Producción de agua caliente, metodo f-chart




Tarea Nº2
Heliotecnia

Integrantes: Fernando Frías Reyes 2704624-k
Joaquín Zúñiga Ibáñez 2704045-4
Profesor: Ignacio Mir F.
Fecha entrega: 22/10/2012


Introducción
Dentro de los colectores solares que sirven para aprovechar la radiación emitida por el sol, se encuentran los sistemas de agua caliente sanitaria (ACS). Con estos colectores se podrá recoger laenergía radiada por el sol para transformarla en energía térmica.
En este informe se realizaran los cálculos para estimar el diseño de este tipo de colector, para una empresa situada en la localidad de Zapallar, la cual debe suministrar agua caliente (40°C) para 65 trabajadores. Dado esos cálculos se podrán estimar la demanda de energía radiada por el sol en Zapallar y con esto podremos conocerlos factores de fracción solar para cada mes y el anual.
Luego se desarrollara el cálculo para el área optima del colector, terminando con el periodo de amortización y la tasa de retorno sobre la inversión. Estos indicadores nos dirán que tan viable es el proyecto económicamente para la empresa.


OBJETIVOS:

Calcular la demanda energética para el calentamiento del agua.

Obtener losfactores solares utilizando el método f-chart.

Calcular el área óptima de los colectores.

Definir el ahorro que se realizará implementando el sistema.













Desarrollo
La localidad a realizar el diseño será Zapallar.
1) Demanda mensual de cada uno de los meses, de energía requerida. [MJ]
La demanda mensual está dada por:

Donde, E es igual a la demanda de energía mensualy P son las pérdidas térmicas, considerando un 15% de pérdidas.


Según el enunciado, el caudal de cada ducha será de 12 con un total de 65 trabajadores que se ducharán 5 minutos diarios, por lo tanto el consumo diario será de 3900 . El Cp del agua es 4,18 , la temperatura de consumo según requerimiento es de 40°C y la temperatura de red se encuentra tabulada en la Guía de Diseño deInstalaciones Solares ACS.
Zapallar
Tº agua de red [C]
Consumo [lt/dia]
Tº caliente
E [kj/día]
Pérdidas [kj/día]
L [MJ]
enero
20,10
3900,00
40,00
324409,80
48661,47
11565,21
febrero
18,60
3900,00
40,00
348862,80
52329,42
11233,38
marzo
18,60
3900,00
40,00
348862,80
52329,42
12436,96
abril
16,60
3900,00
40,00
381466,80
57220,02
13160,60
mayo
15,10
3900,00
40,00405919,80
60887,97
14471,04
junio
14,10
3900,00
40,00
422221,80
63333,27
14566,65
julio
13,60
3900,00
40,00
430372,80
64555,92
15342,79
agosto
14,60
3900,00
40,00
414070,80
62110,62
14761,62
septiembre
15,60
3900,00
40,00
397768,80
59665,32
13723,02
octubre
17,10
3900,00
40,00
373315,80
55997,37
13308,71
noviembre
18,40
3900,00
40,00
352123,20
52818,4812148,25
diciembre
18,50
3900,00
40,00
350493,00
52573,95
12495,08

Para conseguir la demanda mensual de energía en [MJ] fue necesario multiplicar por el número de días de cada mes y dividirlo por 1000 para cambiar de kJ a MJ.

2) Factor solar anual y para cada mes del año.
Para encontrar el valor del factor solar, es necesario utilizar el método f-chart. Este método depende de los valoresadimensionales X e Y, donde X es la relación entre la energía total perdida respecto de la demanda e Y relaciona la cantidad de energía absorbida con la demanda de energía.



Donde:
= Factor de remoción de calor
= Coeficiente Global de transferencia de Calor [W/mt²°C]
= Factor de ajusto por HX
= Temperatura de referencia igual a 100°C
= Temperatura media ambiente [°C]
= Factor deremoción de calor
= Factor de absorción de normal
= Factor de ajuste por HX
= Ajuste Del valor promedio de absorción respecto del valor normal.
= Promedio mensual de insolación en el plano del colector [Mj/m²]
N= número de días al mes
= Área del colector [m²]
L= Demanda térmica en el periodo de tiempo analizado [J]
Por lo tanto el factor solar para el periodo a analizar queda dado...