Prototipo:
Calentador Casero con botellas de plástico
En la
actualidad la contaminación del medio ambiente por medio del gas LP es un
problema que ha ido aumentando con el paso de los años, actualmente en el 2018
se han buscado las principales causas de que este tipo de gas contamine a
grandes escalas, sin embargo, no solo hay una razón, al contrario, hay muchas
es por ello que analizaremos este tema.
Dadas
estas circunstancias se desarrollara la aplicación del prototipo para disminuir
los niveles de contaminación del medio ambiente causados por el gas LP ya que
si no el problema anteriormente planteado aumentará.
Hipótesis
Al
desarrollado un sistema en el cual por medio de materia prima de fácil acceso
se puede diseñar un calentador solar que cumpla con los datos técnicos para el
calentamiento de fluidos de manera efectiva respecto a su tamaño escala al
realizar las pruebas requeridas.
Parametros
PRINCIPIO
DEL TERMOFISIÓN.
Se tiene
un panel solar lleno con agua fría. Como el Sol calienta el colector, el agua
en el interior comienza a aumentar su temperatura, por lo que disminuye su peso
específico, se dilata, se torna más ligera y tiende a subir hacia la parte más
alta del tanque. El agua fría, más pesada, queda en la parte baja del colector,
donde se calienta, comienza el proceso y comienza su trayecto hacia la parte
superior del tanque, y así, sucesivamente. VOLUMEN:
Para
calcular el volumen del tanque del calentador solar ocupamos la fórmula
V = πr2 x
h, lo que nos dio como resultado es lo siguiente:
Diámetro:
32.7cm
Radio:
16.35 cm
Altura
sin tapa: 53π cm
V = r2 x h
v= π (16.35)^2 x (53cm)
v= 44510.37531cm3
DETERMINACIÓN DE LA POTENCIA SOLAR
Para que pueda estimar la temperatura del agua para cada sistema veremos
unos elementos de física Para variar la temperatura de un litro de agua (= 1Kg)
un grado centígrado se necesita una Caloría, es decir: 1KCal = 1 ltr x 1°C de
diferencia en temperatura. La relación entre el KW y la Caloría (Cal) está dado
por la expresión: 1KWh = 860 Cal Esta relación es importante porque una manera
de conocer la energía diaria que recibirá el calentador solar, es conocer el
valor del día solar promedio, el que está dado en KW/m2 por día
Si el día solar promedio es de 5 horas ello significa que el colector ha
recibido una energía de 5KWh/m2, o 4.300 Cal/m2. En la práctica la eficiencia
del sistema por los materiales utilizados de es del 80% (0,8) de manera que la
energía será cercana a 3.440 Cal/m2.
De la fórmula dada anteriormente se deduce:
Diferencia de temperatura (°C) =
Número de Cal / Número de litro s Si asumimos que el tanque de reserva tiene 50
litros, el incremento en temperatura será de 34,4°C. Si la temperatura mínima
en el tanque al comenzar el calentamiento se estima en unos 20°C, el agua puede
llegar a 54,4°C.
Día soleado
HORARIO
|
TEMPERATURA INICIAL °C
|
Temperatura de salida °C
|
|
7:00-8:00
|
22
|
50,4
|
5
|
9:00-10:00
|
23
|
53.2
|
25
|
11:00-12:00
|
24
|
52,2
|
35
|
1:00-2:00
|
25
|
54,3
|
50
|
Día nublado
HORARIO
|
TEMPERATURA INICIAL °C
|
Temperatura de salida °C
|
Agua extraída en L
|
7:00-8:00
|
15
|
34
|
5
|
9:00-10:00
|
18.5
|
34
|
25
|
11:00-12:00
|
20
|
35
|
35
|
|
21
|
41
|
50
|
Conclusión
En este trabajo se estudió la importancia de los
calentadores de agua caseros para uso doméstico, donde se comprobó la
contribución de éstos en la generación de contaminantes. Se diseñó una
alternativa eficiente y amigable con el medioambiente, con la cual se propone
la reducción de gas LP y el aprovechamiento de fuentes de energías renovables.
El prototipo de colector solar es
funcional y eficiente en comparación con los colectores solares que existen
actualmente en el mercado.
Mediante las pruebas realizadas al calentador solar se
obtuvieron las siguientes conclusiones:
• El uso de
calentadores resulta más eficiente que los tradicionales
• La
cantidad de radiación durante un día soleado es bastante uniforme, por lo
tanto, la cantidad de energía aprovechable es constante.
• Que a
pesar de tener días nublados, se pueden obtener temperaturas adecuadas para el
consumo humano.
• Que el
mejor aprovechamiento de la energía solar es durante la cénit del sol.
• El
calentador solar puede ser aplicado en cualquier parte de México debido a su
ubicación geográfica.
En cuanto al análisis de costos para la fabricación del
calentador solar se obtuvieron las siguientes conclusiones:
• Se puede
diseñar un calentador de agua económicamente viable que resulte rentable.
• Trabajar
con botellas de pet es una buena opción por su calidad y tiempo de vida, además
de ser un material maleable con el equipo adecuado.
• La
rentabilidad de construir un calentador solar es buena, ya que al invertir en
un calentador solar, no se tiene que reinvertir en su mantenimiento.
Como conclusión general se puede afirmar que el colector
solar casero es una forma eficiente y ecológica de calentar el agua para uso
doméstico. Además se puede asegurar que al adquirir un colector solar es una
inversión rentable a corto y largo plazo, ya que se genera un ahorro casi
inmediato en la economía familiar.
Pudiéndose aplicar en
cualquier parte de México y con un poco de apoyo se podría ser utilizado en
comunidades rurales, ya que no requiere de instalaciones sofisticadas