ENERGIAS RENOVABLES

1. XXI SIMPOSIO PERUANO DE ENERGÍA SOLAR Y DEL
MEDIO AMBIENTE PIURA-2014
Terma solares con materiales reciclados.
Kléber Janampa Quispe
Octavio Cerón Balboa
Oswaldo Morales Morales
Julio Oré García
UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN CRISTOBAL DE HUAMANGA

2. En el presente trabajo se diseña, optimiza y construye
una terma solar para uso doméstico de agua caliente
de baja temperatura. El colector solar se construye con
materiales reciclados para fomentar valores ecológicos
como la cultura reciclaje y la eficiencia energética.
El colector de la terma de 1,4 m x 0,8 m ha permitido
disponer 50 litros de agua caliente de 36ºC promedio
durante el día y 27ºC a media noche, evaluados
durante los días de invierno (15º C).
RESUMEN

3. Surge como parte del intercambio tecnológico en el
marco del proyecto “Inti, la energía que alimenta la
Tierra” :
1. Grupo de Investigación en Energía Solar- UNSCH.
2. La Red Ecológica Interinstitucional Hatun Sacha.
3. El Comité régional d’éducation pour le
développement international de Lanaudière
(CREDIL) de Québec Canadá.
INTRODUCCIÓN

5. Ayacucho posee un potencial energético solar importante, sin
embargo hay una escasa cantidad de unidades instaladas sobre todo
en el sector familiar doméstico por los altos costos de inversión
inicial.
Los problemas climáticos y ambientales nos obligan a repasar la
manera en que utilizamos la energía en la vida diaria y a plantearnos
alternativas innovadoras del uso de la energía a partir de la
educación no formal involucrando a la población local.
El proyecto se desarrolló en la localidad de San Melchor- Ayacucho.
Antecedente: Brasil (José Alano) 2002
INTRODUCCIÓN

6. DATOS CLIMÁTICOS DE AYACUCHO
0.0
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
7.0
8.0
0 2 4 6 8 10 12 14
G(KWh/m2)
Mes
Radiación global mensual
Radiación global
mensual
Latitud sur : 13° 09' 26"
Longitud oeste : 74° 13' 22"

7. 0
5
10
15
20
25
30
0 2 4 6 8 10 12 14
T(oC)
Mes
Temperatura en Ayacucho
Máxima
Mínima
Media

8. Terma Solar: se basa en el efecto termosifón.
• Se construye prototipos de colector en la que optimiza su
funcionamiento para definir el módulo final de colector.
• La evaluación térmica se basa los protocolos de evaluación
de colectores solares.
El fomento de valores ecológicos
• Se incentiva a través de la práctica de reciclaje
• Talleres y seguimiento del uso eficiente del agua caliente
disponible que motiva una cultura diferente del uso del
agua.
MÉTODO

9. PROTOTIPOS DE COLECTOR SOLAR
27º 42º40º540W/m2

10. Requerimiento:
Volumen: 50 litros de agua.
Temperatura media de uso: de 35oC
DISEÑO DEL COLECTOR
Parrilla
Tubos de plástico Polietileno de Alta
Densidad (HDPE), flexible,
resistente a la degradación UV

11. DISEÑO DE LA TERMA SOLAR
Aletas: Lata de aluminio
Cubierta: botellas PET

12. Aletas
CONSTRUCCIÓN

14. Recolección y preparación de las botellas PET
(Polietileno Tereftalato)

16. Fabricación del colector solar

17. CONSTRUCCIÓN DEL COLECTOR SOLAR

18. CONSTRUCCIÓN DEL SOPORTE DEL COLECTOR SOLAR

19. TANQUE DE ALMACENAMIENTO

20. Aislante
20

21. Terma solar con materiales reciclados.
Costo aproximado
S/. 450

22. INSTALACION DE LA TERMA SOLAR

23. EVALUACIÓN TÉRMICA
(06/07/2014)

24. EVALUACIÓN TÉRMICA

25. EVALUACIÓN TÉRMICA
Hora
T1
superior
Entradaagua
caliente
(°C)
T2
Inferior
(°C)
Tamb
(°C)
Tamb
(°F)
Tplaca
(°C)
Radiacion
( W/m2
)
Velocidad de viento
(m/s)
Maxima 42.0 38.2 24.7 76.4 57.0 680.0 2.6
Mínima 30.0 21.9 13.3 56.0 48.0 420.0 0.0
Promedio 38.1 28.5 21.0 69.7 53.4 577.4 1.0
Standard deviation 3.1 4.2 3.0 5.4 2.5 61.0 0.8
mediana 39.0 28.5 21.4 70.6 54.0 602.5 0.7

26. EFICIENCIA DE PLACA DEL COLECTOR
𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 % =
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 ú𝑡𝑖𝑙 𝑄𝑢
𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔í𝑎 𝑠𝑢𝑚𝑖𝑛𝑖𝑠𝑡𝑟𝑎𝑑𝑎 𝑄 𝑠𝑢𝑚
𝑥100%
𝑄𝑠𝑢𝑚 = 𝐻𝐴
𝑄 𝑢 = 𝑚𝑐 𝑝(𝑇2 − 𝑇1)
(Orbegozo y Arivilca, 2010)

27. EFICIENCIA
Magnitud Valor
Masa del agua: m 50 Kg
Calor específico del agua Cp 4186 J/kgoC
Temperatura inicial del agua:T1 36.6oC
Temperatura final del agua:T2 27.0 oC
Calor útil: Qu 0.56 KWh
Intensidad de radiación solar media: H 1.75 KWh/m2
Área del colector: A 0.882 m2
Eficiencia: e 36.2%

28. COEFICIENTE DE PERDIDAS DE CALOR
Se determina la variación de temperatura del agua del tanque de
la terma durante 8 horas (Orbegozo y Arivilca, 2010).
𝑅 =
𝑄𝑝𝑒𝑟
𝑡(𝑇1−𝑇 𝑎𝑚𝑏)
𝑄 𝑝𝑒𝑟 = 𝑚𝑐 𝑝(𝑇1 − 𝑇2)

29. COEFICIENTE DE PERDIDAS DE CALOR
CARACTERÍSTICA VALOR
Calor perdido: Qp 517.4 Wh
Temperatura inicial T1 36.4OC
Temperatura finalT2 27.5OC
Temperatura ambiente: Tamb 15OC
Tiempo de enfriamiento: t 8h
Pérdida de calor: R 3.2W/oCm2

30. SOCIALIZACIÓN Y SENSIBILIZACION DE LAS TERMAS SOLARES
A LOS POBLADORES BENEFICIARIOS

31. CONCLUSIONES
Es una alternativa simple de obtención de agua caliente
para uso doméstico familiar, es de autoconstrucción, con
materiales reciclados de fácil acceso y de resultados
térmicos apropiados para uso sanitario de 3 a 4 personas.
Presenta una eficiencia media de 36.23% para una
intensidad de radiación solar media de 585W/m2, menor a
la a la eficiencia de termas de placas (60% a 95%
Quinteros,2012).

32. El coeficiente de pérdida de calor resulta 3.4W/oCm2,
mayor en comparación a termas de alto aislamiento que
muestran un coeficiente de pérdida de 1-2 W/ºCm2
(Orbegozo y Arivilca, 2010)
La terma solar de materiales reciclados, nos permite
disponer 50L de agua caliente a 36oC durante el día y 27º C
durante la noche, valores medidos durante los días de
invierno en la ciudad de Ayacucho.

33. Se construyeron e instalaron 10 termas para igual número
de familias de la localidad de San Melchor- Ayacucho,
fomentando valores ecológicos ambientales, como:
• La cultura del reciclaje
• La eficiencia energética, que permite modificar
patrones de conducta y consumo en relación con el uso
de la energía.
• Fomentar el conocimiento y uso de nuevas fuentes de
energía.
.

34. BIBLIOGRAFÍA
Alano, J.A. 2004. Manual sobre la construcción e instalación de calentadores solares con materiales
reciclados. Brasil
CENTRO DE CONSERVACION DE ENERGIAY DEL AMBIENTE (CERNERGIA). (2003) Diagnóstico de la
situación actual del uso de la energía solar y eólica en el Perú.
Orbegozo, C, Arivilca, R. 2010. Energía SolarTérmica. Manual técnico para termas solares. Green
Energy Consultoría y Servicios SRL
Placco,C; Saravia, L; Cadena,C. Colectores solares para agua caliente INENCO, UNSA –CONICET.
Salta- Argentina
Quinteros, D,S. 2012. Estudio de la eficiencia del sistema solar térmico en el barrio SanValentín,
Comuna de lo Prado.
Tesis para optar al título de Ingeniero Físico Universidad de Santiago de Chile. Facultad de Ciencia
Departamento de Física Santiago Chile.
Duffie J.A. BeckmanW.A. 1991. Solar Engineering ofThermal Processes. 2da.EdiciónWiley-
Interscience, NewYork.
Serrano, P. 2004.Transferencia de tecnologías para energías renovables. Conceptos y modelos
metodológicos. Seminario Internacional Sobre Energía Solar Medio Ambiente y Desarrollo.
Cuzco.

35. Gracias