Diseño de sistemas de calentamiento de agua a escala industrial con aporte de energía solar

Abstract

El presente trabajo está orientado a mostrar las pautas necesarias para el diseño conceptual y el comportamiento térmico de sistemas solares de calentamiento de grandes masas de agua, así como sus posibilidades de uso en la industria, referido a una capacidad de 20 000 litros/día. El sistema presentado está compuesto por un sistema solar (constituido por un banco de colectores tipo rejilla y un tanque de almacenamiento de agua) y por un sistema auxiliar (convencional), que en conjunto suministran la energía necesaria para el calentamiento del agua. El trabajo es básicamente teórico y casi en su totalidad está orientado al sistema de calentamiento solar. Ha sido elaborado en base a informaciones bibliográficas de diversas fuentes, así como de trabajos teórico-experimentales realizados por ITINTEC y por el ex-Departamento de Energía y Mecánica de la Universidad Racional de Ingeniería. Los capítulos están organizados en una secuencia lógica, mostrando en el primer aspecto generales del balance energético en el mundo e indicando la justificación y objetivo del presente trabajo. En el capítulo II se describe en forma muy breve los diversos sistemas convencionales de calentamiento de agua; y en el capítulo III se presentan los sistemas de calentamiento de agua con energía solar, indicando los avances logrados en este campo tanto a nivel nacional cono mundial. En el capítulo IV se muestran las consideraciones necesarias para el diseño conceptual de sistemas solares de calentamiento de agua, haciendo primero una descripción. del sistema adoptado, y luego de acuerdo con una secuencia general de diseño se muestran paso a paso las relaciones necesarias para completar el dimensionamiento del sistema. Habiendo definido la secuencia de diseño en el capítulo anterior, en el capítulo V se aplica dicha secuencia al cálculo de un sistema de calentamiento de agua de 20000 litros diarios, que estaría ubicado en la ciudad de Arequipa. Posteriormente en el capítulo VI hacemos una evaluación económica del sistema diseñado, haciendo un análisis comparativo sobre el uso de sistemas de calentamiento solar y sistemas de calentamiento convencional. Espero que este modesto trabajo contribuya en algo a solucionar el grave problema energético por el une estarnos atravesando, utilizando a la energía solar corno fuente alternativa de energía para el calentamiento de agua en nuestro país a nivel industrial. Finalmente deseo expresar ni profunda gratitud a todas aquellas personas que de una u otra forma han contribuido a la finalización del presente trabajo y en forma especial al Ing. Rafael Espinoza Paredes asesor del presente trabajo por su constante apoyo y orientación durante el desarrollo de este.