Proyecto Energético

Generación de Calor Mediante Energía Solar


Proyecto Gestión Energética II


Resumen Ejecutivo
Se pretende mantener tres piscinas para el cromado de piezas a cierta temperatura, específicamente 55°C. Para esto se utilizarán herramientas de transferencia de calor y otros conceptos aprendidos en Gestión Energética. Los conceptos claves son transferencia de calor por conducción,radiación, aislación, colectores solares, intercambiador y resistencia eléctrica.
Actualmente se mantiene la temperatura de las piscinas mediante una resistencia eléctrica, pero como se pretende disminuir el consumo eléctrico se implementará la utilización de energía solar.
Se comparará la opción de usar energía solar y únicamente la resistencia eléctrica cuando la primera no logre cubrir losrequerimientos, con la opción actual que sólo se utiliza las resistencias.
Posteriormente se realiza una evaluación energética y económica para poder tomar una decisión de inversión.
Como estas piscinas ya se encuentran construidas y funcionando con las resistencias eléctricas, se verá entonces exclusivamente el mantener la piscina a 55°C y no su construcción ni la energía que se le debe entregarpara elevar la temperatura de 0 hasta 55°C.Estas piscinas se encuentran ubicadas en Antofagasta.
Para implementar el sistema que funcione con energía solar, se utilizarán colectores y un cobertor para la piscina.
Colectores solares: Los colectores seleccionados son los colectores solares evacuadosde circulación natural.
El proceso consiste en que entra el agua fría a los colectores solares y amedida que se va calentando sube por las tuberías para luego entregarle calor a la piscina de cromado. Luego de que se transfiere el calor a las piscinas el fluido se devuelve de nuevo al sistema para volver a calentarse gracias a los colectores.
Este proceso no incorporará una bomba de calor debido a que si es necesario la inyección alternativa de otra energía se utilizará las resistenciaseléctricas ya instaladas. Con respecto como circulará el agua de los colectores hacia la piscina y viceversa, tampoco será necesaria la incorporación de una bomba recirculadora, porque se utilizará un sistema de circulación natural para aprovechar el efecto de la convección y gravitación.
El cobertor de las piscinas se utilizará en los periodos en los que no se esté utilizando, lo que generará unahorro de energía en el sentido de que no disminuya la temperatura por transferencia de calor al ambiente.
Para poder realizar una evaluación del proyecto, fue necesario desarrollar una serie de cálculos en base a supuestos y datos teóricos, con el fin de poder obtener valores verídicos que puedan ser comparables con el sistema energético utilizado como situación actual, para así poder determinar lafactibilidad y viabilidad de este.
Es por esto que en primera instancia se debe considerar que se generaran calores de pérdidas en el fluido para cromar piezas (que se encuentra al interior de las piscinas), correspondientes a convección con el ambiente y a la evaporación natural, por conceptos del agua que forma parte del fluido.
Con respecto a lo anterior se pudo obtener que el calor total deperdidas por piscinas es el siguiente:
* Piscina 1: 1243,9 [J/s]
* Piscina 2: 1419,5 [J/s]
* Piscina 3: 2004,7 [J/s]
Así con estos valores se estiman las pérdidas generadas producto del transporte del fluido de servicio, desde las piscinas hacia el colector solar, así como también desde los colectores hacia las piscinas. Se estimó que por tramo, la longitud de tuberías sería de 6metros, por lo que para cada piscina se utilizarían 12 metros. Estas pérdidas para el tramo desde la salida de la piscina, hasta la entrada del colector solar, tienen un valor de 90 [J/s], y para las pérdidas generadas en el tramo desde la salida del colector, hasta el ingreso de las piscinas, tienen un valore de 132[J/s].
A continuación se entregan los valores promedios de estas temperaturas...