Comparación energético-económica del sistema de obtención de agua caliente, con energía solar, en Chiclayo y Piura

Abstract

El objetivo de la tesis consiste en determinar cuantitativamente el potencial energético solar térmico de la ciudad de Chiclayo para la obtención de agua caliente sanitaria (ACS); teniendo como referencia a la ciudad de Piura, y haciendo una comparativa con esta. Se presenta el mismo caso de estudio y se asume una misma demanda de ACS en cada caso, para que los resultados dependan de las condiciones climatológicas de cada ciudad y no de los hábitos personales de sus habitantes. Se calculó, siguiendo la metodología de CENSOLAR, la demanda energética, el número de colectores, el rendimiento, la energía aprovechada por los colectores, el área de captación, y finalmente el porcentaje de aporte solar para cada ciudad con distintos modelos de colectores disponibles en el mercado (entre ellos planos y de tubos al vacío). Se hizo una comparativa, de las condiciones climatológicas de cada ciudad: la temperatura ambiental de Piura está, en promedio, 3°C en cada mes del año por encima que la de Chiclayo y los niveles de irradiación son, en promedio anual, 11.72% mayores en Piura. Por consiguiente, se evidenció una demanda energética para Piura de 8.3% menor que la necesaria en Chiclayo para el mismo caso de estudio. Adicionalmente, para cubrir la misma demanda de agua caliente sanitaria de este caso de estudio, en Piura se necesitan un 33.33% menos área de captación y número de colectores que en Chiclayo, lo que pone en evidencia el gran potencial de desarrollo de Piura para este tipo de aplicaciones; así como, la diferencia arquitectónica en cuanto al espacio necesario en futuras edificaciones. Se determinó, además, tras una evaluación técnica económica que no es necesario el uso de colectores de tubos al vacío en Chiclayo, pese a que estos consiguen una mejora en el rendimiento, en promedio, del 8% para esta ciudad. Posteriormente, se analizó la rentabilidad de la implementación del proyecto en cada ciudad: en Piura el valor actual neto es 7% mayor que en Chiclayo y la tasa interna de retorno (TIR) es 14% mayor. Es importante resaltar que, aun así, el proyecto es rentable en Chiclayo con un VAN de $19,326 y una TIR del 13%, con una tasa de referencia de inflación de los costes de energía anual del 5%. Tras esto, se diseñó del circuito hidráulico para ambos casos de estudio, dimensionando los elementos necesarios para el circuito primario como para el secundario: los cálculos de perdida de carga en las tuberías y accesorios de ambos circuitos y la potencia y selección de las bombas, el intercambiador de calor, la fuente energética auxiliar, entre otros. Finalmente, se realizó una simulación en software T*Sol 2021, exponiéndose las ventajas y desventajas del uso de esta metodología.