Uso de la energía solar térmica para obtención de agua caliente en un centro turístico urbano en Piura

Abstract

La tesis tiene por objetivo seleccionar los componentes para la propuesta del diseño de un sistema solar térmico en la ciudad de Piura, usando colectores solares para abastecer de agua caliente a un centro turístico urbano, conformado por un área para alojamiento, restaurante, piscina y servicios higiénicos. Al mismo tiempo, se busca contribuir al uso y aprovechamiento de energías renovables, así como dar a conocer las ventajas de esta fuente de energía frente a otras. Considerando la metodología del Centro de Estudios de la Energía Solar (CENSOLAR), se han realizado los cálculos para determinar la demanda energética del centro turístico, el área de captación total necesaria y la cantidad de colectores solares a utilizar. Además, según las condiciones climatológicas, se evalúo la disponibilidad del recurso energético de la zona. De este modo, se determinó que, para abastecer la demanda de agua caliente sanitaria del centro turístico, son necesarios 95 colectores solares modelo TopSon F3-1, con un área de captación de 190 m2. Para el caso de la climatización de la piscina, no será necesario el uso de colectores solares, sino que basta con utilizar una manta térmica. Se realizó además la selección de las componentes del sistema hidráulico, tanto para el circuito primario como para el secundario. Se seleccionaron los vasos de expansión, se calcularon las pérdidas de carga en las tuberías para seleccionar las bombas, y se utilizó el área de captación para dimensionar los acumuladores e intercambiador de calor. Además, se optó por un sistema auxiliar, conformado por una caldera y un acumulador para cubrir la demanda energética del centro en los meses de déficit. Finalmente, se logró también determinar que el aporte solar para el centro turístico es del 92.39 %, el cual implica, en la misma medida, el ahorro energético y la reducción de emisiones de CO2. Se concluye que si bien cada colector solar presenta sus propias características, el rendimiento óptico y el coeficiente de pérdidas para un colector de alta eficiencia, ronda los valores de 80% y 3.5 respectivamente; además de presentar un área de 2m2. Tomando en cuenta estas consideraciones, el dato de la disponibilidad energética anual puede utilizarse para realizar un cálculo aproximado sobre cuál será el área de captación y el número de colectores a utilizar para un proyecto de ACS. De esta manera, para la ciudad de Piura, se puede obtener mediante colectores solares planos, inclinados 15° y orientados hacia el Ecuador, un aproximado de 3000 MJ/m2 (3 GJ/m2). El sistema de colectores solares del centro turístico presenta un aporte solar del 92.39 %. Este valor representa el porcentaje del ahorro económico y de la reducción de emisiones de CO2. Así, se halló que el ahorro anual es de S/.62 885.39, y se reduce en 32.4 t las emisiones anuales de CO2.