Proyecto Termas Solares - Tecsup Trujillo

TERMAS SOLARESOBJETIVOSDesarrollar un sistema de almacenamiento de energa solar trmica que pueda ser usado en comunidades alejadas de la ciudad para la calefaccin de hogares.Buscar la solucin ms sencilla dentro de toda la variedad que comprende la energa solar.Sustituir la energa elctrica por energa renovable calorfica.Comprender el comportamiento de los materiales, sus propiedades y beneficios para el logro de nuestro proyecto.

FUNCIONAMIENTOLa terma o calentador solar es un dispositivo que sirve para calentar agua aprovechando la energa solar. Consta de las siguientes partes:1. El colector constituido por la placa absorbente y la caja trmica. La placa absorbente es la unidad receptora de la radiacin solar que calienta el agua, y est formada por una plancha de fierro (pueden ser otros materiales) a la cual se adhieren una serie de tubos paralelos dentro de los cuales circula el agua. La caja trmica lleva en su interior la placa absorbente con un colchn de aislamiento.2. El tanque de almacenamiento almacena el agua caliente hasta su utilizacin y est aislado para conservar el calor.3. Las conexiones, que se usan para la circulacin del agua entre el colector y el tanque durante las horas de sol, y de ste hacia la tubera de uso.

Los colectores solares instalados en los techos convierten la luz, que penetra a travs de los vidrios, en calor. Estos colectores establecen la ligacin entre la energa proveniente del sol ylos utilizadores de agua caliente. El calor es generado por la absorcin de los rayos solares a travs de una placa metlica que se comporta como un cuerpo negro, la placa absorbedora es el componente principal del colector. En esta placa esta incorporado un sistema de tubos que sirve para transferir el calor para el fluido de transferencia trmica, que fluye para el tanque de almacenamiento de agua caliente. El principio de funcionamiento (Figura 4) del calentamiento solar de agua es bastante simple. Se basa en la transmisin de calor a travs de materiales que componen el sistema. El agua sale de la caja de agua fra y va para el reservatorio trmico solar, pasando despus para los colectores solares. El agua es calentada al pasar por los colectores solares. El agua caliente retorna para el reservatorio trmico solar, quedando almacenada hasta el consumo. Siempre que consumimos el agua caliente automticamente entra el agua fra al reservatorio para continuar el ciclo. El agua circula por los colectores solares a travs de dos sistema: circulacin natural (termosifn), que ocurre por diferencia de densidad entre el agua fra y el agua caliente, el agua fra siendo mas pesada acaba empujando el agua caliente que es ms liviana. Realizando la circulacin. O por circulacin forzada, donde la circulacin de agua no ocurre sola y si por auxilio de una micro bomba instalada en el circuito y un controlador elctrico inteligente con sensores de diferencial de temperatura.

PROCESO1. Terma solar de tubo de riego:

ColectorPara el colector utilice manguera para riego por goteo de polietileno con un dimetro de 16 mm. Esta manguera cuesta muy poco, es de color negra -adecuada para absorver el calor del sol- y adems se expende con los conectores necesarios.

Armar la rejilla segn imagen.

En esta imagen se muestra los arreglos de conectores y segmentos de manguera de 8 cm. Se hace 2 de estos arreglos, uno para cada extremo de la rejilla. Ntese que cada arreglo usa 7 conectores en T y un extremo termina en un conector en L o codo.Corte 8 tramos de manguera de 3 metros y nalos a los arreglos anteriores (el tamao vara dependiendo de la base)TanquePara hacer el tanque se us 2 cilindros de PVC, uno de 50 litros y otro un poco mayor, lo necesario para que al introducir uno en otro quedase un espacio de 5 cm para ser llenado con un material aislante. En mi caso us poliestireno en bolitas porque lo tena a la mano, tambin puede usarse otros materiales como espuma de poliuretano, papel o retazos de tela.

Respecto a las conexiones, se us tubera para agua de pvc de 1/2, fueron tres y se hiceron de tal manera que las uniones quedasen estancas en el tanque interior y tuvieran la suficiente longitud para sobresalir al menos 2 del tanque exterior.Es as que la salida para el agua fra (hacia el colector) se puso en la parte mas baja posible, la entrada para el agua caliente (desde el colector) sepuso en la parte ms alta posible considerando que debera estar siempre 1 pulgada por debajo del nivel ms alto del agua y la salida para la ducha se puso a dos tercios de altura. Antes de agregar el asilamiento probamos que no hayan fugas en las conexiones.

Para conectar colector y tanque simplemente se une la salida de agua fra del tanque (en el camino va un conector en T para el ingreso de agua fra de reposicin*) con el extremo bajo del colector , mientras que el extremo alto del colector se une a la entrada de agua caliente al tanque.*El agua de reposicin viene del tanque principal de agua fra de la casa, cuyo nivel alto se mantiene al mismo nivel alto del tanque de la terma; esto no es otra cosa que una simple conexin de vasos comunicantes.CalculosLa manguera de polietileno que hace de colector tiene en total 24 metros y como es de 16 mm de dimetro, su superficie exterior total es: 0.016 x 3.1416 x 24 = 1.2 mt2Asumiendo que solo la mitad de su superficie est expuesta al sol, entonces el rea de absorcin es de 1.2 / 2 = 0.6 mt2El sol baa con 1 Kw de energa a cada metro cuadrado, entonces a nuestro colector le caen 0.6 Kw cuando el sol brilla sobre l.En este punto deberamos calcular la energa de todo el da partiendo de los watts y las horas, pero antes hagamos algo ms interesante: partamos de los resultados obtenidos en la prctica.El agua ingresa en las maanas a la terma a 20 C y sale al final del da a 45 C, por lo tanto ha ganado 25 C (el Delta T, dicen los fsicos acadmicos). Como se trata de unos 40 lts, entonces la energa ganada es 25 C x 40,000 cc = 1,000,000 caloras 1,000 Kcal.860.4 Kcal es equivalente en energa a 1 Kwh, por lo que 1,000 Kcal sern: 1000 / 860.4 = 1.16 KwhUnos prrafos arriba habamos obtenido que nuestro colector recibe 0.6 Kw a pleno sol, entonces nos queda concluir que los 1.16 Kwh acabados de calcular se deberan conseguir con aproximadamente 2 horas de sol. Por qu nicamente 2 horas? Acaso no son ms horas diarias de sol a las que ha estado expuesto el colector? La respuesta es simple: En efecto, ha estado expuesto ms de 2 horas, pero se trata de una construccin de baja eficiencia.Con lo anterior acabo de confirmar que mi sistema pierde mucha energa, pero aun as nos brinda toda el agua caliente que necesitamos en casa (en verano y primavera) y la ineficencia pasa desapercibida porque la fuente de energa es el sol.

2. Terma solar de tubo de pvcMATERIALES 11 tubos de PVC de agua fra de . 1 tubos de PVC de 2. 2 tapones de 2. 2 tapones de 2 con reduccin a . Una plancha de calamina galvanizada. Sellador metlico. Plstico de invernadero. Madera. Pegamento de madera, pegamento PVC Clavos, tornillos. Martillo, serrucho. Lijas.

EQUIPOS Taladro. Sierra elctrica. Cepilladora. Pistola para tornillos.

CONSTRUCCION DEL COLECTOR SOLAR Se cort 11 tubos dePVC de de 2m de longitud en la cual en uno de los extremos se le hizo roscado. Despus se cortaron 2 tubos de 2 de 1m para los cabezales en la cual se le practicaron 11 agujeros de , para la entrada de los tubos de en los mismos como se muestra en las siguientes fotos: Se colocaron 2 tapones de 2 con pegamento PVC en cada uno de los extremos de los cabezales, en los extremos restantes se coloc 2 tapones reductores a y se pas a dar forma lo que vendra hacer parte de la placa absorbedora tipo rejilla. Para unir y pegar los 11 tubos de a los cabezales con el pegamento se hizo una especie de molde de cartulina para el vaciado del mismo. Se hicieron 22 moldecitos para unir ambos lados de los 11 tubos de a los 2 cabezales. Por otro lado en las once canaletas de la calamina se paso a colocar la rejilla hecho con los 11 tubos de PVC de y se aseguraron con alambres hechos cada 30cm en cada canaleta , armado esto se paso a pintar todo de negro.

CONSTRUCCION DE LA CAJA PARA LA PLACA ABSORBEDORA.

Se prepar la suficiente madera (tipo tornillo) para la construccin de la caja (2.25m de largo, 1.25 de ancho, 0.15m de altura y 0.1m de espesor). Para reforzar la estructura de la caja se colocaron 4 listones y 18 tacos, en la base de la caja se coloco planchas de fornica y se aseguro con 5 tablas pequeas. Para evitar el deterioro del colector por las lluvias, se forr tanto la parte interna como la externa de la caja con plstico. La cubierta superior tambin es de plstico pero de tipo invernadero (debe tener proteccin UV para evitar su deterioro). Construida la caja se pas a colocar el aislante trmico (lana de vidrio de 6.5cm de espesor). Construccin del tanque

El tanque consiste en una caja externa y de un cilindro interno para guardar el agua. La caja tiene como dimensiones 55cm de ancho, 55 de largo y 90cm de alto, parte de la estructura esta asegurada por empalmes, tornillos, clavos y cola para madera, adems de estar constituido por listones y tacos para darle la consistencia necesaria de soportar una gran masa de agua que en este caso es de 80 litros. Exteriormente se forr con fornica y para evitar daos por lluvias se le coloco plstico encima, igual de hizo internamente pero en este caso para producir el efecto invernadero.Ms detalles de la construccin son mostrados en las figuras siguientes.

INSTALACION DEL SISTEMA. Hecho la construccin tanto del colector como del termotanque pasamos a la instalacin. Para la conexin entre el colector y el termotanque se utiliz tubos de PVC especialmente para agua fra y agua caliente, 4 codos, 1 unin tipo T, 2 uniones universales y tefln. El agua que llena el termotanque proviene directamente de la red mediante una manguera que est asegurada con abrazaderas a la entrada del termotanque y est controlada internamente por una boya de tanque alto para mantener el nivel del agua, adems de contar con un caudalmetro la cual es activada por una llave de paso para controlar el flujo de agua entrante al sistema.El agua entrante al termotanque llena el tanque y a la vez este le suministra al colector el cual la calienta y la devuelve, formando un circuito cerrado activado naturalmente.

Conexin agua fra y caliente.

3. Terma solar de botellas de plstico recicladasProcedimiento parecido al de los tubos de riego, solo que en vez de tubos de riego se usan botellas de plstico4. Terma solar de tubo de cobreProcedimiento parecido al de tubo de PVC, con diferencia de material y el hecho de usar una lmina de aluminio o papel aluminio en vez de una calamina