Diseño y construcción de un sistema de calentamiento de agua activo mediante el uso de politereftalato de etileno interconectado con tubería de policloruro de vinilo y cobre

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Título : Diseño y construcción de un sistema de calentamiento de agua activo mediante el uso de politereftalato de etileno interconectado con tubería de policloruro de vinilo y cobre
Autor : Calero Tixe, Ernesto Fabián
Villaroel Taipanta, Diego Vinicio
Director de Tesis: Quitiaquez Sarzosa, William Giovanny
Resumen traducido: This research shows the construction and performance analysis of four solar collectors with a recirculation pump and different design parameters. These collectors use water as a primary working fluid. The components of such equipment are two PVC pipe collectors black painted and two M pipe nominal diameter collectors of 0,0127 m (1/2 inch) and 15 m of length for each pipe. The pipes go through the center of the PET bottles simulating a greenhouse. Two PVC manifolds and two type M copper bottles 1.35 and 3 liters, respectively there were used. Each equipment has a peripheral pump 0,37 kW (0.5 HP) for recirculation of the working fluid and metal support structures, four temperature sensors for each equipment and a container 65 liters per equipment. Nace and Trevor [1] suggest that a PET bottle takes 400 years to discompose. According to an appropriate environmental analysis and research, the impact of PET bottles causes the planet is huge. There are tons of bottles that are used by many people daily. For that reason, it has been proposed the use of PET bottles as an alternative for heating sanitary water. The tests were performed for five weeks from 9:00 a.m. to 3:00 p.m., with a shot of experimental data every 10 minutes. The maximum temperature reached by the collector type M copper tubing and PET bottles 3 liters is 51.5 ° C, for the collector pipe PVC bottles 3 liters the lower temperature reached was 3 ° C similar to the type M copper tubing with bottles of 1.35 liters and less efficient was the PVC pipe 1, 35 liters by heating water to 46 ° C. The time that takes to heat the water collectors depends on weather. The M type copper pipe manifold type M copper tubing and 3 liter bottles reported an average solar radiation of 533,07 W / m2 on clear days, starting at 09:00 at an initial temperature of 18.7 ° C water, reaching 35 ° C at noon and a final temperature of 51.5 ° C at 15:00 hours. The implementation of these solar collectors intended to reuse PET bottles because these devices are easily constructed with materials that do not represent high implementation costs and maintenance. It was used a wireless display to get data such as solar radiation, wind speed, ambient temperature, and a portable weather station. The time that takes to heat the water collectors depends on weather conditions. In the M type copper pipe manifold and 3 liter bottles, the average solar radiation was 533,07 W / m2 on clear days, starting at 09:00 hours at an initial temperature of 18,7 ° C water, reaching 35 ° C at noon and a final temperature of 51,5 ° C at 15:00. The implementation of these solar collectors intended to reuse PET bottles because these devices are easily constructed with materials that do not represent high implementation costs and maintenance. To obtain data such as solar radiation, wind speed, ambient temperature, a portable weather station was used with a wireless display. The time that takes to heat the water collectors depends on weather conditions. The M type copper pipe manifold, tubing, and bottles 3 liters illustrate an average solar radiation of 533.07 W / m2 on whithout clouds days, starting at 09:00 at an initial temperature of 18.7 ° C water, reaching 35 ° C at noon and a final temperature of 51.5 ° C at 15:00. The implementation of these solar collectors intended to reuse PET bottles because these devices are easily construction with materials that do not represent high implementation costs and maintenance.
Resumen : La presente investigación presenta la construcción, así como también un análisis del funcionamiento de cuatro colectores solares con una bomba de recirculación bajo diferentes parámetros de diseño. Éstos utilizan agua como fluido principal de trabajo, los componentes de dichos equipos son: dos colectores con tubería de PVC pintada de negro, dos colectores con tubería de cobre tipo M de diámetro nominal de 0,0127 m (1/2 plg) con una longitud de 15 m para cada tubería. Estas tuberías van por el centro de las botellas PET simulando un efecto invernadero. Se utilizaron dos colectores de PVC, dos de cobre tipo M con botellas de 1,35 litros y 3 litros respectivamente. Cada equipo cuenta con una bomba periférica de 0,37 kW (0,5 HP) para la recirculación del fluido de trabajo, estructuras metálicas para el soporte de las mismas, cuatro sensores de temperatura, también se ha dispuesto un recipiente de 65 litros para cada equipo. Nace y Trevor [1] mencionan que una botella PET tarda en descomponerse 400 años, se ha investigado el impacto que las botellas PET ocasionan al planeta. Se propone el uso de las botellas PET como una alternativa para el calentamiento de agua sanitaria. Las pruebas se realizaron durante cinco semanas en el horario de 9:00 am a 15:00 pm, con una toma de datos experimentales cada 10 minutos. La temperatura máxima a la que llegó el colector con tubería de cobre tipo M con botellas PET de 3 litros es 51,5 °C, para el colector de tubería de PVC con botellas de 3 litros se alcanzó una temperatura 3 °C inferior, similar a la tubería de cobre tipo M con botellas de 1,35 litros, la de menor eficiencia fue la tubería de PVC con botellas de 1,35 litros calentando agua hasta 46 °C. En el colector de tubería de cobre tipo M con botellas PET de 3 litros, en días despejados se presentó una radiación solar promedio de 533,07 W/m2, iniciando a las 09:00 horas a una temperatura inicial del agua de 18,7 °C, llegando a 35 °C al medio día con una temperatura final de 51,5 °C a las 15:00 horas. La implementación de estos colectores solares pretende reutilizar las botellas PET debido a que estos equipos son de fácil construcción, con materiales que no representan altos costos de implementación, así como de mantenimiento.
Palabras clave : INGENIERÍA MECÁNICA
PLÁSTICOS
CALENTADORES DE AGUA
POLIÉSTERES
POLÍMEROS VINÍLICOS
CLORURO DE POLIVINILO
Fecha de publicación : ago-2019
URI : https://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/17681
Idioma: spa
Pertenece a las colecciones: Grado

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