kleber janampa ponencia piura 2014
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XXI SIMPOSIO PERUANO DE ENERGÍA SOLAR Y DEL MEDIO AMBIENTE PIURA-2014
Terma solares con materiales reciclados.
Kléber Janampa QuispeOctavio Cerón BalboaOswaldo Morales MoralesJulio Oré García
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA
En el presente trabajo se diseña, optimiza y construye
una terma solar para uso doméstico de agua caliente
de baja temperatura. El colector solar se construye con
materiales reciclados para fomentar valores ecológicos
como la cultura reciclaje y la eficiencia energética.
El colector de la terma de 1,4 m x 0,8 m ha permitido
disponer 50 litros de agua caliente de 36ºC promedio
durante el día y 27ºC a media noche, evaluados
durante los días de invierno (15º C).
RESUMEN
Surge como parte del intercambio tecnológico en el
marco del proyecto “Inti, la energía que alimenta la
Tierra” :
1. Grupo de Investigación en Energía Solar- UNSCH.
2. La Red Ecológica Interinstitucional Hatun Sacha.
3. El Comité régional d’éducation pour le
développement international de Lanaudière
(CREDIL) de Québec Canadá.
INTRODUCCIÓN
Ayacucho posee un potencial energético solar importante, sin
embargo hay una escasa cantidad de unidades instaladas sobre todo
en el sector familiar doméstico por los altos costos de inversión
inicial.
Los problemas climáticos y ambientales nos obligan a repasar la
manera en que utilizamos la energía en la vida diaria y a plantearnos
alternativas innovadoras del uso de la energía a partir de la
educación no formal involucrando a la población local.
El proyecto se desarrolló en la localidad de San Melchor- Ayacucho.
Antecedente: Brasil (José Alano) 2002
INTRODUCCIÓN
DATOS CLIMÁTICOS DE AYACUCHO
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
0 2 4 6 8 10 12 14
G(K
Wh
/m2)
Mes
Radiación global mensual
Radiación globalmensual
Latitud sur : 13° 09' 26"
Longitud oeste : 74° 13' 22"
Terma Solar: se basa en el efecto termosifón.• Se construye prototipos de colector en la que optimiza su
funcionamiento para definir el módulo final de colector. • La evaluación térmica se basa los protocolos de evaluación
de colectores solares.
El fomento de valores ecológicos• Se incentiva a través de la práctica de reciclaje• Talleres y seguimiento del uso eficiente del agua caliente
disponible que motiva una cultura diferente del uso del agua.
MÉTODO
Requerimiento:
Volumen: 50 litros de agua.
Temperatura media de uso: de 35oC
DISEÑO DEL COLECTOR
Parrilla
Tubos de plástico Polietileno de Alta Densidad (HDPE), flexible, resistente a la degradación UV
EVALUACIÓN TÉRMICA
Hora
T1
superior
Entrada agua
caliente
(°C)
T2
Inferior
(°C)
Tamb
(°C)
Tamb
(°F)
Tplaca
(°C)
Radiacion
( W/m2)
Velocidad de viento
(m/s)
Maxima 42.0 38.2 24.7 76.4 57.0 680.0 2.6
Mínima 30.0 21.9 13.3 56.0 48.0 420.0 0.0
Promedio 38.1 28.5 21.0 69.7 53.4 577.4 1.0
Standard deviation 3.1 4.2 3.0 5.4 2.5 61.0 0.8
mediana 39.0 28.5 21.4 70.6 54.0 602.5 0.7
EFICIENCIA DE PLACA DEL COLECTOR
𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 % =𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 ú𝑡𝑖𝑙 𝑄𝑢
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑠𝑢𝑚𝑖𝑛𝑖𝑠𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑄𝑠𝑢𝑚𝑥100%
𝑄𝑠𝑢𝑚 = 𝐻𝐴
𝑄𝑢 = 𝑚𝑐𝑝(𝑇2 − 𝑇1)
(Orbegozo y Arivilca, 2010)
EFICIENCIA
Magnitud Valor
Masa del agua: m 50 Kg
Calor específico del agua Cp 4186 J/kgoC
Temperatura inicial del agua: T1 36.6 oC
Temperatura final del agua: T2 27.0 oC
Calor útil: Qu 0.56 KWh
Intensidad de radiación solar media: H 1.75 KWh/m2
Área del colector: A 0.882 m2
Eficiencia: e 36.2%
COEFICIENTE DE PERDIDAS DE CALOR
Se determina la variación de temperatura del agua del tanque de la terma durante 8 horas (Orbegozo y Arivilca, 2010).
𝑅 =𝑄𝑝𝑒𝑟
𝑡(𝑇1−𝑇𝑎𝑚𝑏)
𝑄𝑝𝑒𝑟 = 𝑚𝑐𝑝(𝑇1 − 𝑇2)
COEFICIENTE DE PERDIDAS DE CALOR
CARACTERÍSTICA VALOR
Calor perdido: Qp 517.4 Wh
Temperatura inicial T1 36.4 OC
Temperatura final T2 27.5 OC
Temperatura ambiente: Tamb 15 OC
Tiempo de enfriamiento: t 8h
Pérdida de calor: R 3.2 W/oCm2
CONCLUSIONES
Es una alternativa simple de obtención de agua calientepara uso doméstico familiar, es de autoconstrucción, conmateriales reciclados de fácil acceso y de resultadostérmicos apropiados para uso sanitario de 3 a 4 personas.
Presenta una eficiencia media de 36.23% para unaintensidad de radiación solar media de 585W/m2, menor ala a la eficiencia de termas de placas (60% a 95%Quinteros,2012).
El coeficiente de pérdida de calor resulta 3.4W/oCm2,mayor en comparación a termas de alto aislamiento quemuestran un coeficiente de pérdida de 1-2 W/ºCm2
(Orbegozo y Arivilca, 2010)
La terma solar de materiales reciclados, nos permitedisponer 50L de agua caliente a 36oC durante el día y 27º Cdurante la noche, valores medidos durante los días deinvierno en la ciudad de Ayacucho.
Se construyeron e instalaron 10 termas para igual númerode familias de la localidad de San Melchor- Ayacucho,fomentando valores ecológicos ambientales, como:• La cultura del reciclaje• La eficiencia energética, que permite modificar
patrones de conducta y consumo en relación con el usode la energía.
• Fomentar el conocimiento y uso de nuevas fuentes deenergía.
.
BIBLIOGRAFÍA
Alano, J.A. 2004. Manual sobre la construcción e instalación de calentadores solares con materiales reciclados. Brasil
CENTRO DE CONSERVACION DE ENERGIA Y DEL AMBIENTE (CERNERGIA). (2003) Diagnóstico de la situación actual del uso de la energía solar y eólica en el Perú.
Orbegozo, C, Arivilca, R. 2010. Energía Solar Térmica. Manual técnico para termas solares. Green Energy Consultoría y Servicios SRL
Placco,C; Saravia, L; Cadena,C. Colectores solares para agua caliente INENCO, UNSA –CONICET. Salta- Argentina
Quinteros, D,S. 2012. Estudio de la eficiencia del sistema solar térmico en el barrio San Valentín, Comuna de lo Prado.
Tesis para optar al título de Ingeniero Físico Universidad de Santiago de Chile. Facultad de Ciencia Departamento de Física Santiago Chile.
Duffie J.A. Beckman W.A. 1991. Solar Engineering of Thermal Processes. 2da.Edición Wiley-Interscience, New York.
Serrano, P. 2004.Transferencia de tecnologías para energías renovables. Conceptos y modelos metodológicos. Seminario Internacional Sobre Energía Solar Medio Ambiente y Desarrollo. Cuzco.
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