Fenomenos Reporte Calentador





Calentador solar
Objetivo:
Elaborar un dispositivo que produzca energía a térmica a partir de energía solar por medio de materiales con una conductividad térmica alta logrando así que el agua se caliente por convección.
Introducción:

Mecanismos de transferencia de calor:
Siempre que existe un gradiente de temperaturas en un sistema o siempre que dos cuerpos con diferentes temperaturasse ponen en contacto, se transfiere energía. Este proceso se conoce como transferencia de calor. Desde el punto de vista de la Ingeniería, el problema es determinar, dada una diferencia de temperatura, cuánto calor se transfiere. En ese sentido, se reconocen tres modos distintos de transferencia de calor: conducción, convección y radiación. En los tres procesos la temperatura del sistema es unavariable que depende tanto de la posición como del tiempo T(r,t) y por lo tanto un análisis matemático de esos procesos involucra ecuaciones diferenciales de varias variables.




Conducción:
Es el paso de la energía calorífica a las moléculas adyacentes mediante la transferencia de energía vibratoria o el movimiento de los electrones libres sin que se aprecie un movimiento observable departículas.
La conducción es la transferencia de calor, por medio de la excitación molecular en el interior del material, sin ningún tipo de movimiento entre los objetos. Si un extremo de una barra de metal está a una temperatura más alta, entonces se transferirá energía hacia el extremo más frío, debido a las colisiones de partículas de alta velocidad con las más lentas, produciéndose una transferencianeta de energía hacia estas últimas.
En una transferencia entre dos superficies planas, como la pérdida de calor a través de las paredes de una casa, la tasa de transferencia de calor por conducción se emplea la siguiente formula




= calor trasferido en el tiempo =



= conductividad térmica de la barrera


A = área


= temperatura


= grosor de la barrera

Convección:
Es la transferenciade calor desde un punto a otro dentro de un fluido por la mezcla de una porción de fluido con otra. En la convección natural, el movimiento es provocado por gradientes de densidad, causados por la temperatura y la gravedad. En la convección forzada el movimiento es producido por medios mecánicos.
La convección es la transferencia de calor por medio del movimiento de una masa fluida, tal como elaire o el agua. Cuando estos se calientan se mueven hacia fuera de la fuente de calor, transportando consigo la energía. La convección por encima de una superficie caliente ocurre porque, cuando se calienta el aire en contacto con la superficie, se expande, se hace menos denso, y se eleva (ver la ley de gas ideal). De igual manera, el agua caliente es menos densa que la fría y por tanto se eleva,originando corrientes de convección que transportan energía

Radiación:
Es la transferencia de energía calorífica entre dos cuerpos por medio de ondas electromagnéticas.
Las cuales se relacionan y por medio de la ley de Fourier puede obtenerse uno de los mecanismos en este caso sería la conductividad térmica:
La transmisión de calor por radiación consta de tres fenómenos:
absorción (α),reflexión (β) y transmisión (τ)
α + β +τ = 1; (absortividad, reflectividad y transmisividad)
Cuerpos opacos: α + β = 1

Funciones:

Un calentador solar de agua consta principalmente de tres partes: El colector solar plano, que se encarga de capturar la energía del sol y transferirla al agua; el termotanque, donde se almacena el agua caliente; y el sistema de tuberías por donde el agua circula. En lasciudades donde se alcanzan temperaturas muy bajas durante las noches, los calentadores deben estar provistos de un dispositivo que evite el congelamiento del agua al interior del colector solar plano.
El funcionamiento de un calentador solar de agua es muy sencillo: El colector solar plano se instala normalmente en el techo de la casa y orientado de tal manera que quede expuesto a la radiación...