UNIVERSIDAD MAYOR, REAL Y PONTIFICIA DE SAN FRANCISCO XAVIER DE CHUQUISACAFACULTAD DE TECNOLOGIA

MATERIA:Transmisin De CalorSIGLA:MEC - 251TEMA:Calentador Sol

UNIVERSITARIOS:Avalos Ojeda Julio CesarIlafaya Coronado Luis MiguelRuiz Perez Limber Osmar

DOCENTE: MSC. Ing. Franklin Torres

Sucre Bolivia2 /20131) Fundamentacin terica.-1.1 Calentador de agua solarCada da son ms comunes los calentadores de agua, funcionan aprovechando la energa calorfica procedente del sol y consisten bsicamente en hacer circular el agua de un recipiente-almacn a travs de un conducto de gran rea colocado lo ms perpendicularmente posible a los rayos del sol y cuya superficie sea de color negro mate para lograr el mayor calentamiento.

La circulacin del agua puede natural aprovechando la diferencia de peso entre el agua caliente y fra para producir la circulacin.

En el conducto inclinado dotado de una superficie negra mate inciden los rayos del sol y calientan el agua interior, este calentamiento reduce el peso especfico del agua hacindose ms ligera, esta ligereza hace que tienda a subir por el conducto por lo que se establece una corriente natural en el sentido de las flechas rojas. La circulacin continua del agua terminar calentando todo el tanque.

La misma razn del cambio del peso del agua por el calor hace que la ms fra se mantenga abajo y la ms caliente arriba dentro del tanque, por eso es importante que la salida del agua al calentador sea por la parte baja del tanque y el retorno por una parte ms alta, lo mismo sucede con las entradas y salidas de agua de consumo.La parte del conducto que constituye el calentador en s, se construye con la mayor rea posible (en forma de lmina hueca) y se coloca con un ngulo de inclinacin tal que se obtenga la mayor absorcin de calor.En la prctica hay muchas variantes diferentes en cuanto al diseo y materiales utilizados pero todos se basan en el mismo principio.El calentador mostrado en el esquema es del tipo de iluminacin directa es decir, los rayos solares inciden directamente en la superficie a calentar la que a su vez conduce el calor al agua. Este modo de calentamiento es el ms utilizado por su simplicidad y bajo costo pero tiene el inconveniente de que en el mejor de los casos la temperatura del agua solo puede alcanzar moderados valores ( unos 75-80 grados centgrados), lo que resulta suficiente para las aplicaciones domsticas de agua caliente para el bao y la limpieza en el hogar. 1.2 Principios bsicos de la fsica de un calentador solar:

El aire y el agua son malos conductores del calor, sin embargo lo absorben fcilmente; esto es: cuando estn en contacto con una superficie ms caliente o ms fra slo cambia de temperatura la superficie cercana a donde esta vara, por ejemplo: los refrigeradores comerciales que tienen dos vidrios en planos paralelos, dejando un espacio de aire entre ellos evitando que el fro salga. O aquellos que estn en los supermercados abiertos en la parte superior aprovechando que el aire fro siempre est en las superficies ms bajas.

Principio de conveccin: Tanto el aire como el agua absorben el calor por contacto pero cualquiera de ellos debe estar en movimiento para transmitir la temperatura, como en el caso de los intercambiadores de calor, o los refrigeradores actuales que cuentan con un ventilador para mantener el fro.Utilizando la conveccin en un calentador solar la temperatura mxima del que he obtenido a la salida de un colector es de 65C

TRANSMISIN DE CALOR POR CONVECCIN

TRANSFERENCIA DE CALOR POR RADIACINEs la transferencia de calor por medio de ondas electromagnticas. No se requiere de un medio para su propagacin. La energa irradiada se mueve a la velocidad de la luz. El calor irradiado por el Sol se puede intercambiar entre la superficie solar y la superficie de la Tierra sin calentar el espacio de transicin.

Cuando un cuerpo est ms caliente que su entorno pierde calor hasta que su temperatura se equilibra con la de su entorno, este proceso de prdida de calor se puede producir por tres tipos de procesos: conduccin, conveccin y radiacin trmica. De hecho la emisin de radiacin puede ser el proceso dominante para cuerpos relativamente aislados del entorno o para muy altas temperaturas. As un cuerpo muy caliente como norma general emitir gran cantidad de ondas electromagnticas

2.- TABLA DE DIRECCIONES Y ANGULOS.-TABLA DE DETERMINACION DE PENDIENTES A GRADOSPENDIENTE EN %INCLINACION EN GRADOS

52.9

105.7

158.5

2011.3

2514.0

3016.7

3519.3

4021.8

4524.2

5026.6

5528.8

6031.0

6533.0

7035.0

7536.9

8038.7

8540.4

9042.0

9543.5

10045.0

3.- PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO.- 3.1 Principio de funcionamiento.

Este tipo de Calentadores Solares de termosifn por gravedad trabajan bajo el principio de conveccin para calentar el volumen de agua almacenado en el termo tanque; el agua caliente pesa menos que el agua fra, por lo tanto, cuando el agua gana calor en el Tubo Colector, sube hasta el termotanque y el agua fra baja hasta el rea de los Tubos Colectores, manteniendo el mismo volumen, y as permanecer en movimiento por el principio de conveccin mientras siga ganando calor del Sol. Cuando cae la noche, el termotanque, que se encuentra aislado del medio ambiente mediante bolas de hojas de papel peridico, revista, cuadernos viejos, etc. (simulando la espuma de pliuretano), mantiene el agua a temperatura hasta por 2 das.

3.2 Mecanismos de transferencia de energa.

El calor puede transferirse de tres formas: por conduccin, porconvecciny porradiacin. La conduccin es la transferencia de calor a travs de un objeto slido: es lo que hace que el asa de un atizador se caliente aunque slo la punta est en el fuego. La conveccin transfiere calor por el intercambio de molculas fras y calientes: es la causa de que el agua de una tetera se caliente uniformemente aunque slo su parte inferior est en contacto con la llama. La radiacin es la transferencia de calor por radiacin electromagntica (generalmente infrarroja): es el principal mecanismo por el que un fuego calienta la habitacin.

4.- MEMORIAS DE CLCULOrea del colectorA = Largo * AnchoA = 63,457 cm * 21,5 cmA = 1364.32 cm2Volumen del colector:V = Largo * Ancho * EspesorV = 63,457 cm * 21,5 cm * 1cmV = 1364.32 cm3Volumen del tanqueVt = Largo T * Ancho T * Alto T Vt = 21.5cm * 21.5cm * 31.5 cmVt = 14560.875 cm3

Transferencia de calor por radiacin.

A = rea (m2)

Q rad = 5.67E-8 * 0.1364 * (90 + 273) ^4Q rad = 134.2839 W

Tabla de seguimiento de clculo

5.- CONCLUSIONESCONCLUSIONES.- (AVILA AVENDAO CARLOS) De los ensayos iniciales, se puede afirmar que el sistema solar para calentamiento de agua alcanza las condiciones de temperatura requeridas para ser usada en el consumo domstico de manera medianamente eficiente, e igualmente permite conservarla durante las noches y periodos de poca radiacin.

En la simulacin el agua en el tanque tarda un intervalo de tiempo parallegar a la temperatura deseada esto se debe a que el rea del tanque no es tan grande y para llegar a una mejor simulacin y a un mejor funcionamiento quizs podamos aumentar el rea del tanque y del colector

CONCLUSION.- (YANAJE JANCO DAVID SAUL)Despus de haber realizado la modificacin al calentador solar y hacer la simulacin correspondiente en el tanque del calentador se observ claramente que hay un aumento de temperatura y que el principio de conveccin se cumple porque la temperatura ms alta se mantiene arriba (40 oC), y la temperatura ms baja se mantiene en la parte inferior del tanque (24.8228 oC).El equipo de calentador solar es una muy buena opcin para conocer el uso de energas limpias o energas alternativas y los conceptos de conveccin y radiacin natural. Terminada la correccin de los planos y la simulacin en el calentador se puede proceder a la construccin de esteCONCLUSION.- (LOAYSA CARRILLO VEIMAR HENRY)

El calentador solar nos permite el calentamiento del agua llegando a temperaturas indicadas para ser usadas. Tambin nos permite para el ahorro de energa elctrica

El agua en el tanque tarda un intervalo de tiempo para llegar a la temperatura indicada esto se debe a que el rea del tanque no es tan grande y para llegar a una mejor simulacin y a un mejor funcionamiento,

CONCLUSION GENERAL.-

Acabado el proyecto del calentador solar, correccin de planos, terminada la simulacin y terminada la investigacin acerca de conveccin y radiacin se puede proceder a la construccin del mismo.Este calentador es muy til en el rea rural y en el rea urbana como un elemento fundamental para el ahorro de energa elctrica. Tambin en este proyecto aprendimos el uso de programas de simulacin que es el simulation multiphysics y el ansys 14.0(Este ultimo fue muy complicado intentar simularlo) es por eso que lo realizamos con el simulation multiphysics.

Ya en el mbito de la materia de transferencia de calor podemos decir que el poder contar con el material de equipos de conveccin natural nos da un panorama ms grande del alcance y la utilidad de estos equipos dentro de una poblacin de escasos recursos, ms aun en las zonas rurales.Esta materia nos hizo notar que no se necesita grandes equipos para hacer algo, sino un poco de ingenio y buena voluntad.