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2 UNIVERSIDAD NACIONAL SAN AGUSTIN DE AREQUIPA FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y FORMALES ESCUELA PROFESIONAL DE FISICA DISEÑO, CONSTRUCCION Y ENSAYO DE UN COLECTOR SOLAR DE TUBOS COAXIALES DE VIDRIO Y COBRE PARA CALENTAMIENTO DE AGUA Verónica J. Pilco Mamani M. Sc. Juan Ernesto Palo Tejada, Pf. Dr. David G. Pacheco Salazar

3 MOTIVACIÓN Radiación solar en Arequipa: 1000W/m 2 en promedio. El precio de las termas solares no es accesible para la mayoría de la población que son los que tienen menores recursos económicos. Esta inquietud nos motiva a trabajar en una concepción un poco mas simple y aparentemente mas efectiva. Estos tubos presentan una simetría cilíndrica, formados por tres tubos concéntricos: uno exterior de vidrio, un segundo tubo de menor diámetro que el primero también de vidrio (fluorescentes descartados) y finalmente un tubo de cobre pintado de negro.

4 RADIACION SOLAR, PROPIEDADES TERMICAS Y OPTICAS DE LOS MATERIALES  Propiedades Térmicas: -Densidad -Calor especifico -Conductividad térmica -Difusividad térmica  Propiedades Opticas  Propiedades Opticas:  Reflectancia  Absortancia  Transmitancia

5 MODOS BASICOS DE TRANSFERENCIA DE CALOR  CONDUCCION:  CONDUCCION: Ley de Fourier  RADIACION:  RADIACION: Ley de Stefan Boltzman  CONVECCION  CONVECCION Ley de Newton.

6 COLECTOR SOLAR  El colector es concéntrico con dos cubiertas de vidrio que contiene un tubo de vidrio fluorescente descartado de diámetro: 3.5 cm., y 102 cm. de longitud, una segunda cubierta también de vidrio con 2.7 cm. de diámetro y longitud 102 cm.; y esta separada del primero por una distancia de 0.8 cm.; finalmente el tubo de cobre pintada con pintura anticorrosivo negro mate de 2.3 cm. de diámetro con una separación de 0.5 cm. de la segunda cubierta de vidrio; el colector esta conectado a un tanque de almacenamiento de 4 litros aislado térmicamente con 4 cm de lana de oveja El colector esta orientado hacia el norte con una inclinación de 16 .

7 RESULTADOS Y ANALISIS Tubo de Vidrio del Fluorescente Con Lámpara de Wolfranio  Transmitancia promedio de 88% en el Visible.  En el IR lejano es opaco.

8     La Radiación solar máxima es a las 11 a 11:30 a.m. RESULTADOS Y ANALISIS RESULTADOS Y ANALISIS Intensidad de Radiación Solar

9 RESULTADOS Y ANALISIS RESULTADOS Y ANALISIS Temperaturas en el Colector Para la evaluación del colector se han medido los siguientes parámetros: temperatura de entrada y salida del fluido del colector, temperatura del tanque y temperatura ambiente y Intensidad de Radiación Solar, los datos se han registrado durante 8 horas cada segundo el registro de datos se ha iniciado a las 8:03 horas del 07/11/08 hasta las 15:00 p.m. del mismo día. Se ha empleado el método de evaluación directa usando solamente los datos de temperatura de entrada (20.8 o C ) y salida del fluido del colector (56.0 o C ) además de la temperatura en el tanque (50 o C ). Aumento en la temperatura del agua en la salida del colector de aproximadamente 36 grados.

10 CONCLUSIONES  El vidrio a utilizar para nuestro prototipo de proyecto efectivamente es transparente para todos los colores de la luz (VIS), pero muy poco para la radiación la infrarroja lejana.  Resultados preliminares muestran un aumento aproximado de 36 o C en la temperatura del agua a la salida del colector.

11 BIBLIOGRAFIA  [1] Dr. Aníbal Valera P.” Energías Solar” Basica 1, UNI,1993.  [2] Muhammad Iqbal, AN INTRODUCTION TO SOLAR RADIATION, Academic Press,1983  [3] Duffie, J. A.Beckman,W.A.;”Solar Energy”, Elsevier, Vol.2, 1997  [4] Meinel, A. B.& Meinel M.P.; “Aplicaciones de la Energía Solar “,Editorial Reverte, S. A.,1982.  [5] Julián Szekely, ”Fenómenos de Flujo de Fluidos en procesamiento de Metales”,Primera Edición, Editorial LIMUSA, S.A.,1998  [6] J. M. Chasseriaux, “Conversión Térmica de la Radiación Solar “, Primera Edición, Librería Agropecuaria S.A., 1990.  [7] ] M.Necati Ozisik,”Transferencia de calor”Editorial Mc Graw-Hill Latinoamericana,S.A.,1997.  [8] ] Miguel Tinajeros Salcedo “Calentadores Solares Planos en la Ciudad de Arequipa” Tesis para optar el titulo de Licenciado en Física, Arequipa Perú, 2005.  [9] Jorge Gilbert Mamani,” mejoramiento de la eficiencia del colector solar para calentamiento de aire con paso en forma de U “, UNAS, Arequipa-Perú,2002.  [10] José Luis Cáceres Linares,”Construcción y Evaluación de un Colector Solar Focal Cilíndrico Parabólico”,UNSA, Arequipa- Perú, 1994  [11] II Seminario Nacional de Energía Solar (9-10-11-de sep.), La Paz, 1992  [12] Revista Peruana de Fisica, SOPERFI, Vol. III, N|° 2, Lima Perú, 1997.  [13] V Simposium Nacional de Estudiantes de Física, Arequipa, UNSA, 2001.

12 MUCHAS GRACIAS

13 Diseño para este prototipo para el futuro