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• Patricio Jauriat

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FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA MECÁNICA

“DISEÑO Y CONSTRUCCION DE BANCO DE ENSAYO DE COLECTOR SOLAR DE PLACA PLANA”

Alumno: Maximiliano Jorge Artal Dalenz Carrera: Ingeniería de Ejecución Mecánica Profesor Guía: Hugo Cayo Vilca

ANTOFAGASTA, 18 DE ABRIL 2012

ÍNDICE. 1. INTRODUCCIÓN................................................................................................3 2. OBJETIVOS....................................................................................................... 5 2.1. Objetivo General:......................................................................................5 2.2. Objetivos Específicos:...............................................................................5 . Limitaciones y alcances:................................................................................6 3. METODOLOGÍA.................................................................................................7 4. PLAN DE TRABAJO.........................................................................................9 5. REVISIÓN BIBLIOGRAFICA ..............................................................................10

Universidad de Antofagasta – Departamento de Ingeniería Mecánica,

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1. INTRODUCCIÓN Es predecible que las fuentes energéticas basadas en petróleo, gas natural y carbón se agoten en un futuro próximo. Por otra parte, es claro que el desarrollo industrial y socioeconómico de un país depende fuertemente de la solución de su problemática energética. Por esta razón, varias alternativas en energías renovables han comenzado a surgir, pretendiendo responder a la demanda de estas. Una de estas energías renovables es la Energía Solar, esta energía es garantizada para muchos años. Este recurso es fuente de vida y origen es uno de los recursos más necesario para nuestra existencia, la cual podemos aprovechar de forma racional la luz que continuamente nos emite sobre el planeta. Uno de los medios aprovechar la energía del sol, son los colectores solares; los cuales sirven para convertir la radiación del sol en energía térmica. Los colectores solares son dispositivos diseñados para captar la radiación solar transformándola en energía térmica y así elevar la temperatura de un fluido lo que esto nos facilita calentar agua para posterior aprovechamiento a nivel domestico, comercial y industrial. En función de la temperatura que puede alcanzar el fluido, los podemos dividir en dos grandes grupos; •

Los de concentración: son aquellos que necesitan enfocar la energía dispersa para llegar a temperaturas superiores a los 100150°C.

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•

Los colectores planos: son dispositivos más simples que nos permiten obtener energía calórica de baja temperatura promedio de 100°C

En el presente trabajo se realizara el montaje de tres tipos de colectores solares, tales como de placa plana, tubo al vacio y haet pipe, donde el banco de ensayo estará orientado a el diseño de estructura de montaje de colectores y a la especificación de componentes principales del banco, como la instrumentación, válvulas, bombas de circulación, piping y de sistema de sensores de temperatura, etc. Dando énfasis a las pruebas de desempeño térmico de colectores solares de placa plana en base a normativa internacional española vigente UNE-EN 12975-1 UNE-EN 12975-2. Donde estará ubicado en los alrededores del departamento de mecánica, aprovechando la radiación natural del sol.

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2. OBJETIVOS

2.1. Objetivo General: El objetivo general es de diseñar y construir un banco de ensayo de colectores solares, en este caso Placa plana, tubos al vacio y de Heat pipe, todo esto para

agua caliente, basada en la normativa española Sistemas solares

Térmicos y componentes; Métodos de ensayo. Norma europea UNE-EN 12975-1 UNE-EN 12975-2.

2.2. Objetivos Específicos: •

Implementar procedimientos de ensayos con respecto a normativa señalada.

•

Realizar un análisis de la ubicación del banco de ensayo en las dependencias del Departamento de Mecánica, de acuerdo a las condiciones de sombra y movimiento solar (azimut).

•

Diseñar y fabricar estructura de montajes para los diferentes colectores solares y este pueda varias el ángulo de inclinación de estos, con respecto al sol.

•

Especificar estructura de montaje de colectores y componentes principales del

banco.

Entre

estos

pueden

ser

soportes,

válvulas,

bombas,

instrumentación, etc.

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. Limitaciones y alcances: •

De acuerdo a la normativa europea EN 12975-1 y 2: el banco de ensayo estará orientado a pruebas de colectores solares planos; tanto como de Eficiencia térmica de colector

•

El diseño y la fabricación de estructura y montajes de colectores solares, constara con ingeniera básica, quiere decir, no un estudio estructural de resistencia de estas estructuras y de diseño.

•

El banco ensayo, estará orientado posteriormente a pruebas de desempeño térmico de los colectores y no pruebas de calificación.

•

El contenido del trabajo, solo se basara en la norma europea EN 12975-1 y 2:2006

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3. METODOLOGÍA. Se señalara los procedimientos más importantes de trabajo para desarrollar el estudio y construcción del banco de ensayo. Su metodología consistirá en los siguientes ítems; •

ESTUDIO DE COLECTORES: Se realizara estudio de tipo de colectores que se analizaran posteriormente para las pruebas necesarias.

•

ESTUDIO DE PRUEBAS A REALIZAR: Se definirá la norma a usar para las pruebas de colectores solares respecto a la escogida. Posterior a esto, se escogerá basado en la norma el o los ensayos más adecuado para los tipos de colectores, donde se analizara los dispositivo para poder realizar estas pruebas, tanto como los sensores, bombas, válvulas, fiting y controladores etc.

•

FABRICACION DEL DISEÑO DE ESTRUCTURA: Con el programa Solidworks, se diseño las estructuras de los colectores y el sistema hidráulico. Para posteriormente buscar el lugar y el área física necesaria para las instalaciones del banco de ensayo de los colectores solares.

•

ESTUDIO DE SOMBRA: Posterior a

de escoger la ubicación de los

colectores, se realizara estudio de sombra del Departamento de Mecánica de la Universidad de Antofagasta para escoger la ubicación exacta de los colectores para que las sombras no afecten a las pruebas de ensayos.

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•

MONTAGE DE SISTEMA COLECTOR SOLARES: Finalmente se realizara el montaje de los componentes y accesorios de los siguientes sistemas;

o Montaje de estructura de colectores solares o Montaje de colectores solares o Montaje de cañerías o Montaje de bomba o Montaje de sensores de temperatura o Montaje de controladores

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4. PLAN DE TRABAJO

Lo más adecuado por el tiempo ya trabajado en el montaje de sistema de colectores para el departamento, es hacer término de la información escrita en no más de tres meses. N °

Actividades

Mes 1

Mes 2

Mes 3 1 1 1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2

Mes 4 1 1 1 1 3 4 5 6

1 2 3 4 5 6

Recopilación e información Antecedentes generales Estudio y desarrollo teórico Trabajo en terreno (montaje) Primer avance Desarrollo experimental Planos constructivos colector 7 solar 8 Análisis de resultados 9 Segundo avance 1 0 Discusiones 1 1 Presentación de tesis

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5. REVISIÓN BIBLIOGRAFICA • Energía solar: aplicaciones e ingeniería / Pedro Sarmiento M.4a ed. (2008). •

Thermodynamics. An Engineering Approach Thermodynamic / Yunus A. Cengel y Michael A. Boles (2009).

•

Instalaciones de Energía Solar Térmica: Pliego de Condiciones Técnicas de Instalaciones de Baja Temperatura”, Instituto para la Diversificacion y Ahorro de la Energía (IDAE), España, 2002.

•

En base a normativa

internacional

española vigente UNE-EN 12975-1

UNE-EN 12975-2.

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