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viernes, 30 de diciembre de 2016

Confort Térmico

El diseño de edificios, tiene entre sus prioridades, proporcionar un espacio cómodo para habitarlo. En base a ello el confort térmico o comodidad térmica se define como "condición de la mente que expresa satisfacción con el entorno". Este entorno interior debe diseñarse y controlarse de manera que el confort y salud de sus ocupantes estén asegurados. El cuerpo humano produce calor dependiendo del nivel de actividad y expulsa el calor de acuerdo con las condiciones ambientales circundantes. Generalmente los modelos de confort tratan sobre el clima interior pero tanto el interior como el exterior deben tenerse en cuenta en todo plan de diseño constructivo.  

El cuerpo humano pierde calor de tres maneras principales: radiación, convección y evaporación. Una sensación desagradable de estar demasiado caliente o demasiado frío (incomodidad térmica) puede distraer a la gente de sus actividades y perturbar su bienestar. Esto puede reducir la capacidad de concentración y disminuir la motivación para trabajar.

                 El calor que gana y pierde el cuerpo humano



El confort térmico es un concepto difícil y complicado ya que depende de varios parámetros como:
  • Temperatura del aire ambiente. Temperatura del aire que rodea al ocupante.
  • Velocidad del aire. Velocidad de movimiento del aire dada la distancia en el tiempo.
  • Humedad relativa. Porcentaje de vapor de agua en el aire.
  • Temperatura media radiante. El promedio ponderado de todas las temperaturas de las superficies que rodean al ocupante.
Así como, se debe tener en consideración los parámetros externos como:
  •  Nivel de actividad (MET). Energía generada por el cuerpo humano.
  • Arropamiento (Clo). Cantidad de aislamiento térmico (ropa) que la persona esta usando.
El proceso de diseño arquitectónico en si mismo es complicado. En pocas palabras la tabla siguiente muestra algunos pasos de proceso de diseño arquitectónico:


¿Qué factores influyen en el confort térmico?


Si el aislamiento aplicado es defectuoso o insuficiente, las superficies expuestas en una habitación permanecerán significativamente más frías en invierno o más calientes en verano que la temperatura ambiente. 

"la energía que se pierde en nuestros hogares no se ve, por eso no somos conscientes del despilfarro energético que se produce en los edificios por la falta de aislamiento" ...La Casa que Ahorra.

Adaptado de www.lacasaqueahorra.org

domingo, 25 de diciembre de 2016

Calentador solar de agua de tubos al vacío (o evacuados)

El uso de los calentadores solares de agua o termas solares para uso doméstico y semi-industrial son la solución más viable y económica para la obtención de agua caliente para uso sanitario. Un caso especial son las termas solares de colectores de tubos al vacío. Especial porque su uso a venido escalando en los últimos años "desplazando" a las ya conocidas termas solares de placa plana cuyos colectores están conformadas por tubos de cobre configuradas como una especia de parrillas dentro de un contenedor aislado y cara acristalada.

Esta tecnología aprovecha la energía del Sol que se nos presenta de manera gratuita, limpia y amigable contribuyendo a mitigar los efectos producidos por el cambio climático y desterrando las formas convencionales de calentar agua mediante el uso de leña, carbón, petróleo, gas y electricidad.

El principio de funcionamiento del colector de tubos al vacío (dos tubos de vidrio concéntricos de borosilicato), es similar al colector de placa plana. El absorbedor recibe la radiación solar  y la traslada en forma de calor hacia un tanque aislado o acumulador. La diferencia radica en que el absorbedor esta formado por tubos en los cuales se ha hecho vacío para disminuir las perdidas de calor. Estos tubos también cuentan en su interior un tratamiento óptico selectivo para mejorar su eficiencia.


Representación esquemática de una terma solar de colectores de tubos al vacío

Representación esquemática del tubo del colector solar




La capa negra del tubo interior absorbe la energía solar y la transfiere al agua. El agua en la parte superior del tubo de vacío se calienta y, por lo tanto, es más ligera, por lo que comienza a moverse hacia arriba en el tanque. Al mismo tiempo, el agua fría, que es pesada, baja del tanque y se almacena en el fondo. El fenómeno se denomina circulación natural de termosifón, que se produce en cada tubo.

Las características de las termas solares con colector de tubos al vacío o evacuados son:
  1. Tubos de alta calidad hechos de vidrio de borosilicato.
  2. Son duraderos.
  3. Buen rendimiento en invierno y días nublados.
  4.  Calienta el agua a temperaturas altas.
  5. Garantiza el agua caliente incluso en días nublados.
  6. Es compacto.
  7. Fácil de instalar, operar y mantener.
  8. Trabaja eficientemente con agua dura.
  9. Tanque de hierro galvanizado para almacenamiento de agua caliente.
  10. Seguro, respetuoso y amigable con el medio ambiente.
  11. ... 
Especificaciones:
Tubos con diámetro y longitud de 58mm y 1800mm. El tanque de agua de diámetro exterior 470mm.

TERMOSIFÓN

Fenómeno que se produce en los fluidos cuando se calientan. Las sustancias, al calentarse se dilatan y entonces disminuye su densidad produciéndose una circulación natural del fluido calentado.

Por ejemplo, si calentamos un deposito de agua por la parte inferior, a medida que el agua ubicada en el fondo se va calentando, va perdiendo densidad y tiende a subir hacia la superficie donde se enfriara y posteriormente volverá al fondo. Este proceso se repetirá generándose una corriente de circulación natural del fluido hasta alcanzar el equilibrio.










lunes, 28 de noviembre de 2016

Terma Solar - Aplicación de la Energía Solar Térmica

Les comparto algunos vídeos seleccionados para orientación y aprendizaje sobre uno de los beneficios que nos brinda el Sol de manera limpia y gratuita como es la energía térmica en forma de calor. Vídeos desde como iniciarse en los conceptos sobre energía térmica, como realizar las instalaciones de las termas solares para la obtención de agua caliente sanitaria,...

Principios teórico-práctico para iniciarse en el área de la energía solar térmica


Como realizar una instalación solar térmica para el calentamiento de agua de uso sanitario.


Formas de instalar los colectores solares térmicos, serie, paralelo, o serie-paralelo?




Nuevas tendencias de termas solares de tubos al vacío




sábado, 26 de noviembre de 2016

INVERNADERO de PLÁSTICO

Les comparto este manual sobre invernaderos donde encontraran los inicios en el uso de esta tecnología de producción agrícola protegida, los materiales utilizados, las oportunidades que brinda, y las diferentes opciones de uso de esta tecnología que permiten a partir del uso de un film tratado contra el UV, crear un microclima y darnos el lujo de cosechar productos incluso en épocas de heladas y de manera ininterrumpida asegurando la dieta alimentaria.

INVERNADEROS AGRÍCOLAS: Materiales para cubiertas

En esta oportunidad les comentare sobre las cubiertas que se utilizan en los invernaderos agrícolas los cuales crean en su interior microclimas óptimos para la reproducción de vegetales que cultivados a cielo abierto en zonas altas a más de 3000msnm, se verían afectados por las condiciones climáticas extremas del lugar como, heladas, granizadas, lluvias intensas, nevadas, y vientos fuertes; en contraposición a estos fenómenos naturales estas zonas cuentan con valores promedios de radiación solar altos (en las zonas altoandinas al Sur del Perú la irradiación solar o energía solar supera los 6kWh/m2 día, M. Horn), energía solar que hace viable la tecnología de los invernaderos agrícolas para el cultivo y producción de hortalizas y flores por lo general. En este escenario, complementado la tecnología con un diseño adecuado y utilizando materiales locales apropiados, brinda enormes satisfacciones en cuanto a la producción de  una gran variedad de vegetales así como la producción en almacigo de plantones de pinos. Entonces, la tecnología se presenta como alternativa para mejorar y complementar la alimentación en estas zonas donde la desnutrición especialmente en los niños, tiene que ser erradicada y ademas, con la forestación se contribuye con la mitigación de los gases de efecto invernadero causales del cambio climático. Según la Encuesta Demográfica y de Salud Familiar (Endes) del INEI, al año 2013 el porcentaje de niños menores de cinco años con desnutrición crónica en el sector rural presento una tasa de 32.3%.


Producción en invernadero de hortalizas, lechugas y coliflores  como ejemplo.

Producción en invernadero de plantones de pinos para forestación. Invernadero tipo túnel (Ayacucho 3700 msnm).

Contar con un invernadero tiene la ventaja de producir hortalizas fuera de temporada y durante todo el año lo que permite estar abastecidos y mantener el ritmo de una alimentación segura y saludable. Uno puede construir su invernadero de acuerdo a la disponibilidad de espacio y número de personas que conforman la familia, así, un invernadero de 12m2 con una buena distribución del espacio interior para la siembra, puede abastecer a una familia de aproximadamente 5 personas, mientras que, un invernadero de  250m2 beneficiaria a 25 familias aproximadamente.


Invernadero a dos agua con muros de adobe y estructura de madera en el techo (Ayacucho 
3700 msnm).


Ahora, metiéndonos en el tema de las cubiertas para invernaderos (agro-film o plástico para invernadero), lo más utilizado en las zonas rurales por el tema económico, es el plástico tratado contra los rayos UV que tiene una duración de aproximadamente 2 años dependiendo de las condiciones extremas del lugar, en algunos he visto que dura 3 años hasta 4 podría decir, y en otros, año y medio.  Un factor que tiene que ver con la duración a parte de la seguridad y cuidado que hay que tener con el plástico principalmente cuando en los alrededores del invernadero se cuenta con animales, es la estructura donde se fijara el plástico, si este cuenta con más áreas planas donde se fije, resistirá más las ráfagas de viento y su duración sera mayor, lógicamente no hay que abusar en la estructura con demasiados soportes porque aumentaríamos las áreas sombreadas y no es lo que se pretende. La otra alternativa de cubierta es usar policarbonato pero su costo lo hace inaccesible para la implementación y masificación de esta tecnología dado el poder adquisitivo de los pobladores asentadas en zonas rurales aisladas. Lo que se pretende es que el usuario una vez convencido de los resultados de la producción en el invernadero, se apropie de la tecnología, asegure su consumo familiar abasteciéndose de su producción y el sobrante, lo comercialice o intercambie a modo de trueque con otros productos, de esta manera mejorara su calidad alimentaria y un tanto su poder económico que le permita renovar el plástico y porque no, contar con materiales como el policarbonato.


Invernadero a dos agua (Cusco 3300 msnm).
Invernadero a dos aguas (Huancavelica 4500msnm).

Aplicaciones del plástico en invernaderos agrícolas

Al hablar de los plásticos en aplicaciones agrícolas, podemos decir que han permitido convertir tierras aparentemente improductivas en modernísimas explotaciones agrícolas como es el caso de la ciudad de Almería en España, que de una agricultura de subsistencia, paso a ser un modelo de desarrollo agrícola en muchas partes del mundo.


Propiedades físicas

Peso, los plásticos o mantas de plástico son livianos lo cual reduce la exigencia en estructuras permitiendo el ingreso uniforme de luz al interior del invernadero.

Densidad, se refiere a la cristalinidad de los polímeros. Una baja densidad facilita su manipulación y transporte.

Espesor, las unidades de medida son los milímetros (mm). Los distribuidores en Perú los vende por pulgadas (de 0.008"=200micras=0.2mm como los comercializa Visionplast).

Resistencia a la rotura, por granizada, vientos fuertes, y nieve, así como, a temperaturas extremas, altas y bajas.

Envejecimiento, debido a la degradación natural o artificial de sus propiedades físicas, radiométricas, y mecánicas (resistencia y ductilidad).

Propiedades ópticas
Transmitancia, propiedad que se refiere a la calidad y cantidad de luz solar que ingresa al invernadero a través de la cubierta transparente. El material tiene que ser transparente a la radiación visible, para permitir a la planta realizar la fotosíntesis y opaco a la radiación infrarroja, para evitar la pérdida de calor por radiación durante la noche.


Transmisión de la energía solar al interior del invernadero.

La energía solar al interior del invernadero siempre sera menor a la que existe fuera de el debido a las propiedades de absorción y reflexión del material de cubierta y que dependen de:
  • El tipo de cubierta utilizado
  • Su espesor
  • El nivel de limpieza de su superficie expuesto a cielo abierto
  • La condensación de agua
  • La degradación del plástico
  • La ubicación, orientación y forma de la cubierta
  • La climatología del lugar de instalación
Toda esta dependencia es circunstancial para que la transmisión de la energía solar al interior del invernadero se vea mermada entre un 5 y un 40%.


Propiedades térmicas

Es la capacidad del film de proteger a las plantas contra el frío reteniendo el calor que se disipa por las noches. Por un lado depende de la transmitancia del material y por otro de las perdidas por conducción y convección a su través.



Características comparadas de los principales materiales plásticos utilizados en cubierta de invernadero (Fuente: SERRANO, 1994)

Para cualquier requerimiento de los agrofilm para invernaderos no duden en escribirme a mi correo:
juan.molina.f@gmail.com, juanmolinamz@gmail.com.

lunes, 21 de noviembre de 2016

Climatización

La climatización es lo que todos los seres humanos deseamos cuando nos encontramos en un ambiente determinado, en pocas palabras, estar en confort con el ambiente que nos rodea, pero, climatizar no necesariamente es sinónimo de refrigerar o calefaccionar aunque la idea no esta tan lejos del verdadero significado. La climatización comprende ambos significados e incluye tres aspectos: espacio, factor humano, y aire.
  • Espacio. Son condicionantes por su latitud, geografía, climatología, ..., que conllevan a alcanzar múltiples temperaturas.
  • Factor humano. Tiene que ver con lo que llevamos puesto (vestimenta o nivel de arropamiento Clo), y la actividad que realizamos (estar quietos, correr, caminar, ..., nivel del metabolismo MET).
  • Aire. Tiene que ver con la temperatura, humedad, dirección y velocidad del viento del espacio donde nos ubiquemos.
Ante estos aspectos, el ser humano trata de alguna forma de mantener sus espacios con temperaturas agradables y de acuerdo a sus condiciones económicas, sus costumbres, sus quehaceres,..., busca climatizar los ambientes interiores de su vivienda ya sea de forma natural o artificial mediante algún sistema o técnica de climatización. Por ejemplo, en las zonas alto-andinas la forma de conseguir calefaccionar sus ambientes es mediante la quema de leña, en zonas cálidas la ventilación y el sombreado son las técnicas mas usadas para alcanzar el frescor en los interiores de la vivienda.

Los sistemas de climatización son equipos que controlan las variables propias del ambiente a acondicionar:
  • La temperatura seca
  • Humedad Relativa
  • Calidad del aire
  • Velocidad del aire
  • El ruido
Y pueden ser sistemas:
  • Todo aire. El aire es utilizado para compensar las cargas térmicas en el recinto climatizado, en el cual no tiene lugar ningún tratamiento posterior.
  • Todo agua. Son aquellos en que el agua es el agente que se ocupa de compensar las cargas térmicas del recinto acondicionado (aunque también puede tener aire exterior para la renovación). Ejemplo: pisos, paredes, y techos radiantes.
Serpentín de  pared radiante.

  • Aire-agua. Se trata de sistemas donde llega tanto agua como aire para compensar las cargas del local.
  • Todo refrigerante. Se trata de instalaciones donde el fluido que se encarga de compensar las cargas térmicas del local es el refrigerante. 
Actualmente los sistemas de climatización solar son las que están causando gran interés.

domingo, 20 de noviembre de 2016

Fluido Calo-portador en Termas Solares

Los fluidos calo-portadores utilizados en las termas solares o calentadores solares son:
  1. Agua
  2. Mezcla de agua y anticongelante
  3. Combinación de líquidos anticongelantes orgánicos
  4. Aceites de siliconas
Estos fluidos tienen la característica de transportar el calor de un lugar a otro a través de conductos. Se calientan en un lado para cederlo en otro y son utilizados en los circuitos cerrados de los calentadores solares.


En los Calentadores Solares de Agua (CSA) del tipo placa plana con tubos de cobre instalados en zonas de altura donde los fenómenos meteorológicos como las  "heladas" (descenso de la temperatura desde los cero grados cuya ocurrencia se presenta anualmente entre los meses de junio, julio y agosto), así como la concentración alta de sales en el  agua, acaban rompiendo y obstruyendo los conductos de la placa. Las consecuencias del fenómeno de la helada se debe a que cuando el agua se congela se dilata, y al dilatarse aumenta su volumen lo que termina por romper los tubos. Por ello, los CSA  a instalar en zonas de heladas deben ser del tipo CSA con intercambiador de calor para evitar dichos inconvenientes (o en todo caso utilizar CSA de tubos al vacío o evacuados para evitar que el agua se congele). 

En los  CSA de placa plana sin intercambiador de calor (fig.1) también llamado calentador de circuito abierto, el agua es el único fluido a calentar de manera directa con el Sol ya sea por convección natural (fenómeno de termosifón donde el agua a medida que se calienta pierde densidad y tiende a subir siendo su lugar ocupado instantáneamente por el agua fría generándose un ciclo cerrado hasta que la temperatura del agua alcance el equilibrio), o por convección forzada (interviene algún medio mecánico o eléctrico), mientras que, en los CSA con intercambiadores de calor o también llamados calentadores de circuito cerrado (Fig.2), intervienen dos fluidos líquidos, uno que es el anticongelante o fluido calo-portador que circula por el colector e ingresa al interior del tanque a través de un serpentín y vuelve al colector generándose un ciclo cerrado, y el otro que es el agua al interior del tanque que es calentada por conducción a través del calor transferido del fluido calo-portador que atraviesa la tubería del serpentín .

Fig.1. CSA de placa plana por termosifón sin intercambiador de calor.

Fig.2. CSA de circuito cerrado o con intercambiador de calor.

Entonces, como ya se mencionó, para evitar las consecuencias que puede causar el fenómeno de las heladas en los CSA de placa plana, es necesario el uso de los anticongelantes (glicoles, los más usados son los etilenglicol y propilaglicol) como fluidos calo-portadores de calor en zonas de altura. Dicho fluido calo-portador tiene que tener una buena capacidad calorífica y gran afinidad por trasmitir el calor, no hervir, no corroer y ser atóxico. Su uso esta constituido por 40% de glicol y 60% de agua. 

jueves, 29 de septiembre de 2016

XXIII SIMPOSIO PERUANO DE ENERGÍA SOLAR


Del 14 al 19 de noviembre se llevara a cabo el Simposio Peruano de Energía Solar en la ciudad incontrastable de Huancayo organizado por la Asociación Peruana de Energía Solar y del Ambiente (APES). 

Si deseas participar como asistente o como expositor puedes encontrar mayor información en el siguiente enlace XXIII Simposio SPES-APES, y en este otro enlace Presentación de trabajos encontraras los temas a tratar en el evento y donde ademas puedes descargarte las normas para la elaboración del artículo si en caso te animas a participar como expositor y puedas compartir tus experiencias al público asistente.

Ante cualquier otra inquietud ademas puedes comunicarte directamente al xxiiispes@perusolar.org 

Anímate participando y comparte lo que estas realizando en el área de las energías renovables en el país. Huancayo nos espera!!!.






domingo, 24 de julio de 2016

Especificaciones técnicas para el diseño y construcción de biodigestores

Hola amig@s, les comparto información técnica sobre el dimensionamiento, construcción, operatividad, y mantenimiento de los biodigestores. Estas “Especificaciones Técnicas” establecen los criterios de diseño, características de materiales, lineamientos de construcción, operación y mantenimiento, así como los criterios de seguridad para biodigestores tipo laguna cubierta y sus sistemas de aprovechamiento energético, desarrollados y comercializados en la República Mexicana. Source:The same Ebook

sábado, 23 de julio de 2016

Energía renovable práctica

Amig@, si buscaban un libro donde puedan aprender los fundamentos básicos y de funcionamiento de las tecnologías renovables, dieron en el clavo, el libro "Energía renovable práctica" de los hermanos Iñaki y Sebastián Urkia Lus, presenta de manera sencilla, didáctica, y con gráficos ilustrativos, las aplicaciones de la energía solar en lo referente por ejemplo, a la arquitectura solar pasiva, que por estos tiempos sus técnicas aplicadas en las viviendas o edificaciones previo a un estudio de diseño bioclimático, consideran para el aprovechamiento directo o indirecto de la energía solar, elementos arquitectónicos como, claraboyas en los techos, ventanas, invernaderos adosados, y muros trombe,pero, nuestro planeta tierra presenta diversas climatologías y en muchos lugares estas se presentan con tal severidad, que el uso de las técnicas pasivas se ven disminuidas y en esas circunstancias, las técnicas activas tomas la posta, como, el piso o suelo radiante,..., y así. Que disfruten de la lectura...

lunes, 23 de mayo de 2016

Confort y Estrés Térmico

Actualmente el tema de confort y estrés térmico es punto de conversación de los responsables de la operatividad de la parte técnica de las empresas debido a que dichos temas, son de vital importancia para la competitividad de sus trabajadores en cuanto al desenvolvimiento en sus quehaceres laborales. El disconfort genera reducción en la eficiencia y productividad, trastornos físicos y psicológicos que afectan la salud, y mas del 70% de las enfermedades del aparato respiratorio se deben a los diseños inadecuados de las edificaciones según la Organización Mundial de la Salud. El cuerpo humano posee el mejor aparato termoregulador de producción de calor, tal es así que cuando se tiene frío o calor, el cuerpo regula dicha producción de calor para contrarrestar las inclemencias del clima manteniendo la temperatura corporal constante alrededor de 37°C, esto como factor endógeno, interno o intrínseco que depende de, la edad, sexo, raza, características físicas y biológicas, salud física o mental, estado de animo, grado de actividad metabólica, experiencia y asociación de ideas, etc. Por otro lado se cuenta con factores externos o exógenos como, grado de arropamiento, tipo y color de la vestimenta, factores ambientales como la temperatura del aire, temperatura radiante, humedad del aire, radiación, velocidad del viento, niveles lumínicos, niveles acústicos, calidad del aire, olores, ruidos, elementos visuales, entre otros. En este contexto el cuerpo humano es un generador constante de calor. Ya, de por sí, una persona sin hacer absolutamente nada y con su gasto energético al mínimo (estado de reposo o sedentarismo), es decir, sólo para mantener su organismo vivo (metabolismo basal), genera entre 65 y 80 watios de calor, según su sexo, edad y superficie corporal, mientras que una bombilla eléctrica incandescente de 60 W emite, aproximadamente, 55 W de calor. De esta forma, se puede determinar la generación de calor producida por el hombre bajo las variedades de actividades que realiza según tablas de niveles de metabolismo (MET) que se pueden encontrar. Asi como también, el nivel de arropamiento que caracteriza el grado de aislamiento de las prendas de vestir, estas se miden en Clo. Un clo equivale a 0.155m2°C/W, con ello, se puede calcular el grado o nivel de aislamiento de acuerdo a lo que llevemos puesto con simplemente sumar los Clos de todas las prendas. Ver cuadro de Clo de prendas de vestir. Esta pequeña introducción que he descrito pueden ser profundizada en el libro que les comparto sobre Ergonomía 2: Confort y Estrés Térmico, 3ra. Edición. Espero les sea de utilidad.

viernes, 13 de mayo de 2016

Sistemas fotovoltaicos conectados a la red eléctrica

Hola amig@s, les comparto información referente a los sistemas fotovoltaicos conectados red (SFCR). Son 7 presentaciones donde encontraran información sobre las diferencias que hay entre un sistema fotovoltaico autónomo y uno conectado a red electrica, estudio básico de la radiación solar, elementos que constituyen un SFCR, la cantidad de energía que se puede producir por un generador SFCR, el inversor y sus características, los componentes de un SFCR, y por último, el dimensionado de un SFCR.

lunes, 18 de abril de 2016

EFICIENCIA ENERGÉTICA EN AMÉRICA LATINA Y EL CARIBE:AVANCES Y DESAFIOS DEL ÚLTIMO QUINQUENIO

Amig@s, les comparto el artículo para los interesados en lo referente a eficiencia energética en América Latina y el Caribe. En lo que respecta a información sobre el Perú en eficiencia energética, lo podrán encontrar a partir de la página 295. En el encontraran: - Avances en el marco político, normativo e institucional entre 2008 y 2013. - Actores-clave de la eficiencia energética y su rol efectivo. - Recursos y mecanismos de financiación de los programas de eficiencia energética. - Resultados de los programas de eficiencia energética hasta la fecha. - Barreras que dificultan el desarrollo de las acciones y programas de eficiencia energética. - Lecciones aprendidas.

sábado, 9 de abril de 2016

Mecanismos de TRANSFERENCIA de CALOR

El calor es energía en transito debido a un gradiente de temperatura. Se transmite o transfiere mediante 3 mecanismos distintos:

Conducción. El calor se transfiere de un cuerpo a otro por contacto directo, de mayor a menor temperatura (en la dirección de la temperatura decreciente). Para que se produzca esta transferencia, se requiere de un medio físico, solido, liquido, o gas. Al modelo matemático que lo representa se le denomina la ley de Fourier.


k es la conductividad térmica (W/mK) y es una característica del material  que mide la capacidad del mismo para conducir el calor a través de su masa. Los materiales aislantes tienen un coeficiente de conducción pequeño por lo que su capacidad de conducir el calor es reducida.

El signo menos da entender que el calor se transfiere de mayor a menor temperatura.

Ejemplos:
> Una cuchara metálica introducida en una taza con agua caliente. Al tocar su extremo libre, inmediatamente se percibirá su calentamiento por efecto de este mecanismo de transferencia de calor. El calor fluye en la cuchara de A hacia B.

Fuente:http://www.heurema.com/TestF55.htm

> La varilla de calienta aunque solo un extremo este en contacto con el fuego.

Fuente: Adaptado de : http://primaria5.blogspot.pe/2014/02/transferencia-de-calor.html



Convección. Es el mecanismo de transferencia de calor que se produce entre un fluido en movimiento y una superficie donde ambos se encuentran a distintas temperaturas. Este mecanismo requiere de un medio físico y se clasifica de acuerdo a su naturaleza del flujo en, convección natural o libre, y convección forzada. El primero se produce mediante fenómenos naturales donde el aire caliente tiende a subir y el frío a bajar debido a una diferencia de densidades ocasionadas por variaciones de temperatura en el fluido. El segundo, requiere de un medio mecánico externo, un ventilador, vientos atmosféricos o bomba. Su modelo matemático se representa por la Ley de enfriamiento de Newton.

        


h(W/m2K) es el coeficiente pelicular de transferencia de calor por convección o simplemente coeficiente de convección, el cual depende de una variedad de propiedades termodinámicas del fluido y de transporte.

Ejemplo: Al calentar una olla con agua, el agua que se encuentra en la base de la olla al estar mas próximo al fuego se calienta primero y tiende a subir (debido a que la densidad y temperatura son inversamente proporcionales), es decir, se hace mas ligero, mientras que el agua fría desciende al lugar dejado por el agua caliente. Este fenómeno cíclico se repite dando lugar a la convección natural.
Fuente: Adaptado de :http://ciencia-drhans.weebly.com/transferencia-de-calor3.html


Radiación. Mecanismo de transferencia de calor que se produce cuando la materia se encuentra a una temperatura finita y el intercambio se produce por emisión o absorción de energía transportada por ondas electromagnéticas. La radiación no requiere de un medio físico y mas bien, la mayor eficiencia de transferencia de calor por radiación se produce en el vacío. Su modelo matemático esta representado por la Ley de Stefan-Boltzmann.



Dicha superficie es llamada radiador ideal o cuerpo negro. Si se tratase de una superficie real a la misma temperatura, el flujo de calor emitido seria menor que el de dicho cuerpo negro y se representa por:




Ejemplo: El Sol aporta energía exclusivamente por radiación.
Fuente: www.educaycrea.com










miércoles, 16 de marzo de 2016

DIMENSIONAMIENTO DE SISTEMAS FOTOVOLTAICOS DOMICILIARIOS AUTONOMOS

Hola amig@s, en esta oportunidad les presento como dimensionar un sistema fotovoltaico domiciliario autónomo para los requerimientos de cargas eléctricas que deseen que funcionen a base de corriente alterna mediante la utilización de un inversor DC a AC. A partir de ello pueden armar su presupuesto y poner en marcha vuestros proyectos para generar su propia energía para cubrir sus demandas eléctricas.

Precisar que mediante el uso de estos sistemas vamos a transformar de manera limpia la energía proveniente del Sol en energía eléctrica contribuyendo a mitigar el efecto invernadero antropogénico que daña nuestro planeta.

El tiempo de vida de un panel fotovoltaico es de 25 a 30 años y no requiere de una capacitación especial para su operatividad, es extremadamente fiable y prácticamente libre de mantenimientos, y puede ser instalado en cualquier lugar bajo determinadas consideraciones, como por ejemplo evitar que le llegue sombra al panel.

La instalación de un sistema fotovoltaico involucra procesos de diseño, selección y cálculo de los sistemas a adquirir, para ello hay que saber dimensionar el sistema de acuerdo a nuestras cargas eléctricas.

Como primer paso empezaremos con una descripción breve de todos los componentes involucrados en el sistema:

1  Panel Fotovoltaico, está hecho de un material semiconductor que convierte la luz del Sol en electricidad de corriente continua.

2   Batería, almacena la energía eléctrica en DC proveniente del panel. Esta energía almacenada estará disponible en la noche o en días de baja radiación solar. Por lo general la batería más usada es de plomo-ácido y su carga y descarga tiene que ser controlada para su mayor vida útil. No se utilizan las baterías de automóviles.

3  Controlador o regulador de carga, regula el voltaje o corriente proveniente del panel previo a ingresar a la batería para evitar que esta se sobrecargue y a largar su vida útil.

4    Inversor, convierte la energía continua del panel fotovoltaico en energía alterna AC.

Configuración de un sistema fotovoltaico domiciliario:


El dimensionamiento del sistema fotovoltaico constituye el proceso de evaluación de la corriente y voltaje de cada componente del sistema para cumplir con la demanda eléctrica que deseamos cubrir y al mismo tiempo saber cuánto nos costara nuestro sistema.

Cargas de consumo o demandas energéticas a satisfacer
Elaborar una lista de todos los artefactos eléctricos que funcionaran con el sistema FV conociendo para ello, la potencia y el tiempo de uso durante el día de los artefactos para con ello conocer nuestra demanda promedio en Wh por día.


Redondeando el valor del promedio de energía consumida se tendrá 5450Wh/día.

DIMENSIONAMIENTO DE PANELES SOLARES
Previo al dimensionamiento se tiene que tener el promedio total de energía a consumir (los Wh), el promedio de horas de sol al día (Tmin)., y la tensión del sistema (VDC). Una vez conocidos estos términos, recién se pasa al dimensionamiento. Para evitar dimensionamientos bajos, se divide el total de la demanda del consumo promedio de energía al día (Wh/día),  por el producto de las eficiencias de los componentes  del sistema FV para así obtener la energía diaria requerida por los paneles (Er).



Para obtener la potencia pico, el resultado anterior se divide por el promedio de horas de Sol por día (Tmin) de acuerdo a la ubicación geográfica donde se realice la instalación.



La corriente total requerida se calcula dividiendo la potencia pico por el voltaje DC de máxima potencia del panel.




Los paneles se colocaran en serio o paralelo según el requerimiento de cumplir con el voltaje y corriente de la demanda según:

1)Número de paneles en paralelos, igual a la corriente total de los paneles dividida por la corriente nominal de máxima potencia de un panel (Imp).



2) El número de paneles en serie es igual al voltaje de máxima potencia del panel dividido por el voltaje nominal del panel.



Finalmente, el número total de paneles NPFV se obtiene multiplicando el número de paneles en serie por el número de paneles en paralelo.



DIMENSIONAMIENTO DEL BANCO DE BATERÍAS
La cantidad de energía en bruto a acumular, resulta de multiplicar la demanda total de energía con el número de días de autonomía. 



Por seguridad, el resultado obtenido se divide por el nivel  máximo permisible de descarga (MDOD).



En este punto se tiene que tomar una decisión con respecto a la tensión nominal de cada batería Vb.  Para evaluar la capacidad de la batería se necesita conocer los Ah (amperios hora) de la cantidad de energía en bruto a acumular, y dividirla por el voltaje nominal en DC de la batería.



Según el valor obtenido para la capacidad de la batería, se tiene que tomar otra decisión con respecto a la capacidad = Cb de cada una de las baterías del banco. El número de baterías se obtiene dividiendo la capacidad C del banco en Ah, con la capacidad Cb de una de las baterías también en Ah.



El número de baterías en serie es igual al voltaje DC de máxima potencia del sistema dividido por la tensión nominal de una de las baterías.



El número de ramas en paralelo Nb se obtiene dividiendo el número total de baterías por el número de baterías conectadas en serie.



Realizado el dimensionamiento del banco de baterías se procede al siguiente componente.

DIMENSIONADO DEL REGULADOR
La corriente nominal del regulador de voltaje se obtiene multiplicando la corriente de cortocircuito de los paneles conectados en paralelo por un factor de seguridad Fseg.



El factor de seguridad se emplea para asegurarse de que el regulador se encargue de producir la máxima corriente por el arreglo para que pueda exceder al valor tabulado. Y para manejar una corriente de carga más   que lo planeado debido a la adición de equipos por ejemplo. En otras palabras, este factor de seguridad permite ampliar ligeramente el sistema.

El número de reguladores es igual al arreglo de corriente amperios dividido por los amperios para cada regulador.





DIMENSIONAMIENTO DEL INVERSOR
Como primer paso se debe determinar la potencia real extraída de los aparatos.



Y listo, tenemos dimensionado las componentes de un sistema fotovoltaico domiciliario autónomo. A electrizar nuestros electrodomésticos con energía solar!!!