INTRODUCCIÓN

January 16, 2018 | Author: tati4 | Category: Solar Power, Convection, Heat, Boiler, Thermal Conduction
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La presente investigación recoge una amplia información sobre Colectores de aire con placa plana perforada utilizada para la calefacción residencial. Estos colectores solares permiten un mejor aprovechamiento de la energía del sol. Estos aumentan la superficie de captación solar de una vivienda, que normalmente es limitada a la captación a través de las ventanas. Por lo que se puede conseguir un considerable ahorro económico y ecológico, en el sistema de calefacción tradicional de la vivienda. Los Colectores Solares de Aire, utilizan el aire como fluido de trabajo el cual se encarga de trasferir el calor del sol absorbido por el captador, al interior de una vivienda. El colector de aire de esta investigación está formado por: c Un captador o absorbedor de calor. c Una caja de material aislante térmico, con vidrio para conseguir efecto invernadero sobre el absorbedor, con una entrada de aire frío inferior y una salida superior para el aire caliente. c Un ventilador (opcional) que facilita el flujo de aire del interior de la vivienda, El sistema es muy sencillo: El sol calienta el absorbedor de calor, que se encargará de calentar el aire que circula a su alrededor con la ayuda del ventilador. Por la entrada inferior de la caja, entra el aire frío de la habitación, se calienta por contacto con el absorbedor de calor y sale a una temperatura más elevada por la salida de aire superior. Son muchos los posibles usos de estos sistemas: calentamiento de aire para procesos industriales, secado solar de biomasa húmeda, pero sin duda se debe destacar una sobre

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Ac c las demás: que la calefacción residencial ya que requiere de importantes cantidades de energía y por lo tanto de dinero. Gracias a estos colectores podemos calentar, ventilar y deshumectar cualquier estancia acabando con los problemas de humedades, mohos, malos olores, y sobre todo, gasto en calefacción, llegando a ahorros de hasta el 50%. Para el mejor rendimiento de este dispositivos es necesario el estudio detallado de sus características, es decir, el análisis de cada una de las partes que la componen; como también se puede hacer variaciones en los materiales con los que se elaboran, estoes la chapa absorbedora (posición dentro del dispositivo, el calibre y su forma), el aislante, el cristal (en cuanto a la cantidad y grosor), etc. Se exponen leyes y ecuaciones necesarias para el cálculo de pérdidas de energía y de los elementos de un colector de aire de placa perforada. El continuo adelanto en el campo industrial de nuestra sociedad, demanda cada día de nuevos conocimientos, cuyos logros nos permitirán avanzar hacia nuevos retos, por esa razón la industria requiere de personas dispuestas y listas para resolver cuanto problema surja dentro del campo tecnológico e industrial, de manera científica pero además con un criterio de responsabilidad y ética moral. En el campo investigativo, este trabajo trata exclusivamente                                  , tema de investigación, que permite el desarrollo de conocimientos, habilidades y destrezas , como estudiante de ingeniería electromecánica, y que ha sido abordado de la siguiente manera:  !"#$%&' ³Insuficiente información sobre la teoría, práctica y aplicaciones, acerca de colectores solares de aire de placa plana perforada, en nuestra localidad´  !"' (! )*!+$%,'&%-) ³La inexistencia de colectores de aire de placa plana perforada y su poca aplicación, en el campo de eficiencia energética en nuestra localidad´

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c La falta de conocimiento, referente a colectores solares calentadores de aire de placa plana perforada c La ausencia de propuestas referentes a colectores calentadores de aire con placa plana perforada. c La inexistencia de un sistema de calefacción, en el que intervenga un colector de aire de placa plana perforada. c Para la implementación de sistemas de calefacción con colectores solares, es poco considerada la cantidad de energía utilizada en el sistema. c La falta de un proceso automatizado, no permite aprovechar, eficientemente la energía. c

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El presente trabajo investigativo, sobre ³Diseño y evaluación térmica de un prototipo de colector solar calentador de aire de placa plana perforada para calefacción residencial.´, se va a realizar en la ciudad de Loja, en el AEIRNNR. c

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El tiempo que se requiere para la recopilación de información, diseño, y la evaluación térmica del prototipo de colector solar calentador de aire, de placa plana perforada, está dada para un tiempo aproximado de 12 a 15 meses, cumpliendo con los objetivos propuestos luego de haber sido aprobado el tema propuesto. c

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c 3ibliografía referente a colectores solares c Diseños de colectores de aire de placa perforada. c Radiación solar en la ciudad de Loja. c Necesidad térmica de climatización en Vivienda unifamiliar. c c

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El proceso de enseñanza-aprendizaje en la Universidad Nacional de Loja, al basarse en el Sistema Académico Modular por Objeto de Transformación, establece que el mismo se dé apoyándose en trabajos de investigación vinculados con nuestro entorno social. El desarrollo del presente trabajo investigativo será un buen aporte, no solo para el centro de investigaciones de energías alternativas del AEIRNNR, sino que fundamentalmente aportará a la ingeniería electromecánica, ya que pondrá en manifiesto los conocimientos adquiridos en el transcurso de la formación académica; con esta vinculación teórica cumpliré, también con un requisito exigido por la Universidad para la obtención de mi título profesional. Se justifica además el tema a tratarse en este proyecto; porque será un significativo aporte para los estudiantes de nuestra carrera, los mismos que contarán con una fluente de información, teórica para el uso y aprovechamiento de las energía renovables, lo cual hará que se contrasten sus conocimientos adquiridos en las aulas. Ac

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Se estima, que el presente proyecto es factible porque lo siguiente: 1.c La formación académica de la carrera de ingeniería electromecánica provee las bases científico-técnicas para abordar la problemática del desarrollo de las energías alternativas y sus aplicaciones específicas. 2.c Se cuenta con el desarrollo de algunos prototipos de calentadores solares de aire y de agua, que proporcionan información respecto a la problemática del diseño y construcción de los mismos. 3.c Se cuenta con equipos científico técnicos a nivel docente, con formación en el campo de la energía solar, para la asesoría de la investigación a desarrollarse. 4.c El aspecto económico de la investigación (coste), es asequible a la economía relacionada con la investigación de grado. 5.c Con los recursos tecnológicos actuales es posible acceder a las fuentes bibliográficas relacionadas con el proyecto. c c

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3!$%*,!)!' ³Diseñar y evaluar el rendimiento térmico de un prototipo de

colector solar calentador de aire de placa plana perforada, para calefacción residencial, en el AEIRNNR.´  âc

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 c Recopilar y Sistematizar información acerca de colectores solares calentadores de aire de placa plana perforada.  c Calcular y Dimensionar un prototipo de colector solar calentador de aire, de placa plana perforada, destinado para calefacción residencial, en una familia tipo de la ciudad de Loja. c Construir un prototipo de colector solar de placa plana perforada, basada en el diseño de carga necesaria, para calefacción residencial, en una familia tipo de la ciudad de Loja.  c Evaluar la funcionalidad y el rendimiento térmico del prototipo de colector solar calentador de aire con placa plana perforada. c Diseñar e implementar un sistema de control automático que permita regular la cantidad de aire caliente requerido.      

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La radiación es un fenómeno que mediante un desplazamiento de ondas, permite la transferencia de energía solar a la superficie terrestre Fig. 1.1. La cantidad que llega a la Tierra está condicionada a los dos movimientos que realiza: el de rotación (alrededor de su eje) y el de traslación (alrededor del sol). La radiación llega en forma desigual a las distintas zonas de la Tierra provocando diferencias de temperatura entre las distintas zonas y diferentes climas. La Tierra recibe la luz y el calor solar, pero también irradia hacia el espacio una cantidad de calor igual a la recibida, evitando así un calentamiento excesivo de su superficie que la volvería estéril.

Fig. 1.1 Radiación Solar Æc

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Siendo el Ecuador un país con gran potencial energético sostenible y al estar ubicado geográficamente en el centro de la tierra; Tiene la ventaja de abarcar zonas en que la energía solar puede tener buena perspectiva de aplicación por su alta radiación, fluctuando entre los 3000-6500 Wat.h/m2 día. Las zonas de mayor isolhelias se encuentran localizadas en las provincias de Pichincha, Imbabura, Loja, Esmeraldas, Manabí, Guayas y las Islas de Galápagos.

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Nuestra posición geográfica hace que la luz solar pase por menos atmósfera. Aquí la luz cae perpendicularmente y obviamente la radiación también. A medida que un país está más hacia el sur o más hacia el norte los rayos caen con una inclinación y pasan a través de más atmósfera Las mediciones e investigaciones que recogen los meteorólogos, señalan que la Radiación solar oscila entre 4,5 a 4,95 kWh/m2/día. Æâc

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La conducción es el transporte de calor a través de una sustancia y tiene lugar cuando se ponen en contacto dos objetos a diferentes temperaturas. El calor fluye desde el objeto que está a mayor temperatura hasta el que la tiene menor. La conducción continúa hasta que los dos objetos alcanzan a la misma temperatura (equilibrio térmico). Algunas sustancias conducen el calor mejor que otras. Los sólidos son mejores conductores que los líquidos y éstos mejor que los gases. Y viene dado por la ecuación: w



  

Ecuación 1.1 Donde: Q/t = Cantidad de calor transferido por unidad de tiempo en [J/s] K= Conductividad térmica del material en [W/m Kl A= Superficie en contacto [m2] T= Temperatura en [K] d= Espesor del material en [m]

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6c c Los metales son muy buenos conductores del calor, mientras que el aire es un mal conductor. Æoc

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La convección tiene lugar cuando áreas de fluido caliente (de menor densidad) ascienden hacia las regiones de fluido frío. Cuando ocurre esto, el fluido frío (de mayor densidad) desciende y ocupa el lugar del fluido caliente que ascendió. Este ciclo da lugar a una continua circulación (corrientes convectivas) del calor hacia las regiones frías. En los líquidos y en los gases la convección es la forma más eficiente de transferir calor. Sin importar la naturaleza del proceso de transferencia de calor por convección, la ecuación es de la forma: R     Ecuación 1.2 Donde: q´= flujo de calor por convección. Ts = temperatura de superficie. T’= temperatura del fluido. h = coeficiente de transferencia de calor por convección Æ4c

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Tanto la conducción como la convección requieren la presencia de materia para transferir calor. La radiación es un método de transferencia de calor que no precisa de contacto entre la fuente de calor y el receptor. No se produce ningún intercambio de masa y no se necesita ningún medio materialpara que se transmita.

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Æ c c Todos los objetos absorben y emiten radiación. Cuando la absorción de energía está equilibrada con la emisión, la temperatura del objeto permanece constante. Si la energía absorbida es mayor que la emitida la temperatura del objeto aumenta, y si ocurre lo contrario la temperatura disminuye. La energía total radiada por un cuerpo caliente es proporcional a la cuarta potencia de su temperatura expresada como temperatura absoluta. E=cte T4 Un cuerpo negro se define como aquel que absorbetodo el calor que cae sobre él. Un cuerpo a una temperatura dada emite más con su superficie ennegrecida. Su ecuación es la siguiente: w      Ecuación 1. 3 Donde: İ = Emisividad del cuerpo. Un cuerpo negro ideal tiene una emisividad de uno,es decir toda la radiación se emite. La emisividad es adimensional. A= Superficie en [m2] ı= Constante de Stefan-3oltzmann 5,67 x 10-8 [W m-2 K-4] T = Temperatura del cuerpo radiante en [K] Te = Temperatura exterior en [K] Æ5c

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A continuación, se plantean los balances de energía correspondientes a un elemento de volumen infinitesimal del absorbedor, la cubierta plástica superior y el flujo de aire en el colector. Para el absorbedor, se considera una variación unidimensional de temperatura yse tiene la siguiente ecuación de balance:

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ÆÆc c Donde a la izquierda de la igualdad se considera el calor acumulado en la masa del absorbedor. Los términos de la derecha representan la ganancia efectiva debido a la radiación incidente y las pérdidas: por convección hacia el flujo de aire, por radiación hacia la cubierta, por conducción hacia el fondo y por conducción hacia los nodos vecinos. Las propiedades del absorbedor M      

se consideran constantes

respecto a la variación de temperatura. Para la cubierta superior, debido al pequeño espesor del plástico, no se consideran términos ni para la conducción ni para la acumulación de calor en la cubierta.

Ecuación 1.5 El primer término corresponde al intercambio por convección hacia el flujo de aire, el segundo al intercambio de radiación con el absorbedor y los dos últimos son las pérdidas por el viento hacia el ambiente y por radiación hacia el cielo. Esta última referida a la temperatura ambiente. Se considera la relación   entre las áreas de cubierta y absorbedor. Para el flujo de aire, debido a la baja capacidad calorífica, se desprecia la acumulación de calor en el aire. En cambio, si se considera la variación de la temperatura del flujo con la posición. También se considera que el coeficiente de convección entre el flujo y el absorbedor tiene el mismo valor que entre la cubierta y el absorbedor.

Ecuación 1.6 Cuando el absorbedor tiene un bajo coeficiente de conducción o el espesor es pequeño, el flujo de calor hacia los elementos vecinos es despreciable. Computando en este caso el valor correcto de las pérdidas hacia el fondo, el sistema se reduce a dos ecuaciones diferenciales donde una se integra respecto al tiempo y la otra sólo respecto a la posición.

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Los colectores solares térmicos son dispositivos capaces de captar la radiación solar y transmitírsela a un fluido, para su posterior aprovechamiento. c

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Los colectores solares se dividen en dos grandes grupos:   Æ c +  !&$!+  '!+ +%) &)&!)$'&%-) Los cuales no superan los 70° C aproximadamente, por lo que son usados en las aplicaciones de la energía solar térmica de baja temperatura. Un ejemplo de aplicación seria la producción de agua caliente sanitaria. Estos colectores se caracterizan por no poseer métodos de concentración, por lo que la relación entre la superficie del colector y la superficie de absorción es prácticamente la unidad.    c  !&$+ '(! '&' ')' En general un colector de placa plana actúa como un receptor que recoge la energía procedente del Sol y calienta una placa. La energía almacenada en la placa es transferida al fluido. Usualmente, estos colectores poseen una cubierta transparente de vidrio o plástico que aprovecha el efecto invernadero, formado por una serie de tubos de cobre, los cuales expuestos al sol absorben la radiación solar y se la transmiten al fluido que atraviesa su interior. Su aplicación es la producción de agua caliente sanitaria, climatización de piscinas y calefacción.   A c  !&$!+(!%!&). '&' Son colectores de tipo plano cuya principal característica es tener como fluido caloportador el aire. No tienen una temperatura máxima límite (los procesos convectivos tienen una menor influencia en el aire) y trabajan mejor en condiciones de circulación normal, pero en contraposición poseen una baja capacidad calorífica y el

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ÆAc c proceso de transferencia de calor entre placa y fluido es malo. Su aplicación principal es la calefacción. Figura 2.1.

Fig. 2.1 colector de placa plana.   â c  !&$!+(!'&/ Van dotados de una doble cubierta envolvente, herméticamente cerrada, aislada del interior y del exterior, y en la cual se ha hecho el vacio. Su finalidad es la de reducir las pérdidas por convección. Son más caros, además de perder el efecto del vacío con el paso del tiempo. Su aplicación principal es la producción de agua calienta sanitaria y climatización de piscinas.   o c 2+(!'  Poseen una simetría cilíndrica, formados por dos tubos concéntricos; uno exterior de vidrio y uno interior pintado de negro o con pintura selectiva. El fluido circula por el tubo del interno. Su aplicación principal es la calefacción.   4 c  !&$!+-)%&+!+06%&+ Su principal característica es que constituyen simultáneamente la unidad de captación y de almacenamiento. Su superficie de captación es cónica o esférica con una cubierta de vidrio de la misma geometría. Con estas geometrías se consigue que la superficie iluminada a lo largo del día, en ausencia de sombra, sea constante. Su instalación es sencilla, pero presentan problemas de estratificación del agua y la superficie útil de captación es pequeña. Su aplicación principal es la producción de agua caliente sanitaria.

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+  !&$!+  '!+ (! )&!)$'&%-) Los cuales, haciendo uso de los

métodos de concentración de la óptica, son capaces de elevar la temperatura de fluido a más de 70° C. Estos se aplican en la energía solar térmica de media y alta temperatura. Podemos encontrar ejemplos en centrales solares. Usan sistemas especiales con el fin de aumentar la intensidad de la radiación sobre la superficie absorbente y de este modo conseguir altas temperaturas en el fluido de trabajo. La principal complicación que presentan es la necesidad de un sistema de seguimiento para conseguir que el colector esté permanentemente orientado en dirección al Sol.  A Æ c )&!)$'(!+&% /)(%&+ Su superficie reflectora es la mitad de un cilindro. Su aplicación principal es la producción de vapor en una central térmica  A  c )&!)$'(!+.'' %(!+ Su superficie reflectora presenta una geometría & paraboloide de revolución. Su aplicación principal es la producción de vapor en una central térmica. âc

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  â Æ c !0%)%&%-) Generalmente son de sección rectangular y su medida standard es de 100x200x15 cm. Su interior contiene una placa con un recubrimiento selectivo que absorbe los rayos calentando Aire. Constructivamente consta de un marco perimetral, un vidrio protector que deja pasar los rayos produciendo el efecto invernadero, en su interior una placa negra generalmente rugosa de superficie y con dos orificios: uno inferior de entrada y otro superior de salida del aire. Al dorso una aislación. Es estanco e impermeable. La Placa perforada al recibir la Radiación Solar, se calienta y cede ese Calor al Aire que circula por el Colector. Los rendimiento de los Colectores, llegan a un 85 / 90 % de entrega de Radiación al Aire.

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En el Colector, la salida superior y la inferior deben conectarse al ambiente a través de conductos. El aire del colector al calentarse asciende y sale por el conducto superior al ambiente y asimismo el aire del ambiente a menor temperatura ingresa a la parte inferior del

colector

para

calentarse produciendo

así,

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TERMOSIFON. El sistema funciona durante el día siempre que reciba la Radiación Solar. Durante la noche es conveniente tener un Dumper para cerrar el circuito debido a que e cielo puede invertirse y así enfriar el ambiente. En los de circuito por CIRCULACION FORZADA, tienen el agregado de un ventilador. A estos sistemas se les agrega controladores (termómetros y termostatos), para que a cuando el colector llegó a una temperatura el ventilador se encienda ó sino también cuando la temperatura del ambiente es baja, ó, corte cuando es más de la deseada el ventilador. Fig. 2.2.

Fig. 2.2. Funcionamiento del colector solar.

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Æ>c c Generalmente los ventiladores de Colectores de hogar son de baja potencia, pudiendo funcionar con Paneles Solares Eléctricos. 4c

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 c Un captador o absorbedor de calor.  c Una caja de material aislante térmico, con doble vidrio para conseguir efecto invernadero sobre el absorbedor, con una entrada de aire frío inferior y una salida superior para el aire caliente. c Un ventilador (opcional) que facilita la transferencia de calor al aire del interior de la vivienda, y que puede estar alimentado por unos pequeños paneles solares.

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 La radiación solar se mide en forma directa utilizando instrumentos que reciben el nombre de radiómetros y en forma indirecta mediante modelos matemáticos de estimación que correlacionan la radiación con el brillo solar. Los radiómetros solares como los piranómetros o solarímetros y los pirheliómetros, según sus características pueden servir para medir la radiación solar incidente global (directa más difusa), la directa (procedente del rayo solar), la difusa, la neta y el brillo solar. AÆc

 

 A Æ Æ c !0%)%&%-) Es el instrumento más usado en la medición de la radiación solar. Mide la radiación semiesférica directa y difusa (global) que se mide sobre una superficie horizontal en un ángulo de 180 grados, obtenida a través de la diferencia de calentamiento de dos sectores pintados alternativamente de blanco y negro en un pequeño disco plano. Cuando el aparato es expuesto a la radiación solar, los sectores negros se vuelven más cálidos que los blancos. Esta diferencia de temperatura se puede detectar electrónicamente generándose un voltaje eléctrico proporcional a la radiación solar incidente. En el piranómetro tiene instalado una cúpula de vidrio óptico transparente que protege el detector, permite la transmisión isotrópica del componente solar y sirve para filtrar la radiación entre las longitudes de onda que oscilan aproximadamente entre 280 y 2.800 nm. Un piranómetro acondicionado con una banda o disco parasol, que suprime la radiación directa, puede medir la radiación difusa. Fig. 3.1.

Fig. 3.1. Piranómetro. c c

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Es importante disponer de elementos que paren o activen la instalación en función de la presencia o ausencia de la radiación solar sobre los colectores y de la temperatura del aire en el interior de la vivienda. De esta manera se evita hacer funcionar el aerocirculador en momentos que no hay Sol o seguir forzando aire caliente en momentos en que la temperatura en el interior del edificio y en los elementos acumuladores ya es la requerida. Los elementos de regulación son similares a los empleados en las instalaciones térmicas de agua y de aire convencionales y constan básicamente de unos sensores térmicos que estén en los interiores de la vivienda y de un termostato diferencial que activa o paraliza el aerogenerador en función de la información recibida desde los sensores. âÆc

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Control y Elementos de Automatización (CEA) fue creada en el año de 2001 en la ciudad de Torreón, Coahuila (México) con la finalidad de ofrecer soluciones a las necesidades de automatización de la industria. En las instalaciones y proyecto que se realizan en el aula talles, han estudiado elementos manuales (interruptores, etc.) y elementos automáticos (programador cíclico). De alguna manera se podemos programar (memorizar en un dispositivo las instrucciones de lo que tiene que hacer cada elemento de nuestro mecanismo y ejecutar esas órdenes). Los dispositivos que realizan esta función son los autómatas programables y los ordenadores. La automatización permite la eliminación total o parcial de la intervención del hombre. â Æ Æ c (!)'(&"! !"!)$(!&)$  Tenemos que distinguir los diferentes elementos que componen el circuito de control. Por un lacio tenemos + .!%06%&+ (! !)$'(', son los captadores que tienen por objeto captar la información que el ordenador necesita para conocer el estado de la máquina, a partir de estos datos de entrada, el programa toma las decisiones referentes a las próximas actuaciones de la máquina, las entradas están constituidas por (fotocélula, c c

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Æ6c c sensor de temperatura, interruptor, finales de carrera, etc.) mecanismos que proporcionan la información necesaria al la 2)%('((!&)$ , el ordenador, autómata programable, para activar o desactivar los .!%06%&+ (! +' %(', elementos finales o actuadores, (motor, lámpara, relé, electroválvulas, etc.) â Æ  c '&)$ '(' Es el elemento que se va a encargar de adaptar la señal proporcionada por los periféricos de entrada y salida, para que pueda ser interpretada y procesada por un ordenador. En nuestro caso, a la controladora van a ir conectados los periféricos de entrada y periféricos de salida, y a su vez la controladora ira conectada al puerto serie del ordenador COM1 oCOM2. Mediante un programa específico (en nuestro caso 3ASIC) se escribirán todas las órdenes que deben recibir los periféricos de salida, según los datos recibidos & los periféricos de entrada. âc

    

Estos elementos se utilizan en todo tipo de proceso que requiera indicación y/o control de la variable de temperatura, básicamente se encuentran dos tipos de sensores; Termocuplas y Termoresistencias (RTD). Fig. 4.1

Fig. 4.1. Sensor de temperatura.

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El $!"-"!$ es un instrumento de medición de temperatura. Desde su invención ha evolucionado hasta llegar a los termómetros electrónicos digitales. Inicialmente se fabricaron aprovechando el fenómeno de la dilatación, por lo que se prefería el uso de materiales con elevado coeficiente de dilatación, de modo que, al aumentas la temperatura, su estiramiento era fácilmente visible. El metal base que se utilizaba en este tipo de termómetros ha sido el mercurio, encerrado en un tubo de vidrio que incorporaba una escala graduada. ââc

  

Un microcontrolador es un circuito integrado o chip que incluye en su interior las tres unidades funcionales de una computadora: CPU, Memoria y Unidades de E/S. Son diseñados para disminuir el costo económico y el consumo de energía de un sistema en particular. Por eso el tamaño de la CPU, la cantidad de memoria y los periféricos incluidos dependerán de la aplicación. El control de un electrodoméstico sencillo como una batidora, utilizará un procesador muy pequeño (4 u 8 bit) por que sustituirá a un autómata finito. âoc

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3ASIC es un lenguaje de programación que originalmente fue desarrollado como una herramienta de enseñanza. 3ASIC es el acrónimo de 3eginners AJI-purpose Symbolic Instruction Code; por correspondencia con Thomas E. Kurtz. (código de instrucciones simbólicas de propósito general para principiantes) y está ligado al nombre de un trabajo sin publicar del coinventor del lenguaje.

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El primer paso para la elaboración de un proyecto técnico, es la Evaluación de Impacto Ambiental que es aplicada a todo proyecto individual para tomar en consideración todos los daños que se puedan estar dando al medio ambiente y así para dar una solución retrospectiva a la situación. Es por ello que he tomado en consideración, realizar el análisis del impacto ambiental que puede provocar el ³Diseño y evaluación térmica de un prototipo de colector solar calentador de aire de placa plana perforada para calefacción residencial´. La cual no provoca ninguna, debido a que, este tema se refiere, al uso eficiente de energías alternativas; en la cual se quiere reducir la dependencia de combustibles fósiles, es por ello que queremos explorar todas las soluciones posibles, sean medidas de ahorro, normativas constructivas. El uso de colectores de aire representa un sencillo y eficaz apoyo a la calefacción, que es precisamente donde se produce el mayor consumo energético de los hogares.

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'$!%' !+"6$(+;$6&)%&'+(!$''3  '$!%' !+

c Computador Portátil, Impresora, Plotter. c Papel 3ond c Cámara digital LG. c Fuentes bibliográficas y virtuales de consulta, sobre ³DISEÑO Y EVALUACIÓN TERMICA DE UN PROTOTIPO DE COLECTOR SOLAR CALENTADOR DE AIRE DE PLACA PERFORADA PARA CALEFACCIÓN RESIDENCIAL´. c Conocimientos aportados por parte del director y del asesor de tesis. c Guía de desarrollo de proyectos de investigación y tesis del Área de Energía las Industria y Recursos Naturales no Renovables de la Universidad Nacional de Loja. c Piranómetro, Sensor de temperatura, Termómetro digital, Microcontroladores, Programa 3asic. c Materiales de Escritorio c Calculadora c Flexómetro. c Esmeril c Torno c Fresadora. c Soldadora eléctrica MIG.

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Dentro de los métodos generales de la presente investigación tomare encuenta: El º  , se ocupa ante todo, de resolver el problema de generalizar aquello que ya se conoce en forma particular. También aplicare el º   , el cual es un proceso que va desde lo general a lo particular. También hare uso del º     , refiriéndose a las condiciones necesarias para el ³DISEÑO Y EVALUACIÓN TERMICA DE UN PROTOTIPO DE COLECTOR SOLAR CALENTADOR DE AIRE DE PLACA PLANA PERFORADA PARA CALEFACCIÓN RESIDENCIAL, PARA EL AEIRNNR.´ Este método será base de la interpretación de la información recogida de forma coherente, para la exposición de los resultados del proyecto. El º  º º, lo utilizare para la aplicación de fórmulas que permitirán evidenciar de manera clara y objetiva los cálculos a realizar. c

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c Consulta sistemática, de información relativa al ³DISEÑO Y EVALUACIÓN TERMICA DE UN PROTOTIPO DE COLECTOR SOLAR CALENTADOR DE AIRE

DE

PLACA

PLANA

PERFORADA

PARA

CALEFACCIÓN

RESIDENCIAL, EN EL AEIRNNR´. c Lectura comprensiva sobre colectores solares de aire de placa plana perforada. c El estudio analítico sobre colectores solares de aire de placa plana perforada. c Observación y Comparación de sistemas, de las características de los colectores solares de aire de placa plana perforada. c Redacción técnica de un informe del diseño y evaluación térmica de todo elsistema. c Elaboración de planos de referencia para su construcción. c Adquisición de materia prima. c Mecanizado de materiales y montaje sistemático de los elementos. c Soldadura de elementos. c c

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   Recopilación de información Determinar la radiación solar en la ciudad de Loja. Establecer el esquema general del prototipo. Seleccionar el material del prototipo, para obtener unos buenos parámetros constructivos. Dimensionar el prototipo del colector segundo los materiales existentes en el mercado. Establecer la cantidad de energía necesaria para la calefacción de una familia tipo Adquirir y ensamblar los materiales necesarios que conforman el prototipo. Monitorear el funcionamiento del prototipo. Determinar el rendimiento del prototipo del colector solar Comparar con los datos obtenidos experimentalmente con los obtenidos analíticamente. Elaborar un diagrama sobre el sistema de control automático en el prototipo Adquirir los elementos de control automático. Determinar la posición adecuada de los elementos de control. Evaluar la funcionalidad de los elementos de control automático. Elaboración del documento final para tesis de grado y copias Disertación final de tesis de grado. Imprevistos  

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Solar,

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c c

[en

línea],

c

A c c COLECTORES

SOLARES

PARA

AIRE

CALIENTE.

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c c

c

A  Æ= c

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Æ= Æ c  7      9    9 1    9 c R opil r

y

infor ión oltor

 P f lt d onoii nto , r f r nt  

Si t  ti r r



d ol r

:

  9

c Con

l



ropil ión

it ti ión infor ión

r

ol tor

d

y



obtndr

 yor

onoiinto

t it .



 

r

1.c

ol r

2.c

 lnt dor d ir d pl 

3.c

pl n prfor d .

 lnt dor d

pl n un obr

oltor

 

Coltor Sol r

lo

d

prfor d

c Rviión 3ibliogr fi

ir d pl  pl n p rfor d .

d

pl n prfor d .

pl 

d

d

oltor ol r  lnt dor d

 l nt dor

     

 lnt dor d ir d pl 

ir

ol r

ipo d Coltor Coltor

Sol r ir d pl 

pl n prfor d 3.1.c

Prinipio

d

Funion into 3.2.c 3.3.c

lnto Contitutivo . M tri l

pr

l

ontruión d oltor. 3.4.c

Dinion into

oltor.

d

Ap ×   × 9 1    × 9

 P  

c C lul r y Dinion r un prototipo d oltor ol r  lnt dor d ir, d pl  pl n prfor d , dtin do p r  lf ión ridni l, n un f ili tipo d l iud d d Poj .

×   × 9   P prfor d . 1    × 9   c Contruir un prototipo d oltor ol r d pl  pl n prfor d , b  d n l diño d  rg n ri , p r  lf ión ridni l, n un f ili tipo d l iud d d Poj .

uni d proput  rfrnt oltor  lnt dor d ir on pl  pl n prfor d . : ×   × 9



c l diño dl prototipo d oltor  lnt dor d ir d pl  pl n prfor d , prit t blr un it d  lf ión fiint.

     



c Diño d Coltor C lnt dor d Air d Pl  Pl n Prfor d . c Coltor ol r.

 

 

c Coltor Sol r  lnt dor d ir d pl  pl n prfor d . c lnto Contitutivo. c M tri l d Contruión c R di ión Sol r n l iud d d Poj . c r nfrni d  lor. c P rdid  d nrgí . c C lulo d l nrgí n ri p r  lf t r un bint pífio.

inxitni d un it d  lf ión, n l qu intrvng un oltor d ir d pl  pl n : ×   × 9



c Mdi nt l ontruión dl prototipo d oltor  logr obtnr l  ntid d d nrgí útil, p r l  lf ión, d  un bint dtrin do.

     



c Coltor ol r. c qu   ign d Coltor C lnt dor  Air d Pl  Pl n Prfor d .

  c c c c

 

lnto Contitutivo. r nfrni d  lor. M tri l d ontruión. Dinion into dl oltor ol r d pl  pl n prfor d c 3 l n nrg tio.

AA

×   × 9  P r l iplnt ión d it  d  lf ión on oltor ol r ,  poo onidr d l  ntid d d nrgí utili d n l it . 1    × 9

 

c Úv lu r l funion lid d y l rndiinto t rio dl prototipo oltor ol r  lnt dor d ir on pl  pl n prfor d .

×   × 9 1    × 9



c Con l v lu ión dl prototipo  logr dtrin r l fiini dl it d  lf ión.

     



c Rviión 3ibliogrfi r d r nfrni d C lor .

c Coltor Sol r.

 

 

c c c c c

r nfrni d  lor. Conduión Convión R di ión Únrgí n ri pr  lf t r un bint pífio. c R di ión Sol r n l iud d d Poj . c 3 l n Únrg tio

 P f lt d un proo uto ti do, no prit provh r, fiintnt l nrgí .  

c ¬iñ r  iplnt r un it d ontrol utotio qu prit rgul r l  ntid d d ir  lint rqurido. 

: ×   × 9

: ×   × 9



c R li ndo l diño  iplnt ión d un it d ontrol  jor l proo n utión.

     



c Úlnto d Auto ti ión y Control. c Progr  3 i. c rótro digit l. c Snor d tpr tur .

 

 

c Snor d pr tur . c rótro ¬igit l. c Miroontrol dor

A  Æ=  c  7  ×      1    1    × 9       

 Ropil r y Sit ti r infor ión r d oltor ol r  l nt dor d ir d pl  pl n prfor d . :

   9

 ×    × ×   

c Rolt r



c 01-03-2010

 c 12-03-2010

$ 50.00

infor ión n

infor ión n Intrnt c Conult r ¬ont pi li do n t t .

×   c ¬ounto digit l dl

Pibro c Rolt r

  

c M todo

c 15-03-2010

c 26-03-2010

Cintífio

ti n S lin 

c M todo ¬dutivo c M todo Indutivo

$ 50.00

r oltor

ol r  lnt dor d ir d pl 

c 29-03-2010

c 02-04-2010

$ 0.00

pl n prfor d .

A 1    × 9  C lul r y ¬inion r un prototipo d oltor ol r  lnt dor d ir, d pl  pl n prfor d , dtin do p r  lf ión ridni l, n un f ili tipo, d l iud d d Poj .  :            9  ×    × ×     ×      c ¬trin r l R di ión ol r n l iud d d Poj . c Út blr l qu gnr l dl prototipo. c Slion r l  tri l dl prototipo, pr obtnr uno buno p rtro ontrutivo. c ¬inion r l  prototipo dl oltor gundo lo  tri l xitnt n l r do. c Út blr l  ntid d d nrgí n ri p r l  lf ión d un f ili tipo.

c M todo Cintífio

c 05-04-2010

c 30-04-2010

c M todo Indutivo

c 03-05-2010

c 28-05-2010

c M todo ¬dutivo

c 31-05-2010

c 11-06-2010

c 14-06-2010

c 16-07-2010

$ 0.00

c 19-07-2010

c 13-08-2010 

$ 0.00

ti n S lin 

$ 0.00 $ 0.00

ti n S lin 

$ 50.00

c M todo M ttio

c ¬ounto digit l r d l r di ión ol r n Poj . c ¬i gr  dl prototipo c ¬ounto digit l rfrnt lo  tri l fiint c ¬ounto digit l dl prototipo. c ¬ounto digit l d nrgí n ri p r l  lf ión d un f ili tipo.

A

1    × 9   Contruir un prototipo d oltor ol r  lnt dor d ir d pl  pl n prfor d , b  d n l diño d  rg n ri , p r  lf ión ridni l, n un f ili tipo d l iud d d Poj . :            9  ×    × ×        ×   c Adquirir y n bl r lo  tri l n rio qu onfor n l prototipo.

c 16-08-2010

c M todo Cintífio 

c 15-10-2010

$ 1500.00

ti n S lin 

c Prototipo dl oltor ol r, d urdo l diño proputo.

A

1    × 9 pl n prfor d .       

  Úv lu r l funion lid d y l rndiinto t rio dl prototipo d oltor ol r  lnt dor d ir on pl 

   9

c Monitor r l funion int o dl prototipo. c ¬trin r l rndiinto dl prototipo dl oltor ol r c Cop r r on lo d to obtnido xprint l nt on lo obtnido n líti nt.

c M todo Cintífio

: 





c 18-10-2010

c 19-11-2010

c 22-11-2010

c 11-12-2010

$ 0.00

$0.00

c M todo Indutivo c M todo ¬dutivo

 ×    × ×  

ti n S lin  c 13-12-2010

c 14-01-2011

$0.00

   ×   c ¬ounto ¬igit l obr l funion int o dl prototipo. c ¬ounto digit l rfrnt l rndiinto dl prototipo. c ¬ounto ¬igit l rfrnt l orrto diño dl prototipo.

A

1    × 9        c Úl bor r un di gr  obr l it d ontrol utotio n l prototipo c Adquirir lo lnto d ontrol utotio. c ¬trin r l poiión du d d lo lnto d ontrol. c Úv lu r l funion lid d d lo lnto d ontrol utotio.

 ¬iñ r  iplnt r un it d ontrol utotio qu prit rgul r l  ntid d d ir  lint rqurido . :       9  ×    × ×   ×     

c M todo Cintífio c M todo Indutivo c M todo ¬dutivo

c 17-01-2011

c 28-01-2011

c 31-01-2011

c 11-02-2011

c 21-02-2011

c 18-03-2011

c 21-03-2011

c 01-04-2011

$ 0.00

$ 500.00 ti n S lin 

c ¬i gr  dl it d ontrol utotio n l prototipo. c Úlnto ontrol utotio.

d

$ 0.00

c Prototipo dl oltor ol r.

$ 0.00

c ¬ounto ¬igit l d funion into d lo lnto d ontrol utotio.

A

Æ= A c  7        ?

  

:

     

c ¬ounto digit l r dl oltor ol r  lnt dor d ir d pl  pl n prfor d . c ¬ounto digit l r d l r di ión ol r n Poj . c ¬i gr  dl prototipo. c ¬ounto digit l rfrnt lo  tri l fiint. c ¬ounto digit l dl prototipo. c ¬ounto digit l d nrgí n ri p r l  lf ión d un f ili tipo. c Prototipo dl oltor ol r, d urdo l diño proputo.

c 02-04-2010



c c c c c

30-04-2010 28-05-2010 11-06-2010 16-07-2010 13-08-2010



c 15-10-2010



â

c ¬ounto ¬igit l obr l funion into dl prototipo . c ¬ounto digit l rfrnt l rndiinto dl prototipo. c ¬ounto ¬igit l rfrnt l orrto diño dl prototipo .

c 19-11-2010 c 11-12-2010 c 14-01-2011



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A

¬i gr  dl it d ontrol utotio n l prototipo. Úlnto d ontrol utotio. Prototipo dl oltor ol r. ¬ounto ¬igit l d funion into d lo lnto d ontrol utotio.

28-01-2011 11-02-2011 18-03-2011 01-04-2011

â c c Æ= â c [email protected]!"'+ %','"'+(!&!++. ')+0$+!$&

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