DISEÑO PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA SOLAR TÉRMICO

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UNIVERSIDAD DE TALCA

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA CIVIL INDUSTRIAL

TALLER DE ENERGÍAS RENOVABLES

DISEÑO PARA LA IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA SOLAR TÉRMICO

AUTORES:

Raquel Araya Beltrán

Catalina Barrientos Vargas

Marta Leal Guerrero

Karen Pavez Acevedo

Manuel Silva Rodríguez

Catalina Silvestre Ponce

PROFESOR: Carlos Torres Fuchslocher

SECCIÓN: B

CURICÓ - CHILE

JULIO DE 2017

1. Problemática 

Diseñe y ejecute una instalación solar térmica para una pequeña lechería ubicada en el sector el Radal (Región del Maule). La lechería cuenta con 10 vacas. Debe considerarse un sistema alternativo que aporte la fracción no solar del consumo de agua caliente.

a) Perfil de consumo

El consumo de agua caliente en una lechería principalmente es necesario en los siguientes procesos:

• Agua lavado equipo de ordeña: corresponden a una mezcla de agua limpia, y cantidades bajas de detergentes y desinfectantes utilizados para el lavado del equipo de ordeña y restos de leche
• Agua lavado estanque de leche: se utiliza una mezcla de agua limpia, detergentes y desinfectantes para retirar los restos de leche del estanque. Para este proceso se recomienda utilizar agua equivalente al 1% de la capacidad del estanque por cada fase de lavado.
• Agua lavado de pisos: se utiliza agua limpia para la limpieza de pisos y construcciones de la sala de ordeña e instalaciones anexas, como patios de estabulación o alimentación. El agua utilizada en este proceso representa un porcentaje importante del consumo total, la cantidad necesaria depende de la presión aplicada, el tipo de manguera y se puede reducir si se complementa con el uso de raspadores en seco antes de la limpieza.
• Agua lavado de ubres: se utiliza agua limpia mediante mangueras y pistones ubicados en el pozo de ordeña. La cantidad de agua a utilizar depende de cómo lleguen las ubres de la vaca al proceso, generalmente en invierno se utiliza mayor cantidad debido al barro, también influye la presión utilizada en el lavado y el factor humano, dado por la costumbre o habilidad del ordeñador.

Según los datos de la Tabla 1 y considerando que la lechería posee 10 vacas, esta tendría una demanda media de 408 litros de agua caliente al día. Cabe destacar que no todas las actividades son realizadas de forma simultánea, por lo que podría existir producción y consumo a la vez.

Tabla 1: Cantidad de agua utilizada en predios lecheros

Fuente (Salazar, 2003)

b) Datos del explorador solar de la Universidad de Chile

De los datos obtenidos del explorador solar se puede observar que el sector el Radal está ubicado en la región del Maule a una latitud de 35,43° y a una altura de 1.691 metros sobre el nivel del mar, la radiación global anual es de 5,26 (kWh/m2/día), en relación a la información meteorológica este sector presenta una frecuencia de nubes del 17% y una temperatura ambiental de 7°C. En la Ilustración 1 se puede observar el mapa con la ubicación del sector.

Ilustración 1: Ubicación sector el Radal

[pic 3]Fuente: Explorador solar

c) Especificación del sistema alternativo de calentamiento de agua (tipo y capacidad)

Para el sistema alternativo de calentamiento de agua se considera una resistencia de 0,3kW en el estanque.

d) Inclinación y fracción solar

Los colectores solares deben ser instalados de manera que aprovechen al máximo la radiación solar disponible. Se considera como la orientación óptima el norte geográfico y la inclinación óptima en relación al plano horizontal, dependiendo del período de utilización (Ministerio de Vivienda y Urbanismo, 2014).  

• Demanda constante anual: la latitud geográfica
• Demanda preferente en invierno: la latitud geográfica + 10°
• Demanda preferente en verano: la latitud geográfica – 10°

En este caso, se prioriza que en los meses de invierno exista una buena generación de agua caliente para cumplir con la demanda diaria, como la latitud del sector el Radal es de 35,43° el ángulo de inclinación para los colectores solares debería ser de 45,43° aproximadamente.

La fracción solar corresponde a la porción de agua caliente sanitaria (ACS) que será calentada por el sol, el resto proviene del sistema auxiliar, para la simulación en el programa se utiliza una fracción solar de 70%.

e) Diseño del sistema: modelación computacional y planos[pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8]

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