un espacio que asegura la vida, especialmente de los más vulnerables como ancianos y niños. La capsula está diseñada para hacer que sea un ambiente agradable a pesar el espacio reducido.

• Está integrada a un sistema de calefacción solar “regulable manualmente” que maximiza la funcionalidad en la hora crítica. Además un sistema de micro-potabilización de aguaXXVI Simposio Peruano de Energia Solar y del Ambiente

DISEÑO PROPUESTO• El diseño de capsula propuesto está siendo fabricada de forma modular

conformada por paneles de dimensiones estándar (2.20m x 2.40 m) y (2.00m x2.20 m).

• Descripción de los paneles: los paneles están fabricados con una estructurainterior construida a base de listones de triplay de 18 mm en el marco (1) ylistones de triplay de 12 mm en las divisiones interiores (2)

• En los espacios interiores de la estructura fabricada con listones de triplay serellenan con bloques de tecnopor (poliestireno) de 4 pulgadas de espesor (3) comomaterial aislantes.

• El panel se termina colocando dos placas de triplay de cuatro milímetros una en lacara anterior (4) y otra en la cara posterior


PANEL CON TECNOPOR


MODELO DE CAPSULA


SISTEMA DE CALENTAMIENTO

• Se debatieron dos sistemas de calefacción solar para dar energía calentamiento de agua y calentamiento de piedras, se tomo el primero.

• Sistema de calefacción con agua caliente cuyas fuentes de energía son energía solar a través de un colector solar heat pipe (4) y para la bomba un sistema fotovoltaico de 500W.


SISTEMA DE CALENTAMIENTO DE AGUA CON ENERGIA SOLAR


LEYENDA DEL SISTEMA DE CALENTAMIENTO(1)Tanque de agua Caliente en posición vertical(2)Radiador pro convección forzada, enfriado por aire impulsado por ventilador

axial, produce aire caliente y se instala al interior de la capsula.(3)Bomba de recirculación de agua de calefacción(4)Colector solar de tubos de vacío heat pipe plana (circulación por termo sifón)(5)Intercambiador de calor de serpentín de cobre (convección natural termo

sifón).(6)Hogar para la combustión de biomasa (diseño tipo calderín). Opcional.(7)Panel fotovoltaico.(8)Acumulador de energía eléctrica(9)Red eléctrica.

• Flecha roja agua caliente• Flecha verde agua fría. XXVI Simposio Peruano de Energia Solar y del Ambiente

TERMA SOLAR CON TUBOS DE VACIO HEAT PIPE


LUGAR SELECCIONADO IMATA AREQUIPA• Ubicación: Imata – Caylloma.

• Datos Geográficos:● Altura: 4400 m.s.n.m.● Radiación Solar mínima:4.5 KWh/m2 (Agosto)● Temperatura Ambiente: -1°C● Temperatura más baja: -7°C• Variación de la temperatura a diferentes horas.● Temperatura Ambiente a las 08 horas: 3°C● Temperatura Ambiente a las 12 horas: 9°C● Temperatura Ambiente a las 14 horas: 10°C● Temperatura Ambiente a las 20 horas: 3°CXXVI Simposio Peruano de Energia Solar y del Ambiente

DATOS CAPSULA• Dimensiones Capsula de Vida:

● Alto: 2.52 m, Ancho: 2.24 m, Largo: 2.64 m, Espesor (L): 0.12 m● Espesor transversal (𝐿𝐿𝑡𝑡): 0.10m

• Calculo del Área Lateral: 𝐴𝐴𝐿𝐿 = 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 ∗ 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴ℎ𝐴𝐴 ∗ 2 + 𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐾𝐾𝐴𝐴 ∗ 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 ∗ 2, 𝐴𝐴𝐿𝐿 = 2.52 ∗2.24 ∗ 2 + 2.64 ∗ 2.52 ∗ 2 Entonces 𝐴𝐴𝐿𝐿 = 24.6 𝑚𝑚2

• Calculo del Área transversal: 𝐴𝐴𝑏𝑏 = 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴ℎ𝐴𝐴 ∗ 𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐾𝐾𝐴𝐴, 𝐴𝐴𝑡𝑡 = 2.24 ∗ 2.64 = 5.91𝑚𝑚2

• Calculo del área total: 𝐴𝐴𝑇𝑇 = 𝐴𝐴𝐿𝐿 + 𝐴𝐴𝑡𝑡 , 𝐴𝐴𝑇𝑇 = 24.6 + 5.91 = 30.51𝑚𝑚2

• Calculo del Volumen: 𝜌𝜌𝑇𝑇 = 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴ℎ𝐴𝐴 ∗ 𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴𝐴 ∗ 𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐾𝐾𝐴𝐴𝜌𝜌𝑇𝑇 = 2.24 ∗ 2.52 ∗ 2.64 =14.9 𝑚𝑚3


DATOS TERMICOS A TOMAR

● Coeficiente de conductividad térmica aire (K):0.023 W/m*K● Coeficiente de conductividad térmica del material (Km): 0.1 W/m*K● Coeficiente convectivo del interior de la capsula de vida hacia la

habitación (ℎ∞𝑖𝑖): 7W/𝑚𝑚2 ∗ 𝐾𝐾● Coeficiente convectivo del interior de la habitación hacia el exterior:

(ℎ∞𝑒𝑒): 10W/𝑚𝑚2 ∗ 𝐾𝐾● Coeficiente convectivo al interior de la capsula de vida hacia el suelo

(ℎ∞𝑏𝑏): 2W/𝑚𝑚2 ∗ 𝐾𝐾


PERDIDAS LATERALES

𝑄𝑄𝑃𝑃𝐿𝐿 =(𝑇𝑇∞𝑖𝑖 − 𝑇𝑇∞𝑒𝑒)

( 1ℎ∞𝑖𝑖 ∗ 𝐴𝐴𝐿𝐿

+ 𝐿𝐿𝐾𝐾𝑚𝑚 ∗ 𝐴𝐴𝐿𝐿

+ 1ℎ∞𝑒𝑒 ∗ 𝐴𝐴𝐿𝐿

)

QPL= (16−5)( 17∗24.6+

0.120.1∗24.6+

110∗24.6)

= 187.51 𝑊𝑊


CORRECCION COEFICIENTE INTERIOR• Calculo de la temperatura de la pared interior 𝑇𝑇𝑠𝑠𝑖𝑖

• 𝑄𝑄𝑇𝑇 = 𝑇𝑇∞𝑖𝑖−𝑇𝑇𝑠𝑠𝑖𝑖1

ℎ∞𝑖𝑖∗𝐴𝐴𝐿𝐿

→ 187.64 𝑊𝑊 = 16−𝑇𝑇𝑠𝑠𝑖𝑖1

7 𝑊𝑊𝑚𝑚2∗𝐾𝐾

∗24.6𝑚𝑚2

→ 𝑇𝑇𝑠𝑠𝑖𝑖 = 14.91 °𝐶𝐶

• Calculo de𝑇𝑇𝑝𝑝𝑐𝑐𝑝𝑝𝑚𝑚 y Datos. 𝑇𝑇𝑝𝑝𝑐𝑐𝑝𝑝𝑚𝑚 = (289+287.91)2

= 288.455 𝐾𝐾 = 15.455°𝐶𝐶

• Calculo del número de Rayleigh 𝑅𝑅𝐿𝐿𝐿𝐿 = 𝑔𝑔∗𝛽𝛽∗ 𝑇𝑇∞𝑖𝑖−𝑇𝑇𝑠𝑠𝑖𝑖 ∗𝐿𝐿3

𝛾𝛾2∗ Pr → 𝑅𝑅𝐿𝐿𝐿𝐿 =

9.81𝑚𝑚𝑠𝑠2∗ 1288.455 ∗ 289−287.91 ∗2.523

1.474∗10−5 2 ∗0.72371 𝑅𝑅𝐿𝐿𝐿𝐿 = 1.976007839 ∗ 109

• Calculo del número de Nusselt. (L = Alto) 𝑁𝑁𝑢𝑢 = (0.825 + 0.387∗𝑅𝑅𝑐𝑐𝐿𝐿16

(1+ 0.492𝑃𝑃𝑑𝑑

916)

827

)2 → 𝑁𝑁𝑢𝑢 =

(0.825 + 0.387∗(1.976007839∗109)16

(1+ 0.4920.7237189

916)

827

)2 → 𝑁𝑁𝑢𝑢 = 152.1196873

• Calculo del coeficiente convectivo interior ℎ∞𝑖𝑖 ℎ∞𝑖𝑖 = 𝐾𝐾𝐿𝐿∗ 𝑁𝑁𝑢𝑢 ℎ∞𝑖𝑖 =

0.02479 𝑊𝑊𝑚𝑚∗°𝐶𝐶

2.52∗ 152.1196873

• ℎ∞𝑖𝑖 = 1.496447241 𝑊𝑊𝑚𝑚2∗°𝐶𝐶 XXVI Simposio Peruano de Energia Solar y del Ambiente

CORRECCION COEFICIENTE EXTERIOR• Calculo de la temperatura de la pared exterior 𝑇𝑇𝑠𝑠𝑒𝑒 𝑄𝑄𝑇𝑇 = 𝑇𝑇𝑠𝑠𝑠𝑠−𝑇𝑇∞𝑠𝑠

1ℎ∞𝑠𝑠∗𝐴𝐴𝐿𝐿

→ 187.64 𝑊𝑊 = 𝑇𝑇𝑠𝑠𝑠𝑠−51

10 𝑊𝑊𝑚𝑚2∗𝐾𝐾

∗24.6𝑚𝑚2

→ 𝑇𝑇𝑠𝑠𝑒𝑒 = 5.7627 °𝐶𝐶

• Calculo de𝑇𝑇𝑝𝑝𝑐𝑐𝑝𝑝𝑚𝑚 y Datos. 𝑇𝑇𝑝𝑝𝑐𝑐𝑝𝑝𝑚𝑚 = (5.7627+5)2

= 5.381 °𝐶𝐶 = 278.381𝐾𝐾

• Calculo del número de Rayleigh 𝑅𝑅𝐿𝐿𝐿𝐿 = 𝑔𝑔∗𝛽𝛽∗ 𝑇𝑇∞𝑖𝑖−𝑇𝑇𝑠𝑠𝑖𝑖 ∗𝐿𝐿3

𝛾𝛾2∗ Pr → 𝑅𝑅𝐿𝐿𝐿𝐿 =

9.81𝑚𝑚𝑠𝑠2∗1

278.3813 ∗ 5.7627−5 ∗2.523

1.38535∗10−5 2 ∗ 0.734893 → 𝑅𝑅𝐿𝐿𝐿𝐿 =1.644434006 ∗ 109

• Calculo del número de Nusselt. (L = Alto)

• 𝑁𝑁𝑢𝑢 = (0.825 + 0.387∗𝑅𝑅𝑐𝑐𝐿𝐿16

(1+ 0.492𝑃𝑃𝑑𝑑

916)

827

)2 → 𝑁𝑁𝑢𝑢 = (0.825 + 0.387∗(1.644434006∗109)16

(1+ 0.4920.734893

916)

827

)2 → 𝑁𝑁𝑢𝑢 = 143.9852013

• Cálculo del coeficiente convectivo exterior ℎ∞𝑒𝑒 ℎ∞𝑒𝑒 = 𝐾𝐾𝐿𝐿∗ 𝑁𝑁𝑢𝑢 →

• ℎ∞𝑒𝑒 =0.024038 𝑊𝑊

𝑚𝑚∗°𝐶𝐶2.52

∗ 143.9852013

• ℎ∞𝑒𝑒 = 1.373458837 𝑊𝑊𝑚𝑚2∗°𝐶𝐶


CALOR PERDIDO EN LA CAPSULA


VALORES A TOMAR

● Coeficiente de conductividad térmica del TRIPLAY (𝐾𝐾𝑇𝑇𝑅𝑅𝑇𝑇𝑃𝑃𝐿𝐿𝐴𝐴𝑇𝑇): 0.14 W/m*K● Coeficiente de conductividad térmica de la MADERA (𝐾𝐾𝑀𝑀𝐴𝐴𝑀𝑀𝐸𝐸𝑅𝑅𝐴𝐴): 0.15 W/m*K● Coeficiente de conductividad térmica del TECNOPOR (𝐾𝐾𝑇𝑇𝐸𝐸𝐶𝐶𝑇𝑇𝑇𝑇𝑃𝑃𝑇𝑇𝑅𝑅): 0.034 W/m*K

● Medidas: 1.2 x 2.4 m● 𝐴𝐴𝐿𝐿𝑒𝑒𝐿𝐿𝑡𝑡𝑝𝑝𝑡𝑡𝑐𝑐𝑙𝑙: 2.88 𝑚𝑚2

● Volumen: 2.4*2.4*2.4 = 13.824 𝑚𝑚3

● Espesor de la plancha de TECNOPOR 4” = 0.1016 m.● Espesor del marco de MADERA 4” = 0.1016 m.● Espesor del TRIPLAY 4 mm = 0.004 m.


AREA TECNOPOR DE CAPSULA

• Cálculo del Área del Marco, Tecnopor: 𝐴𝐴𝑚𝑚𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑝𝑝 = 2.4 ∗ 0.0254 ∗ 3 +(0.0254 ∗ 0.5619 ∗ 10) → 𝐴𝐴𝑚𝑚𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑝𝑝 = 0.3256 𝑚𝑚2

• 𝐴𝐴𝑡𝑡𝑒𝑒𝑐𝑐𝑖𝑖𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑐𝑐 = 𝐴𝐴𝑇𝑇𝑝𝑝𝑡𝑡𝑐𝑐𝑙𝑙 − 𝐴𝐴𝑚𝑚𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑝𝑝 = 2.88 − 0.3256 = 2.5544 𝑚𝑚2

• Son 10 paneles. (8 laterales – paredes; 2 superiores – techo)

• 𝐴𝐴1 = 𝐴𝐴𝑇𝑇𝑒𝑒𝑐𝑐𝑖𝑖𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑐𝑐 ∗ #𝑃𝑃𝐴𝐴𝐿𝐿𝐴𝐴𝐿𝐿𝑃𝑃 = 2.5544 ∗ 10 = 25.544 𝑚𝑚2


CALOR PERDIDO

• Cálculo del Calor perdido por las 10 PANELES.

• 𝑄𝑄𝑃𝑃𝐿𝐿1 = (𝑇𝑇∞𝑖𝑖−𝑇𝑇∞𝑠𝑠)

( 1ℎ∞𝑖𝑖∗𝐴𝐴1

+𝐿𝐿𝑡𝑡𝑑𝑑𝑖𝑖𝑡𝑡𝑙𝑙𝑙𝑙𝑡𝑡

𝐾𝐾𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑃𝑃𝐿𝐿𝐴𝐴𝑇𝑇∗𝐴𝐴1+

𝐿𝐿𝑡𝑡𝑠𝑠𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑡𝑡𝑐𝑐𝑑𝑑𝐾𝐾𝑇𝑇𝑇𝑇𝐶𝐶𝑇𝑇𝑇𝑇𝑃𝑃𝑇𝑇𝑇𝑇∗𝐴𝐴1


𝐾𝐾𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑃𝑃𝐿𝐿𝐴𝐴𝑇𝑇∗𝐴𝐴1+ 1ℎ∞𝑠𝑠∗𝐴𝐴1

)

𝑄𝑄𝑃𝑃𝐿𝐿1

=(16 − 5)

( 11.496447241 ∗ 25.544 + 0.004

0.14 ∗ 25.544 + 0.10160.034 ∗ 25.544 + 0.004

0.14 ∗ 25.544 + 11.373458837 ∗ 25.544)

• 𝑄𝑄𝑃𝑃𝐿𝐿1 = 63.2602 𝑊𝑊


CALOR PERDIDO TRAVEZAÑOS• Son 10 paneles. (8 laterales – paredes; 2 superiores – techo)

• 𝐴𝐴2 = 𝐴𝐴𝑚𝑚𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑝𝑝 ∗ #𝑃𝑃𝐴𝐴𝐿𝐿𝐴𝐴𝐿𝐿𝑃𝑃𝐴𝐴2 = 0.3256 ∗ 10 = 3.256 𝑚𝑚2

• Calculo del Calor perdido por las 10 PANELES.

• 𝑄𝑄𝑃𝑃𝐿𝐿2 = (𝑇𝑇∞𝑖𝑖−𝑇𝑇∞𝑠𝑠)



𝐾𝐾𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑃𝑃𝐿𝐿𝐴𝐴𝑇𝑇∗𝐴𝐴2+ 𝐿𝐿𝑚𝑚𝑙𝑙𝑑𝑑𝑠𝑠𝑑𝑑𝑙𝑙𝐾𝐾𝑀𝑀𝐴𝐴𝑀𝑀𝑇𝑇𝑇𝑇𝐴𝐴∗𝐴𝐴2



)

𝑄𝑄𝑃𝑃𝐿𝐿2 =(16 − 5)

( 11.496447241 ∗ 3.256 + 0.004

0.14 ∗ 3.256 + 0.10160.15 ∗ 3.256 + 0.004

0.14 ∗ 3.256 + 11.373458837 ∗ 3.256)

𝑄𝑄𝑃𝑃𝐿𝐿2 = 16.8085 𝑊𝑊


CALOR PERDIDO POR EL PISO• ANALIZANDO EL CALOR PERDIDO HACIA EL SUELO. Disposición TRIPLAY - TECNOPOR - TRIPLAY Son 2

paneles. (2 Inferiores – suelo)

• 𝐴𝐴3 = 𝐴𝐴𝑇𝑇𝑒𝑒𝑐𝑐𝑖𝑖𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑐𝑐 ∗ #𝑃𝑃𝐴𝐴𝐿𝐿𝐴𝐴𝐿𝐿𝑃𝑃 𝐴𝐴3 = 2.5544 ∗ 2 = 5.1088 𝑚𝑚2

• Calculo del Calor perdido por las 2 PANELES. 𝑄𝑄𝑃𝑃𝑇𝑇1 =(𝑇𝑇∞𝑖𝑖−𝑇𝑇∞𝑠𝑠)


+𝐿𝐿𝑡𝑡𝑑𝑑𝑖𝑖𝑡𝑡𝑙𝑙𝑙𝑙𝑡𝑡/𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑙𝑙𝑐𝑐𝐾𝐾𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑃𝑃𝐿𝐿𝐴𝐴𝑇𝑇∗𝐴𝐴3

+𝐿𝐿𝑡𝑡𝑠𝑠𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑡𝑡𝑐𝑐𝑑𝑑

𝐾𝐾𝑇𝑇𝑇𝑇𝐶𝐶𝑇𝑇𝑇𝑇𝑃𝑃𝑇𝑇𝑇𝑇∗𝐴𝐴3+𝐿𝐿𝑡𝑡𝑑𝑑𝑖𝑖𝑡𝑡𝑙𝑙𝑙𝑙𝑡𝑡/𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑠𝑙𝑙𝑐𝑐𝐾𝐾𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑃𝑃𝐿𝐿𝐴𝐴𝑇𝑇∗𝐴𝐴3

+ 1ℎ∞𝑠𝑠∗𝐴𝐴3

)𝑄𝑄𝑃𝑃𝑇𝑇1 =

(16−5)

(1

1.496447241∗5.1088+

0.018

0.14∗5.1088+

0.1016

0.034∗5.1088+

0.018

0.14∗5.1088+

1

1.373458837∗5.1088)

𝑄𝑄𝑃𝑃𝑇𝑇1 = 12.112784𝑊𝑊

• Disposición TRIPLAY - MADERA - TRIPLAY (MARCO) Son 2 paneles. (2 inferiores – suelo)

• 𝐴𝐴4 = 𝐴𝐴𝑚𝑚𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑝𝑝 ∗ #𝑃𝑃𝐴𝐴𝐿𝐿𝐴𝐴𝐿𝐿𝑃𝑃 𝐴𝐴4 = 0.3256 ∗ 2 = 0.6512 𝑚𝑚2

• Calculo del Calor perdido por los 2 PANELES.

• 𝑄𝑄𝑃𝑃𝑇𝑇2 = (𝑇𝑇∞𝑖𝑖−𝑇𝑇∞𝑠𝑠)



𝐾𝐾𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑇𝑃𝑃𝐿𝐿𝐴𝐴𝑇𝑇∗𝐴𝐴4+ 𝐿𝐿𝑚𝑚𝑙𝑙𝑑𝑑𝑠𝑠𝑑𝑑𝑙𝑙𝐾𝐾𝑀𝑀𝐴𝐴𝑀𝑀𝑇𝑇𝑇𝑇𝐴𝐴∗𝐴𝐴4



)= (16−5)

( 11.496447241∗0.6512+

0.0180.14∗0.6512+

0.10160.15∗0.6512+

0.0180.14∗0.6512+

11.373458837∗0.6512)

• 𝑄𝑄𝑃𝑃𝑇𝑇2 = 3.0615438 𝑊𝑊XXVI Simposio Peruano de Energia Solar y del Ambiente

CALOR TOTAL PERDIDO

• Calculo del calor perdido Total a través de las paredes

• 𝑄𝑄𝑃𝑃𝑃𝑃𝑇𝑇𝑐𝑐𝑡𝑡𝑙𝑙𝑙𝑙 = 𝑄𝑄𝑃𝑃𝐿𝐿1 + 𝑄𝑄𝑃𝑃𝐿𝐿2 + 𝑄𝑄𝑃𝑃𝑇𝑇1 + 𝑄𝑄𝑃𝑃𝑇𝑇2

• 𝑄𝑄𝑃𝑃𝑃𝑃𝑇𝑇𝑐𝑐𝑡𝑡𝑙𝑙𝑙𝑙 = 63.290972 + 16.744514 + 12.112784 + 3.0615438

• 𝑄𝑄𝑃𝑃𝑃𝑃𝑇𝑇𝑐𝑐𝑡𝑡𝑙𝑙𝑙𝑙 = 95.2098138 𝑊𝑊

• Calor perdido en 24 horas

• 𝑄𝑄𝑃𝑃𝑃𝑃𝑇𝑇𝑐𝑐𝑡𝑡𝑙𝑙𝑙𝑙 = 95.2098138 ∗ 24 = 2285.0355312 𝑊𝑊ℎ


CALOR PERDIDO POR RENOVACION DE AIRE• Datos del Aire: Densidad del aire: 1Kg/𝑚𝑚3

• Calor especifico del Aire: 𝐶𝐶𝑃𝑃𝑙𝑙𝑖𝑖𝑑𝑑𝑠𝑠= 1 KJ/Kg*°C

● Masa de aire en la Capsula de Vida: 1*13.824 = 13.824 Kg.

● Renovación de aire en la Capsula de Vida (N): 8 renovaciones por hora.

• Cálculo del Calor perdido por la Renovación de Aire en un día.

• 𝑄𝑄𝑅𝑅𝑙𝑙𝑖𝑖𝑑𝑑𝑠𝑠 = 𝑚𝑚 ∗ 𝐶𝐶𝑃𝑃𝑙𝑙𝑖𝑖𝑑𝑑𝑠𝑠 ∗ 𝑇𝑇∞𝑖𝑖 − 𝑇𝑇∞𝑒𝑒 ∗ 𝑁𝑁 ∗ 24

• 𝑄𝑄𝑅𝑅𝑙𝑙𝑖𝑖𝑑𝑑𝑠𝑠 = 13.824 ∗ 1000 ∗ 16 − 5 ∗ 8 ∗ 24

• 𝑄𝑄𝑅𝑅𝑙𝑙𝑖𝑖𝑑𝑑𝑠𝑠 = 29196288 𝐽𝐽 → 𝑄𝑄𝑅𝑅𝑙𝑙𝑖𝑖𝑑𝑑𝑠𝑠 = 291962883600

= 8110.08 𝑊𝑊ℎXXVI Simposio Peruano de Energia Solar y del Ambiente

CALOR GANADO POR GENERACION HUMANA• Generación de energía del ser humano.

● Actividad metabólica (met): 1met = 58 W/𝑚𝑚2

● Superficie Media ser humano: 1.8𝑚𝑚2

● Actividad Promedio: 149.34 W

● Número de personas en la Capsula de Vida (n): n = 2

● Promedio de horas que la persona estará dentro de la Capsula: t = 12 horas

• 𝑄𝑄𝐺𝐺𝑒𝑒𝑖𝑖 = 149.34 ∗ 𝐴𝐴 ∗ 𝐴𝐴 = 149.34 ∗ 2 ∗ 12

• 𝑄𝑄𝐺𝐺𝑒𝑒𝑖𝑖 = 3584.16 𝑊𝑊ℎ


CALOR PERDIDO TOTAL

• Cálculo del Calor Perdido Total.

• 𝑄𝑄𝑇𝑇𝑝𝑝𝑡𝑡𝑐𝑐𝑙𝑙 = 𝑄𝑄𝑃𝑃𝑃𝑃𝑇𝑇𝑐𝑐𝑡𝑡𝑙𝑙𝑙𝑙 + 𝑄𝑄𝑅𝑅𝑙𝑙𝑖𝑖𝑑𝑑𝑠𝑠 − 𝑄𝑄𝐺𝐺𝑒𝑒𝑖𝑖

• 𝑄𝑄𝑇𝑇𝑝𝑝𝑡𝑡𝑐𝑐𝑙𝑙 = 2285.0355312 𝑊𝑊ℎ + 8110.08 𝑊𝑊ℎ − 3584.16 𝑊𝑊ℎ

𝑄𝑄𝑇𝑇𝑝𝑝𝑡𝑡𝑐𝑐𝑙𝑙 = 6810.955 𝑊𝑊ℎ


AREA Y VOLUMEN DEL CALENTADOR SOLAR• Si se trabajara con agua. Calor especifico de la agua: 𝐶𝐶𝑃𝑃𝑙𝑙𝑎𝑎𝑠𝑠𝑙𝑙= 4180 J/Kg*°C y

asumiendo eficiencia del equipo de calentamiento ,

• para Agua ὴ = 35%

• 𝐴𝐴 = 𝑄𝑄𝑇𝑇𝑐𝑐𝑡𝑡𝑙𝑙𝑙𝑙𝐻𝐻∗ὴ

= 6810.9554500∗0.35

= 4.32 𝑚𝑚2

• Cálculo de los litros necesarios: (Tf = 60°C; Ti= -5°C)

• 𝑄𝑄𝑇𝑇𝑝𝑝𝑡𝑡𝑐𝑐𝑙𝑙 = 𝑚𝑚 ∗ 𝐶𝐶𝑃𝑃𝑙𝑙𝑎𝑎𝑠𝑠𝑙𝑙 ∗ 𝑇𝑇𝑓𝑓 − 𝑇𝑇𝑖𝑖 →

• 6810.955 = 𝑚𝑚 ∗ 4180 ∗ 60 − −5 ∗ 13600

• 𝑚𝑚 = 90.24 𝑘𝑘𝐾𝐾 = 90.24 𝐿𝐿𝑖𝑖𝐴𝐴𝐿𝐿𝐴𝐴𝑃𝑃XXVI Simposio Peruano de Energia Solar y del Ambiente

LONGITUD DEL INTERCAMBIADOR AGUA • Determinación de la longitud del intercambiador de calor para el interior de la capsula:, Sabemos que la

energía diaria a utilizar es 6282,92Wh, para la transferencia de calor constante durante el día (24 horas)

• �̇�𝑄 = 𝑇𝑇∞𝑖𝑖−𝑇𝑇∞𝑠𝑠

1ℎ𝑖𝑖𝜋𝜋𝑀𝑀𝑖𝑖𝐿𝐿

+𝑙𝑙𝑐𝑐 𝑀𝑀𝑠𝑠

𝑀𝑀𝑖𝑖2𝜋𝜋𝐾𝐾𝐿𝐿 +

1ℎ𝑐𝑐𝜋𝜋𝑀𝑀𝑐𝑐𝐿𝐿

→ 261,8 = 30−16

1100𝜋𝜋0,01781𝐿𝐿+

𝑙𝑙𝑐𝑐 0,019050,017812𝜋𝜋400𝐿𝐿 + 1

6𝜋𝜋0,01905𝐿𝐿

• Longitud de la tubería seria de 55,42m, en una pared de la capsula, serpentín de 28 pasos (2m), para la altura de esa pared (2) distancia entre tubos 70mm

• Perdidas por longitud: ℎ𝑓𝑓 = 𝑓𝑓 𝐿𝐿𝑉𝑉2

2𝑔𝑔𝑀𝑀= 0,023 56∗22

2∗9,8∗0,01781= 14,76𝑚𝑚𝑒𝑒𝐴𝐴𝐿𝐿𝐴𝐴𝑃𝑃 𝑑𝑑𝑒𝑒 𝐿𝐿𝐾𝐾𝑎𝑎𝐿𝐿

• Perdidas por cambio de dirección, codos, válvulas, etc. ; ℎ𝑓𝑓 = 𝐾𝐾 𝑉𝑉2

2𝑔𝑔= 28 ∗ 1 22

2∗9,8= 5,7 𝑚𝑚𝑒𝑒𝐴𝐴𝐿𝐿𝐴𝐴𝑃𝑃 𝑑𝑑𝑒𝑒 𝐿𝐿𝐾𝐾𝑎𝑎𝐿𝐿

• Pérdidas totales: 14,76+5,7= 20m≈ 40m, Potencia de la bomba:

• 𝑃𝑃 = 𝜌𝜌𝐾𝐾𝐻𝐻𝑓𝑓𝑄𝑄 = 1000 ∗ 9,8 ∗ 40 ∗ 4,9825 ∗ 10−4 = 195,3𝑊𝑊 ≈ 0,5𝐻𝐻𝑃𝑃


CALENTAMIENTO CON AIRE MEDIO ACUMULADOR PIEDRAS

Cálculo del número de Piedras: Diámetro de una piedra promedio: Ǿ =0.08 m.

● Área de una piedra: 𝐴𝐴𝑃𝑃 = 5.026548*10−3𝑚𝑚2.

● Volumen de una piedra: V = 2.6808*10−4 𝑚𝑚3.

● Densidad de la piedra: 2500 Kg/𝑚𝑚3.

● Calor especifico de la piedra: 𝐶𝐶𝑃𝑃𝑡𝑡𝑖𝑖𝑠𝑠𝑑𝑑𝑑𝑑𝑙𝑙= 880 J/Kg*°C

● Masa de la piedra: 0.6702 Kg.

• Transformación energía radiante en térmica. ἡ = 𝑄𝑄𝑇𝑇𝑐𝑐𝑡𝑡𝑙𝑙𝑙𝑙𝐻𝐻∗𝐴𝐴

• 𝐴𝐴 = 𝑄𝑄𝑇𝑇𝑐𝑐𝑡𝑡𝑙𝑙𝑙𝑙𝐻𝐻∗ὴ

𝐴𝐴 = 6810.9554500∗0.25

𝐴𝐴 = 6.0541827 𝑚𝑚2


NUMERO Y VOLUMEN TOTAL DE PIEDRAS• Por asegurar una salida de aire de 60°C y medidas constructivas la longitud

tomada es 7m y de ancho 1m.

• Se determina la cantidad de piedras en el depósito almacenador

• 𝐸𝐸 = 𝑚𝑚𝑝𝑝𝐶𝐶𝑝𝑝 𝑇𝑇𝑓𝑓 − 𝑇𝑇𝑖𝑖 𝑁𝑁𝑝𝑝𝑖𝑖𝑒𝑒𝑝𝑝𝑐𝑐𝑐𝑐𝑠𝑠

• 6282,92 = 0,6702 ∗ 880 ∗ 50 − 5 ∗ 𝑇𝑇𝑡𝑡𝑖𝑖𝑠𝑠𝑑𝑑𝑑𝑑𝑙𝑙𝑠𝑠3600

→ 𝑁𝑁𝑝𝑝𝑖𝑖𝑒𝑒𝑝𝑝𝑐𝑐𝑐𝑐𝑠𝑠 = 852 𝑝𝑝𝑖𝑖𝑒𝑒𝑑𝑑𝐿𝐿𝐿𝐿𝑃𝑃

• Recordando diámetro de la piedra 0,08m, Vpiedra=2,6808*10-4, ATp=0,00502656m2

• VT=Npiedras*Vpiedra=852*2,6808*10-4=0,2284m3


ACUMULADOR DE ENERGIA EN PIEDRAS• El cilindro de almacenamiento el diámetro igual al ancho del colector de calentamiento de aire

• D=1m, por lo tanto el área transversal, ACA=π*rCA2=π*0,52=0,7854 m2 área bruta

• El área neta tomaremos como 0,65m2, el número de piedras por parrilla

• 𝑁𝑁𝑝𝑝𝑖𝑖𝑒𝑒𝑝𝑝𝑐𝑐𝑐𝑐𝑠𝑠,𝑝𝑝𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑖𝑖𝑙𝑙𝑙𝑙𝑐𝑐 = 𝐴𝐴𝐶𝐶𝐴𝐴𝐴𝐴𝑇𝑇𝑡𝑡𝑖𝑖𝑠𝑠𝑑𝑑𝑑𝑑𝑙𝑙

= 0,650,00502656

= 129 𝑝𝑝𝑖𝑖𝑒𝑒𝑑𝑑𝐿𝐿𝐿𝐿𝑃𝑃 𝑝𝑝𝐴𝐴𝐿𝐿 𝑝𝑝𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝑖𝑖𝐴𝐴𝐴𝐴𝐿𝐿

• Numero de parrillas

• 𝑁𝑁𝑝𝑝𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑐𝑖𝑖𝑙𝑙𝑙𝑙𝑐𝑐𝑠𝑠 = 𝑇𝑇𝑡𝑡𝑖𝑖𝑠𝑠𝑑𝑑𝑑𝑑𝑙𝑙𝑠𝑠𝑇𝑇𝑡𝑡𝑖𝑖𝑠𝑠𝑑𝑑𝑑𝑑𝑙𝑙𝑠𝑠,𝑡𝑡𝑙𝑙𝑑𝑑𝑑𝑑𝑖𝑖𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙𝑙

= 852129

= 6,8 ≈ 7 𝑝𝑝𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝐿𝑖𝑖𝐴𝐴𝐴𝐴𝐿𝐿𝑃𝑃

• Altura de la piedra igual al diámetro h=D=0,08m

• H=7*h=7*0,08= 0,56m

• Dimensiones del depósito acumulador: D=1m y H=0,63m


POTENCIA DEL VENTILADOR 1 MINIMA• Caudal de aire recomendado 0,050m3/s, diámetro del ducto de aire DD=0,10m por lo tanto el área

es 7,854*10-3 m2

• 𝜌𝜌 = 𝑄𝑄𝐴𝐴

= 0,0507,854−3

= 6,36 ≈ 6𝑚𝑚/𝑃𝑃

• Perdidas por longitud: ℎ𝑓𝑓 = 𝑓𝑓 𝐿𝐿𝑉𝑉2

2𝑔𝑔𝑀𝑀= 0,023 20∗62

2∗9,8∗0,10= 8,45𝑚𝑚𝑒𝑒𝐴𝐴𝐿𝐿𝐴𝐴𝑃𝑃 𝑑𝑑𝑒𝑒 𝐿𝐿𝑖𝑖𝐿𝐿𝑒𝑒

• Perdidas por cambio de dirección, codos, válvulas, etc.

• ℎ𝑓𝑓 = 𝐾𝐾 𝑉𝑉2

2𝑔𝑔= 5 62

2∗9,8= 9,2 𝑚𝑚𝑒𝑒𝐴𝐴𝐿𝐿𝐴𝐴𝑃𝑃 𝑑𝑑𝑒𝑒 𝐿𝐿𝑖𝑖𝐿𝐿𝑒𝑒

• Pérdidas totales: 8,45+9,2*6=63,6m

• Potencia del ventilador de circulación:

• 𝑃𝑃 = 𝜌𝜌𝐾𝐾𝐻𝐻𝑓𝑓𝑄𝑄 = 1,2 ∗ 9,8 ∗ 63,6 ∗ 0,050 = 37𝑊𝑊 ≈ 0,1𝐻𝐻𝑃𝑃


LONGITUD INTERCAMBIADOR FLUIDO INTERIOR AIRE

• Diámetro de la tubería flexible de cobre de 5/8”, De = 19,05mm, Di = 17,81mm

• hi = 20 W/m2-K, ho = 6 W/m2-K, conductividad térmica del cobre (Kcu) tomamos 400 W/m-K

• 261,8 = 30−16

120𝜋𝜋0,01781𝐿𝐿+

𝑙𝑙𝑐𝑐 0,019050,017812𝜋𝜋400𝐿𝐿 + 1

6𝜋𝜋0,01905𝐿𝐿

• Longitud de la tubería seria de 68,8m, en una pared de la capsula, serpentín de 34 pasos (2m), para la altura de esa pared distancia entre tubos 60mm


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SISTEMA TERMICO PARA CALENTAMIENTO DE AULAS EN …

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