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Diseño y construcción de un colector tipo CPC para un módulo experimental de calentamiento de agua con energía solar

Prototipo de un colector tipo CPC aplicado al calentamiento de agua, con energía solar para un módulo experimental, que aproveche eficientemente la radiación solar de grande ángulo de aceptación, que elimina por completo la placa de absorción, reemplazándola por receptores cilíndricos con aletas (absorbedor) que vienen a ser los focos, que absorben todos los rayos solares luego de ser reflejados por los reflectores. Esto se logra recurriendo a la óptica de tipo CPC sin imagen, de foco lineal, dos dimensiones (2D). Los parámetros de diseño del colector tipo CPC, es la razón de Concentración y el ángulo de incidencia, que determinarán si el colector será estacionario(fijo, semifijo) o con seguimiento; y el parámetro más importante del análisis experimentales la eficiencia instantánea del colector tipo CPC, donde intervienen varios parámetros para su determinación. Los materiales para la construcción del colector tipo CPC han sido seleccionados según el diseño obtenido; y la estructura de soporte del colector, tablero de control, y tanque de almacenamiento, fueron seleccionados de acuerdo al área del colector y volumen del tanque de almacenamiento de agua. Las pruebas experimentales en convección natural (termosifon) se realizaron en el inicio del solsticio de invierno, día 21 de Junio, que se realizó la experiencia con circulación del fluido en paralelo en el circuito hidráulico del colector; y el día23 de junio, se realizó la experiencia con circulación del fluido en serie en el circuito hidráulico del colector, fechas en las cuales según los registros del recurso solar, nos indica que la incidencia de radiación solar es mínima y por lo tanto es la época más crítica del año. Para las experiencias serie y paralelo se adaptó al colector un juego de válvulas esféricas en ambos extremos, el área de captación del colector CPC es de1.23m2, con una inclinación de 45o, esta inclinación puede ser variable desde0o hasta45o, el volumen de agua en el tanque de almacenamiento es de 80lt. Y el volumen de agua en el colector más de las tuberías del circuito hidráulico exterior es de6.75lt.. En las experiencias realizadas se llegó a obtener temperaturas máximas de38oC en flujo Paralelo, y42oC en flujo en serie, estas temperaturas fueron medidos en el tanque de almacenamiento al finalizar la experiencia, así como también se tomo el registro de datos de la radiación solar global, velocidad del viento (instantánea, máxima y promedio), temperaturas de entrada, salida, del receptor, de la cubierta, del tanque, ambiente y como dato adicional se tomo también la humedad relativa, estos datos se tomaron en un tiempo de 9hr, para minimizar los errores, con un intervalo de tiempo de10 minutos, a partir de las8 : 00am hasta las5 : 00pm. Se realiza un análisis de regresión lineal, para el ajuste de curvas de la eficiencia instantánea, y así determinar la eficiencia instantánea máxima del colector CPC, flujo en paralelo (66.01%) y en flujo en serie 66.52%. Así mismo se realizan gráficas de temperaturas (T1, T2, T3, T4, T5,T6) Vs. radiación solar, y velocidad del viento.

Condori Yucra, ReynaldoFlores Melendez, Teddy Arturo ; Flores Melendez, Teddy Arturo ; Flores Melendez, Teddy Arturo - - Puno : Universidad Nacional del Altiplano. Facultad de Ingeniería Mecánica Eléctrica, Electrónica y Sistemas. Escuela Profesional de Ingeniería de Mecánica Eléctrica - 2005
Para Optar Título Profesional de Ingeniero Mecánico Electricista