Diseño y construcción de una bomba de calor asistida por energía solar utilizada para el calentamiento de agua con una capacidad de 60 l/día

Abstract

Este proyecto consiste en el diseño de una bomba de calor asistida por energía solar de expansión directa; consta de un colector-evaporador de placa plana descubierto fabricado en aluminio, con una emisividad de 0,09. Además, se ha instalado un compresor de velocidad variable con una velocidad máxima de 3 600 rpm. El condensador está fabricado con tubería de cobre de 0,716 mm de espesor, en diámetros de 1/4'’ y 3/16’’. Los resultados obtenidos fueron tabulados con datos experimentales tomados cada 5 minutos en cuatro diferentes ensayos con una duración de 45 minutos por cada proceso de calentamiento. La temperatura máxima alcanzada por el agua en el tanque de almacenamiento fue de 47,6 °C en un período de 90 minutos. La bomba de calor fue probada bajo distintas condiciones climáticas. En días despejados, con un valor promedio de radiación de , a una temperatura ambiente de 22,8 °C, se pudo obtener agua a una temperatura de 41,9188 °C; de igual manera, en un clima lluvioso y completamente nublado, con una radiación promedio de y 16,4 °C de temperatura ambiente, la temperatura máxima del agua fue 34,8899 °C. La implementación de un sistema solar conlleva un elevado costo inicial, el mismo que puede ser recuperado, aunque en largo plazo; sin embargo, un sistema solar térmico o fotovoltaico tiene una vida útil muy extensa, pero, sobre todo, contribuyen con el medio ambiente al dejar de utilizar combustibles fósiles o energía eléctrica. En particular, la implementación de esta bomba de calor puede dejar de emitir de CO2 al año. Adicionalmente, fue utilizada una estación meteorológica para la obtención de parámetros climáticos, tales como temperatura ambiente, velocidad del viento y radiación incidente.