Diseño de un calentador solar en base a sistemas térmicos de baja temperatura para el calentamiento de agua sanitaria a 28 usuarios del colegio Andrés Avelino Cáceres, Provincia de Pasco

Abstract

En la presente investigación se desarrolló el diseño de un calentador solar aprovechando la energía solar del lugar a través de equipos térmicos de baja temperatura como el colector solar con el fin de que los usuarios del colegio Andrés Avelino Cáceres tengan acceso a agua caliente sanitaria en el momento de realizar su aseo personal ante un clima adverso como son las heladas. Así mismo, esta investigación propuso una solución para el calentamiento de agua sanitaria en una zona que no cuenta con un beneficio térmico debido a los climas adversos que cuentan esos lugares. Además, se dio a conocer las ventajas que cuentan los calentadores solares de tubos al vacío respecto a otros tipos de calentadores solares. Por otro lado, la metodología de la investigación fue de tipo tecnológico, de nivel aplicada, con enfoque cuantitativo y de diseño no experimental. Así mismo la muestra estuvo conformada por el calentador solar de tubos al vacío. La técnica utilizada para la recolección de datos fue documental, como instrumentos se utilizaron las páginas web de la Comisión Europea y SENAMHI, normas peruanas como RNE y NTP, normas españolas como RITE y CTE, libros y manuales sobre Energía Solar Térmica; además, se utilizó la técnica empírica y como instrumento se tuvo a la ficha de registro de datos de campo. Se cumplió con el objetivo de diseñar un calentador solar, validado por el software Autodesk Inventor con un análisis de esfuerzo y factor de seguridad respecto a la estructura del soporte del calentador solar y el software Ansys Fluent Meshing con un análisis computacional respecto a los cálculos térmicos realizados en la presente investigación. Como resultados finales se tuvieron factores de seguridad de 1.53, 1.85 y 1.64 para 5°, 15° y 30° respectivamente en el soporte estructural del calentador solar con un dimensionamiento del termotanque de diámetro interno de 470 mm, una longitud interna de 1160 mm cuyo material fue acero inoxidable con un espesor de 0.4 mm y material aislante de espuma de poliuretano con un espesor de 1½”, una cantidad 11 tubos al vacío termo sifónicos de 58 mm de diámetro externo y una longitud de 1800 mm para el colector solar; además, la orientación del calentador solar fue de 20° NE y los ángulos de inclinación a variar es de 5°, 15° y 30°. Por otro lado, la simulación en el software Ansys Fluent Meshing mostró que la temperatura de agua en la salida del termotanque fue de 40.02 °C.