INGENIERO INDUSTRIAL

Instituto Politécnico Nacional
Estudio Mecánico y Termohidráulico de un Calentador Solar
para uso Residencial

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA
MECÁNICA Y ELÉCTRICA
UNIDAD AZCAPOTZALCO

Estudio Mecánico y Termohidráulico de un
Calentador Solar para uso Residencial

Hernández Reyes Juan Manuel
Boleta: 2006360572

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Estudio Mecánico y Termohidráulicode un Calentador Solar
para uso Residencial

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Índice.

Pág.

Introducción.

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Objetivo.

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Justificación.

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Capítulo 1. Antecedentes y generalidades de la energía solar.
1.1. Movimiento relativo entre el Sol y la Tierra.
1.2. Representación grafica de laposición solar.
1.3. La radiación solar.
1.3.1. Análisis físico.
1.3.2. Irradiación e irradiancia solar.
1.4. Coordenadas.
1.4.1. Latitud y longitud.
1.4.2. Declinación solar.
1.4.3. Coordenadas solares.
1.4.4. Coordenadas relativas.
1.5. Antecedentes de la energía solar.
1.6. Energía solar.
1.6.1. Limitaciones técnicas y graficas.

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19Capítulo 2. Composición y características de los calentadores
solares.
2.1. Principio de operación.
2.1.1. Temperatura de operación.
2.1.2. Eficiencia térmica.
2.2. Tipos de calentadores solares.
2.2.1. Partes básicas
2.2.2. Calentadores solares con colectores de
tecnología de placa plana.
2.2.3. Calentadores solares industriales de placa
plana.
2.2.4. Calentadores solares de tubo devacío.
2.3. Funcionamiento de un calentador solar de agua.
2.3.1. Tubo de vacío.
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2.3.2. Termotanque.
2.4. Comportamiento hidráulico de un colector plano.

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2.4.1. Circulación natural del agua en el calentador
solar.2.4.2. Simetría constructiva.
2.4.3. Efecto del tipo de conexión.
2.4.4. Distribución de flujos.
2.5. Colector solar parabólico o de concentración.
2.6. Beneficios de un calentador solar.
2.7. El ahorro de un calentador solar.
2.8. Elección de un calentador solar apropiado.

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Capítulo 3. Ingeniería básica.
3.1. Principios de transferencia de calor.
3.1.1.Calor.
3.1.2. Conducción de calor.
3.1.3. Flujo de calor atreves de la pared de una
tubería.
3.1.4. Convección.
3.1.5. Radiación.
3.1.6. Emisividad y absortividad.
3.1.6. Efecto invernadero.
3.2. Mecánica de fluidos.
3.2.1. Definición de fluido.
3.2.2. Presión manométrica, atmosférica y absoluta.
3.2.3. Presión de vapor.
3.2.4. Densidad.
3.2.5. Peso especifico.
3.2.6. Gravedadespecifica.
3.2.7. Viscosidad dinámica.
3.2.8. Viscosidad cinemática.
3.2.9. Rugosidad relativa.
3.2.10. Ecuación de continuidad.
3.2.11. Perdidas primarias.
3.2.12. Perdidas secundarias.
3.2.13. Factor de fricción.
3.2.14. Numero de Reynolds.
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3.2.15. Flujo laminar y turbulento.
3.2.16. Perdida por fricción en el flujo laminar.
3.2.17. Perdida por fricción en el flujo turbulento.
3.3. Diseño Mecánico.
3.3.1. Proceso del diseño.
3.3.2. Vigas.
3.3.3. Esfuerzos combinados.
3.3.4. Circulo de Mohr.
3.3.5. Esfuerzos por temperaturas.
3.3.6. Esfuerzo por presión interna.57
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Capítulo 4. Memoria de cálculo y planos de un calentador solar.
4.1. Consideraciones de diseño.
4.1.1. Determinación de las dimensiones del radiador.
4.1.2. Dimensiones de la caja.
4.1.3. Dimensiones del termotanque.
4.1.4. Dimensiones de parábolas concentradoras.
4.1.5. Ubicación del colector.
4.2. Memoria de Cálculos.
4.2.1. Cálculo de...