Diseño de un sistema solar de calentamiento de agua para fines de lavado de lana

Abstract

El uso de la energía solar en el Perú se conoce desde tiempos remotos, en múltiples formas, pero sin mayores fundamentos teóricos. Calentadores de agua mediante energía solar se utilizaban ya en Arequipa hace más de treinta años. Pero es a partir del año 1975 cuando se inician los primeros estudios para el aprovechamiento racional de la energía solar; primero el ITINTEC y luego diversos grupos de investigación, e instituciones. El Perú por su ubicación geográfica presenta regiones con altos niveles de radiación solar, destacando entre ellos la zona Sur (Arequipa, Puno, Cusco, etc.), la Sierra Central, la Costa Norte e lea, con aproximadamente 5,800 W/m día. Estas características hacen más interesante aún la aplicación de la energía solar por su posibilidad de usar en procesos industriales. El objetivo del presente trabajo es justamente mostrar los avances logrados durante el diseño de un sistema solar de calentamiento de agua para lavado de lana en una empresa textil, ubicado en la ciudad de Arequipa. En el primer capítulo se hace una somera descripción del trabajo realizado en este campo por los diversos grupos e instituciones - participantes. Se plantean las diferencias existentes entre sistemas domésticos y los sistemas industriales; por último, se describen algunos tipos y configuraciones de sistemas solares para calentamiento de agua. En el segundo capítulo se presenta cuatro métodos que analizan el problema de la distribución uniforme de un flujo a través de tubos paralelos. Se aplica el método aplicado en esta oportunidad que describe el fenómeno de la distribución del flujo y presión en sistemas expuestos poruña serie de tubos paralelos unidos a un cabezal común. Se plantean las ecuaciones matemáticas que gobiernan el fenómeno; las cuales se basan en el hecho de reemplazar cada rejilla individual por una resistencia al flujo distribuida entre los cabezales, permitiendo una solución analítica general de la distribución del flujo y presión. En el tercer capítulo se analizan cada uno de los parámetros - que influyen en la distribución de presiones según el método utiliza^ do a fin de determinar las diversas alternativas posibles para el diseño de la unidad modular y del sistema o panel de colectores. Se obtienen gráficos que nos permiten definir el número máximo de rejillas que pueden ser conectadas en paralelo en un banco de colectora. El cuarto capítulo describe el fenómeno de la transferencia de calor en colectores solares para calentamiento de agua, además se presentan los criterios utilizados en el diseño de una unidad ^du - lar de colector solar para sistemas de gran capacidad, describiéndose los materiales utilizados. Se obtiene el plano de diseño respectivo. El quinto capítulo trata del proyecto de un sistema solar de - calentamiento de agua para lavado de lana en una fábrica textil. Se describe la metodología seguida en el proyecto, teniendo en cuenta - aspectos térmicos, de dimensionamiento y el arreglo más adecuado del panel de colectores.