Diseño de un sistema de calentamiento de agua mediante colectores solares para utilización en una clínica de Chiclayo

Abstract

La tesis presenta el diseño e implementación de una instalación de energía solar para generar agua caliente sanitaria en una clínica mediante la utilización de colectores solares. Se busca disminuir la dependencia de fuentes convencionales de energía de considerable impacto ambiental y reducir costos de operación y funcionamiento. La metodología se basa en calcular la energía necesaria para el calentamiento de agua, a una determinada temperatura de referencia, así como la disponibilidad de energía solar para satisfacer dicho requerimiento. En este contexto, es necesario señalar que la energía solar disponible se determinó según los datos climatológicos y que la materialización de la instalación solar depende de la incorporación de componentes específicos, que se seleccionan adecuadamente para garantizar la llegada del agua caliente sanitaria a la red hidráulica con las condiciones estipuladas. Según los datos de radiación y temperatura de la ciudad de Chiclayo, se requieren 24 colectores Wolf TopSon F3-1, debido a su alta eficiencia. Dado el espacio limitado disponible, se optó por dividirlo en tres conjuntos situados en ubicaciones distintas. Dos de estos conjuntos se encuentran en una de las áreas, mientras que el tercero se ubica en otro espacio. Cada grupo está compuesto por dos baterías conectadas en serie. En cada batería, se han dispuesto cuatro colectores que operan en paralelo. En los meses de abril y setiembre se taparán 2 colectores para evitar excesos de energía. Después de los colectores y en base a estos se dimensionó el resto de los elementos del circuito hidráulico, tales como el acumulador, el intercambiador, las tuberías, las bombas, los vasos de expansión y el sistema auxiliar. El sistema auxiliar es una caldera instantánea de GLP que tiene como finalidad activarse cuando la energía suministrada por la instalación solar sea deficiente. El proyecto presenta un impacto ambiental significativamente positivo. Se reduce la emisión de 𝐶𝑂2 anual en aproximadamente 8,164.67 kg. Esto demuestra un compromiso con la sostenibilidad y la reducción de la huella de carbono. En cuanto al presupuesto, considerando una tasa de interés de 4% el VAN es S/.17,561.75 y el TIR, 4.89%. El tiempo de retorno de 12 años y medio, y aunque es un período largo, se encuentra dentro de un rango razonable y confirma la viabilidad financiera del proyecto.