CALENTADOR SOLAR DE AGUA SOLAR WATER HEATER

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El uso de paneles solares es mucho más frecuente en el interior del país, ya que en algunos lugares no cuentan con corriente eléctrica las 24 horas del día, o simplemente no cuentan. Es por esto que deseamos integrar a su sistema de energía renovable un calentador de agua solar, que puedan usar como un calefactor casero y un reservorio de agua caliente para la higiene.

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- MARCO TEORICO

El Calefactor Solar.

El uso de agua caliente en las viviendas es una necesidad que representa un gasto importante para las familias. Para calentar el agua se utilizan diferentes combustibles de uso doméstico: gas LP, gas natural en red de distribución, leña o electricidad. Los precios del gas LP (en tanques) o en entrega a domicilio, y del gas natural están en escalada ascendente, lo que representa una carga importante para la economía familiar. En las regiones de clima templado es posible aprovechar la energía térmica solar para calentar agua. Actualmente, existen muchos modelos de calentadores de agua con energía solar, inclusive comerciales, cuyo precio puede ser superior a $ 7000.00 pesos. Sin embargo, es posible construir un calefactor solar de agua de bajo costo si se utiliza un diseño que elimine uno de los componentes tradicionales del sistema de calefacción solar: el termotanque de almacenamiento. Al eliminarlo se reduce la cantidad de agua caliente disponible al momento, pero se disminuye notablemente el costo.

6.1. Principio de funcionamiento.

El aprovechamiento de la energía que proporciona el sol para calentar el agua se logra utilizando dos fenómenos físicos:

a) Circulación del agua por efecto del calentamiento. Cuando el agua se calienta su densidad disminuye, por lo que ésta fluye hacia la parte superior de donde se encuentre almacenada, por ejemplo, si dejamos una cubeta llena de agua expuesta al sol, la temperatura del agua superficial será mayor que la temperatura del agua que está al fondo de la cubeta. Si aplicamos este principio correctamente podemos lograr una circulación de agua, o sea, crear un termosifón. Esto se explica por el fenómeno de convección.

b) Efecto Invernadero. Se incrementa el aprovechamiento de la energía solar si “atrapamos” esta energía en una caja cerrada cubierta con un vidrio transparente, creando el denominado efecto invernadero. Esto es debido a las características del vidrio, el cual es transparente a la radiación solar, pero opaca al de las emitidas por un cuerpo caliente.

6.2. Conceptos y Definiciones Básicas:

6.2.1. Recursos naturales:

Se denominan recursos naturales a aquellos bienes materiales y servicios que proporciona la naturaleza sin alteración por parte del ser humano; y que son valiosos para las sociedades humanas por contribuir a su bienestar y desarrollo de manera directa (materias primas, minerales, alimentos) o indirecta (servicios ecológicos).

6.2.2. Recursos naturales renovables:

Son aquellos que se regeneran y reponen con rapidez (flora, fauna el suelo para uso agrícola y el agua; que se usa en la industria minería agricultura, etc.)

6.2.3. Recursos naturales no renovables:

No se regeneran en corto tiempo (constituido por minerales metálicos y no metálicos principalmente).

6.2.4. Recursos energéticos alternativos:

Debido a los problemas que generan las energías convencionales, se están buscando otras alternativas.

Tienen en común:

- Son renovables, de bajo impacto ambiental y es de fácil acceso.

- Generan empleo local, aunque en comparación con las tradicionales los rendimientos energéticos son bajos.

- Energía solar:

La energía solar es la energía obtenida a partir del aprovechamiento de la radiación electromagnética procedente del Sol. La radiación solar que alcanza la Tierra ha sido aprovechada por el ser humano desde la Antigüedad, mediante diferentes tecnologías que han ido evolucionando con el tiempo desde su concepción.

En la actualidad, el calor y la luz del Sol puede aprovecharse por medio de captadores como células fotovoltaicas, helióstatos o colectores térmicos, que pueden transformarla en energía eléctrica o térmica.

- Temperatura:

Es la magnitud que indica que tan caliente o que tan frio esta un objeto respecto a cierta referencia.

- Calor:

Es un concepto que expresa la transferencia de energia interna (U) de un cuerpo a otro debido a una diferencia de temperatura.

Formas de transferencia de calor:

- Conducción:

Es el fenómeno consistente en la propagación de calor entre dos cuerpos o partes de un mismo cuerpo a diferente temperatura debido a la agitación térmica de las moléculas, no existiendo un desplazamiento real de estas.

- Convección:

Es la transmisión de calor por movimiento real de las moléculas de una sustancia. Este fenómeno sólo podrá producirse en fluidos en los que por movimiento natural (diferencia de densidades) o circulación forzada (con la ayuda de ventiladores, bombas, etc.) puedan las partículas desplazarse transportando el calor sin interrumpir la continuidad física del cuerpo.

- Radiación:

Es la transmisión de calor entre dos cuerpos los cuales, en un instante dado, tienen temperaturas distintas, sin que entre ellos exista contacto ni conexión por otro sólido conductor. Es una forma de emisión de ondas electromagnéticas (asociaciones de campos eléctricos y magnéticos que se propagan a la velocidad de la luz) que emana todo cuerpo que esté a mayor temperatura que el cero absoluto. El ejemplo perfecto de este fenómeno es el planeta Tierra. Los rayos solares atraviesan la atmósfera sin calentarla y se transforman en calor en el momento en que entran en contacto con la tierra.

- FUNDAMENTO