FÍSICA TÉRMICA DE UNA COCINA SOLAR DE PEQUEÑAS DIMENSIONES

Facultad de ingeniería

Departamento de ingeniería

Ingeniería civil industrial

[pic 1]

FÍSICA TÉRMICA

DE UNA COCINA SOLAR

 DE PEQUEÑAS DIMENSIONES

Integrantes:-Pedro Collao A.

                        -Alexander Rojas R.

      Profesor(a):-Ximena Espinoza O.

Transferencia de masa y calor

12 de marzo 2019

Valparaiso, Chile

INDICE

Introducción3

Objetivos5

Ecuaciones de la transferencia de calor en cada caso6

Material y método experimental7

Resolución de la ecuación de cambio8

Datos obtenidos y simulación analítica10

Conclusión12

Bibliografía13

INTRODUCCION

Las energías renovables son fuentes de energía limpia, inagotable y crecientemente competitiva. Se diferencian de los combustibles fósiles principalmente en su diversidad, abundancia y potencial de aprovechamiento en  cualquier parte del planeta, pero sobre todo en que no producen gases de efecto invernadero ni emisiones contaminantes. Además, sus costos han ido disminuyendo, mientras que la tendencia general de costos de los combustibles fósiles es la opuesta^[a]. A continuación mencionaremos algunas de las energías renovables que se tienen:

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Nuestra meta es utilizar una fuente de energía limpia e inagotable, que utiliza la radiación electromagnética proveniente del sol. La cantidad de energía solar que incide por unidad de área y tiempo (kWh / m2 al día) corresponde al principal criterio para seleccionar el lugar de ubicación de una planta solar. La zona norte de Chile posee la mayor incidencia solar del mundo, principalmente en el desierto de Atacama y zonas próximas.

   Ya comprendiendo los principios físicos básicos se realiza la construcción de una cocina solar, este experimento se llevó a cabo en la ciudad de Salta, Argentina con un clima semiárido y temperatura media de 20ºC. La sustancia experimental a utilizar es agua, logrando la ebullición después de dos horas y media, en donde se expuso la cocina al sol alrededor de las 10:30 am.

Cuando es expuesta a la radiación solar, responde a tres mecanismos para producir la cocción de un alimento que se reflejan en la siguiente figura:

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OBJETIVOS

Objetivos Generales

• Analizar ventajas en la utilización de energías renovables, para que sea accesible a gente que se encuentra en lugares remotos, con considerables riquezas energéticas limpias, seguras e inagotables.

Objetivos específicos

• Plantear una alternativa  de bajo costo y eficiente para cocinar en terrenos remotos
• y con una alta radiación.
• Presentar y comprender los mecanismos que permiten el funcionamiento de la cocina solar.
• Realizar una comparación entre el experimento que se realizó en un laboratorio y el realizado en terreno, utilizando para esta comparación los resultados obtenidos.

ECUACIONES DE LA TRANSFERENCIA DE CALOR EN CADA CASO

Con cada caso expuesto, se puede tener tres ecuaciones básicas para la descripción cuantitativa de la dinámica térmica de la temperatura del agua contenida en la olla:

1. La ecuación de balance de energía del cuerpo negro es:   

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1. Pérdida radiativa por la parte sombreada que no recibe radiación, resulta:

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Al no incluirse la pérdida convectiva, la temperatura del agua se incrementa respecto del caso anterior.

1. Reflexión o incidencia de radiación extra, se obtendrá: [pic 16]

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Material y método experimental

Para controlar mejor la experiencia, se realizó en laboratorio, contando con una lámpara incandescente de 1000W que simula la radiación solar. Si bien la calidad espectral de la lámpara incandescente no es similar a la solar, pero lo que se busca, es su respuesta térmica global a I, para valores solares totales similares a los medidos cerca del mediodía. Con un Varíac, se pudo variar la intensidad de radiación incidente sobre la tapa de la olla, desde 300W/ hasta 1000W/, a una distancia de 0,55cm, con radiación del orden de 1060W/. Se estima el error en la medición de la radiación en un 10%. Experiencias preliminares concluyen que mediante este método se logra hervir una cierta cantidad de agua cuando se presentan los tres efectos antes descriptos y la radiación es la necesaria para ello.[pic 18][pic 19][pic 20]

Mediante una termocupla de cobre-constantán se midió la temperatura del agua en el interior de la olla, se puso cuidado para impedir que pierda vapor de agua a través del orificio. Otra termocupla se usó para medir la temperatura del medio ambiente.

Las termocuplas se conectaron a un sistema de captación automática de datos, instalada a una PC. La frecuencia elegida para la toma de los datos fue de cinco minutos.

Resolución de la ecuación de cambio

Cuando se aporta la radiación con respaldo, se tiene que vale la ecuación (4). Despejando, se encuentra que la rapidez de aumento de la temperatura del agua es:

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