Este documento describe los colectores solares de placa plana. Explica que estos colectores transfieren la energía solar incidente a un fluido sin concentración de energía. Luego presenta una ecuación básica para el balance energético en estos colectores y describe las pérdidas de calor. Finalmente, proporciona correlaciones para calcular el coeficiente global de pérdidas de calor.
Transferencia de calor desde superficies extendidasMECATRÓNICA
El documento describe los conceptos de transferencia de calor desde superficies extendidas como aletas. Las aletas mejoran la transferencia de calor al aumentar el área de superficie entre un sólido y el fluido adyacente. El documento analiza la distribución de temperatura en diferentes configuraciones de aletas y formula la eficiencia de las aletas individuales y de los arreglos de aletas.
Este es el cableado completo de un semáforo de tres luces. Puedes checar las etapas por color en otras publicaciones.
Como siempre, si tienes algún problema (que nunca faltan con slideshare) descárgala sin problemas en profechavez.wordpress.com
Gracias por sus comentarios.
La primera oración describe un problema de transferencia de calor a través de una placa de hierro con diferentes temperaturas en sus caras. La segunda oración calcula la conductividad térmica de un metal a partir de su espesor, diferencia de temperatura y flujo de calor. La tercera oración calcula la tasa de flujo de calor y la temperatura en el empalme entre dos placas de metal soldadas con diferentes propiedades térmicas.
Este documento presenta una unidad sobre tiristores. Explica las características y parámetros de tiristores como el SCR y el TRIAC. Describe cómo funcionan estos dispositivos semiconductores y cómo se pueden usar para controlar grandes corrientes en aplicaciones de potencia como motores. También cubre temas como la activación, desactivación, protección contra dv/dt y circuitos de control de compuerta de tiristores.
Este documento describe los hornos de procesos, incluyendo su definición como equipos para calentar cargas mediante una fuente de calor sin sobrecalentamientos indeseados. Explica las partes clave como la zona radiante, el escudo, la zona de convección y la chimenea, y los diferentes tipos de hornos como los de reverbero, rotativos, de crisol y eléctricos. Finalmente, detalla algunas aplicaciones industriales comunes de los hornos como la metalurgia, fundición, siderurgia y la industria
El factor de forma determina la fracción de radiación emitida por una superficie que incide sobre otra superficie, dependiendo de la geometría. Los factores de forma suman 1 para cada superficie en un espacio cerrado, y son 0 para una superficie plana que se ve a sí misma. Se usan tablas y gráficos para casos comunes, y combinaciones de casos simples para problemas más complejos.
Este documento describe las calderas pirotubulares, un tipo de caldera que genera vapor a través de la transferencia de calor a presión constante. Las calderas pirotubulares tienen menores exigencias de calidad de agua, ocupan menos espacio, son más económicas y de fácil mantenimiento en comparación con las calderas acuotubulares, aunque tienen menor eficiencia y no son adecuadas para presiones elevadas. El documento también explica el cálculo del calor transferido y el balance de materia en la combustión.
DISPOSITIVOS TERMODINAMICOS
Algunos dispositivos con ingeniería de flujo estable:
Muchos dispositivos de ingeniería operan bajo las mismas condiciones durante largos periodos. Por ejemplo, los componentes de una central eléctrica de vapor (turbinas, compresores, intercambiadores de calor y bombas) operan sin parar durante meses antes de que el sistema se saque de servicio para mantenimiento.
Toberas y Difusores:
Las toberas y los difusores se utilizan comúnmente en motores de reacción, cohetes, naves espaciales e incluso en la manguera de jardín. Una tobera es un dispositivo que aumenta la velocidad de un flujo a expensas de la presión. Un difusor es un dispositivo que aumenta la presión de un fluido frenándolo; las toberas y los difusores efectúan tareas opuestas.
El área de la sección transversal de una tobera disminuye en la dirección del flujo en el caso de un flujo subsónicos y aumenta cuando se trata de flujos supersónicos. Lo contrario es cierto para los difusores. La tasa de transferencia de calor entre el fluido que circula por una tobera o un difusor y los alrededores suelen ser muy pequeña (Q=o) debido a que el fluido tiene altas velocidades y no pasa el tiempo suficiente en el dispositivo para que haya lugar a cualquiera transferencia de calor significativa.
Es típico que en las toberas o en los difusores no se efectué trabajo (W=0) y que cualquier cambio en la energía potencial sea despreciable (∆℮p=0). Pero como las toberas y los difusores implican altas velocidades, cuando los fluidos pasan por ellos experimenta grandes cambios en su velocidad. En consecuencia, se deben tomar en cuenta los cambios de energía cinética para el análisis de los flujos que atraviesan estos aparatos (∆℮c ≠ 0).
Transferencia de calor desde superficies extendidasMECATRÓNICA
El documento describe los conceptos de transferencia de calor desde superficies extendidas como aletas. Las aletas mejoran la transferencia de calor al aumentar el área de superficie entre un sólido y el fluido adyacente. El documento analiza la distribución de temperatura en diferentes configuraciones de aletas y formula la eficiencia de las aletas individuales y de los arreglos de aletas.
Este es el cableado completo de un semáforo de tres luces. Puedes checar las etapas por color en otras publicaciones.
Como siempre, si tienes algún problema (que nunca faltan con slideshare) descárgala sin problemas en profechavez.wordpress.com
Gracias por sus comentarios.
La primera oración describe un problema de transferencia de calor a través de una placa de hierro con diferentes temperaturas en sus caras. La segunda oración calcula la conductividad térmica de un metal a partir de su espesor, diferencia de temperatura y flujo de calor. La tercera oración calcula la tasa de flujo de calor y la temperatura en el empalme entre dos placas de metal soldadas con diferentes propiedades térmicas.
Este documento presenta una unidad sobre tiristores. Explica las características y parámetros de tiristores como el SCR y el TRIAC. Describe cómo funcionan estos dispositivos semiconductores y cómo se pueden usar para controlar grandes corrientes en aplicaciones de potencia como motores. También cubre temas como la activación, desactivación, protección contra dv/dt y circuitos de control de compuerta de tiristores.
Este documento describe los hornos de procesos, incluyendo su definición como equipos para calentar cargas mediante una fuente de calor sin sobrecalentamientos indeseados. Explica las partes clave como la zona radiante, el escudo, la zona de convección y la chimenea, y los diferentes tipos de hornos como los de reverbero, rotativos, de crisol y eléctricos. Finalmente, detalla algunas aplicaciones industriales comunes de los hornos como la metalurgia, fundición, siderurgia y la industria
El factor de forma determina la fracción de radiación emitida por una superficie que incide sobre otra superficie, dependiendo de la geometría. Los factores de forma suman 1 para cada superficie en un espacio cerrado, y son 0 para una superficie plana que se ve a sí misma. Se usan tablas y gráficos para casos comunes, y combinaciones de casos simples para problemas más complejos.
Este documento describe las calderas pirotubulares, un tipo de caldera que genera vapor a través de la transferencia de calor a presión constante. Las calderas pirotubulares tienen menores exigencias de calidad de agua, ocupan menos espacio, son más económicas y de fácil mantenimiento en comparación con las calderas acuotubulares, aunque tienen menor eficiencia y no son adecuadas para presiones elevadas. El documento también explica el cálculo del calor transferido y el balance de materia en la combustión.
DISPOSITIVOS TERMODINAMICOS
Algunos dispositivos con ingeniería de flujo estable:
Muchos dispositivos de ingeniería operan bajo las mismas condiciones durante largos periodos. Por ejemplo, los componentes de una central eléctrica de vapor (turbinas, compresores, intercambiadores de calor y bombas) operan sin parar durante meses antes de que el sistema se saque de servicio para mantenimiento.
Toberas y Difusores:
Las toberas y los difusores se utilizan comúnmente en motores de reacción, cohetes, naves espaciales e incluso en la manguera de jardín. Una tobera es un dispositivo que aumenta la velocidad de un flujo a expensas de la presión. Un difusor es un dispositivo que aumenta la presión de un fluido frenándolo; las toberas y los difusores efectúan tareas opuestas.
El área de la sección transversal de una tobera disminuye en la dirección del flujo en el caso de un flujo subsónicos y aumenta cuando se trata de flujos supersónicos. Lo contrario es cierto para los difusores. La tasa de transferencia de calor entre el fluido que circula por una tobera o un difusor y los alrededores suelen ser muy pequeña (Q=o) debido a que el fluido tiene altas velocidades y no pasa el tiempo suficiente en el dispositivo para que haya lugar a cualquiera transferencia de calor significativa.
Es típico que en las toberas o en los difusores no se efectué trabajo (W=0) y que cualquier cambio en la energía potencial sea despreciable (∆℮p=0). Pero como las toberas y los difusores implican altas velocidades, cuando los fluidos pasan por ellos experimenta grandes cambios en su velocidad. En consecuencia, se deben tomar en cuenta los cambios de energía cinética para el análisis de los flujos que atraviesan estos aparatos (∆℮c ≠ 0).
El documento describe las aletas de transferencia de calor, incluyendo su definición como superficies que transfieren calor por conducción a lo largo de su geometría y por convección con su entorno. Explica que las aletas se usan para mejorar la transferencia de calor cuando el coeficiente de convección es bajo, aumentando el área de superficie. También resume los tipos comunes de aletas, sus materiales, efectividad, eficiencia y aplicaciones como en radiadores, refrigeradores y motores.
El documento describe el ciclo de Carnot, un proceso cíclico reversible descubierto por Sadi Carnot que consta de dos transformaciones isotérmicas y dos adiabáticas. El ciclo implica que una máquina térmica absorbe calor de una fuente caliente y libera una parte a una fuente fría, produciendo trabajo en el proceso.
Este documento presenta una colección de problemas propuestos y resueltos sobre la transmisión de calor a través de los mecanismos de conducción, convección, radiación y mecanismos combinados. Incluye problemas sobre el cálculo del flujo de calor, la distribución de temperaturas, el espesor de aislamiento requerido y el diseño de sistemas de intercambio de calor con aletas. El documento proporciona información sobre los autores y las referencias utilizadas.
Este documento describe diferentes tipos de rectificadores, incluyendo rectificadores de media onda, onda completa, controlados y no controlados. Explica cómo funcionan rectificadores bifásicos, trifásicos y hexafásicos, y analiza sus formas de onda de tensión, corriente, caídas de tensión y otros parámetros. También cubre temas como rectificadores con carga RL, elementos reales vs. ideales y el uso de filtros.
El documento describe las causas y tipos de sobretensiones internas en redes eléctricas. Las sobretensiones de maniobra se originan por la operación de equipos como energización y recierre de líneas, y fallas. Estas causan ondas transitorias de algunas decenas de microsegundos y pueden ser controladas usando resistencias de preinserción, cierre controlado de disyuntores, y otros métodos.
Un sistema simple de refrigeración está compuesto por un compresor, evaporador, condensador y válvula de expansión. El compresor aumenta la presión del vapor del evaporador para que se condense en el condensador. El evaporador enfría usando el calor del ambiente para cambiar de estado el refrigerante. La válvula de expansión controla el flujo de refrigerante al evaporador.
El documento describe cómo el MOSFET de enriquecimiento revolucionó la industria de los ordenadores debido a su capacidad de funcionar como un interruptor. Su tensión umbral permite conmutar fácilmente entre los estados de conducción y corte, lo que es fundamental para procesar datos digitales. Los circuitos CMOS que utilizan MOSFET complementarios consumen muy poca potencia y permitieron la miniaturización de los circuitos integrados, dando lugar a los ordenadores personales modernos. Los MOSFET de potencia se utilizan para controlar cargas de alta
El documento presenta información sobre un curso de instalación y control de máquinas de corriente continua impartido por el instructor Jorge Fernández en el Senati. El curso cubre temas como definir máquinas de cc, generadores, instalación de generadores cc shunt y compound. También incluye detalles sobre partes de máquinas de cc y conceptos electromagnéticos como la ley de Faraday.
Este documento describe las turbinas de vapor, incluyendo sus principales componentes como el rotor y el estator, y los tipos de turbinas. Existen dos tipos principales de turbinas de vapor: turbinas axiales, donde el vapor fluye paralelo al eje; y turbinas radiales, donde el vapor fluye perpendicularmente al eje. Las turbinas se dividen en etapas para lograr una mayor expansión del vapor de manera eficiente.
Este documento describe el diseño de un banco de condensadores para corregir el factor de potencia en una empresa. Se utilizó un analizador de carga para obtener datos de parámetros eléctricos como potencia activa, potencia reactiva y factor de potencia. Con estos datos y ecuaciones, se calculó la potencia reactiva necesaria, la cual variaba de 46 a 8848 kVAr diariamente. Esto requiere un banco de condensadores automático. El documento explica el proceso de cálculo y selección de un banco variable
Este documento presenta un manual técnico para un curso sobre el control de motores eléctricos industriales. El curso cubrirá temas como leyes eléctricas básicas, características técnicas de motores, simbología eléctrica, diferentes tipos de circuitos de control, arrancadores, variadores de frecuencia, PLC y más. El objetivo general del curso es que los estudiantes aprendan a interpretar diagramas de circuitos de control y fuerza de motores y realizar su instalación y pruebas siguiendo está
Solucionario Primera Práctica Calificada de Circuitos Eléctricos I - FIEE UNI...Andy Juan Sarango Veliz
1) El documento presenta la solución de varios ejercicios de circuitos eléctricos. 2) Se resuelven cinco ejercicios utilizando las leyes de Kirchhoff y reduciendo resistencias en paralelo y serie. 3) Los cálculos incluyen hallar corrientes, voltajes y potencia en diferentes ramas y nodos de los circuitos.
Este documento resume una presentación sobre el Trilemma Energético realizada por José Antonio Vargas Lleras, Vicepresidente de América Latina y el Caribe del Consejo Mundial de Energía. El documento describe brevemente el Consejo Mundial de Energía, su misión de promover un sistema energético sostenible, y sus principales actividades como la publicación de informes y la organización de eventos. También resume los hallazgos clave del Índice de Sostenibilidad Energética del WEC, incluido el desempeño de los
1) El documento presenta fórmulas y conceptos relacionados con la transferencia de calor por conducción, convección y radiación.
2) Se describen las leyes de Fourier, Newton y Stefan-Boltzmann que rigen estos procesos de transferencia de calor.
3) También incluye ecuaciones para describir la conducción de calor unidimensional y multidimensional en diferentes coordenadas así como condiciones de contorno comunes.
Este documento presenta el análisis nodal de un sistema de potencia utilizando el método de impedancias en unidades per unit. Primero, se recopilan los datos del sistema y se define una base común de potencia y voltaje. Luego, se calculan las impedancias de todos los elementos en unidades per unit y se construye el diagrama de impedancias. Finalmente, se resuelve el sistema nodal mediante la conversión del diagrama de impedancias a uno de admitancias y la formación y resolución de las ecuaciones de corriente de Kirchhoff en cada
Proceso de refrigeracion por absorcionLuis Cardozo
Este documento compara los procesos de refrigeración por absorción y compresión de vapor. La refrigeración por absorción utiliza una mezcla de refrigerante y absorbente que se separan con calor, mientras que la compresión de vapor usa un compresor mecánico. Ambos procesos permiten enfriar espacios removiendo calor, pero la absorción es más ecológica al no usar electricidad.
Este documento describe los ciclos termodinámicos de potencia de vapor, incluyendo el ciclo de Carnot, el ciclo Rankine y sus modificaciones. Explica que el ciclo Rankine es una modificación práctica del ciclo de Carnot que permite la generación de energía eléctrica a gran escala. También analiza parámetros como la presión, temperatura y eficiencia térmica de los ciclos, y describe procesos como la sobrecalentación y regeneración para mejorar el rendimiento. El objetivo es definir los
El documento describe los diferentes tipos de intercambiadores de calor, incluyendo intercambiadores de contacto directo e indirecto. Los intercambiadores de contacto indirecto se dividen en regenerativos y recuperativos, con los recuperativos teniendo varias configuraciones de flujo como paralelo, contracorriente, cruzado y contraflujo cruzado. El documento también discute conceptos como el estudio térmico de intercambiadores, la caída de presión y elementos de diseño.
El documento describe los principios de las aletas, que son superficies extendidas que se usan para aumentar la transferencia de calor entre un sólido y un fluido contiguo. Las aletas incrementan el área de transferencia de calor disponible y pueden tener diferentes formas geométricas como rectangulares, trapezoidales o circunferenciales. El documento también presenta ecuaciones diferenciales que describen la distribución de temperatura a lo largo de una aleta y los parámetros como la eficiencia y efectividad que caracterizan el desempeño de
Este documento describe un experimento para evaluar las características de operación de superficies extendidas en tuberías. Se evaluarán la distribución de temperaturas y pérdidas de calor en tuberías con superficies extendidas uniformes y no uniformes. Se determinará la eficiencia global de cada superficie extendida mediante la medición de temperaturas en tres posiciones a lo largo de la tubería. Los resultados experimentales se compararán con un modelo teórico de distribución de temperaturas.
El documento describe las aletas de transferencia de calor, incluyendo su definición como superficies que transfieren calor por conducción a lo largo de su geometría y por convección con su entorno. Explica que las aletas se usan para mejorar la transferencia de calor cuando el coeficiente de convección es bajo, aumentando el área de superficie. También resume los tipos comunes de aletas, sus materiales, efectividad, eficiencia y aplicaciones como en radiadores, refrigeradores y motores.
El documento describe el ciclo de Carnot, un proceso cíclico reversible descubierto por Sadi Carnot que consta de dos transformaciones isotérmicas y dos adiabáticas. El ciclo implica que una máquina térmica absorbe calor de una fuente caliente y libera una parte a una fuente fría, produciendo trabajo en el proceso.
Este documento presenta una colección de problemas propuestos y resueltos sobre la transmisión de calor a través de los mecanismos de conducción, convección, radiación y mecanismos combinados. Incluye problemas sobre el cálculo del flujo de calor, la distribución de temperaturas, el espesor de aislamiento requerido y el diseño de sistemas de intercambio de calor con aletas. El documento proporciona información sobre los autores y las referencias utilizadas.
Este documento describe diferentes tipos de rectificadores, incluyendo rectificadores de media onda, onda completa, controlados y no controlados. Explica cómo funcionan rectificadores bifásicos, trifásicos y hexafásicos, y analiza sus formas de onda de tensión, corriente, caídas de tensión y otros parámetros. También cubre temas como rectificadores con carga RL, elementos reales vs. ideales y el uso de filtros.
El documento describe las causas y tipos de sobretensiones internas en redes eléctricas. Las sobretensiones de maniobra se originan por la operación de equipos como energización y recierre de líneas, y fallas. Estas causan ondas transitorias de algunas decenas de microsegundos y pueden ser controladas usando resistencias de preinserción, cierre controlado de disyuntores, y otros métodos.
Un sistema simple de refrigeración está compuesto por un compresor, evaporador, condensador y válvula de expansión. El compresor aumenta la presión del vapor del evaporador para que se condense en el condensador. El evaporador enfría usando el calor del ambiente para cambiar de estado el refrigerante. La válvula de expansión controla el flujo de refrigerante al evaporador.
El documento describe cómo el MOSFET de enriquecimiento revolucionó la industria de los ordenadores debido a su capacidad de funcionar como un interruptor. Su tensión umbral permite conmutar fácilmente entre los estados de conducción y corte, lo que es fundamental para procesar datos digitales. Los circuitos CMOS que utilizan MOSFET complementarios consumen muy poca potencia y permitieron la miniaturización de los circuitos integrados, dando lugar a los ordenadores personales modernos. Los MOSFET de potencia se utilizan para controlar cargas de alta
El documento presenta información sobre un curso de instalación y control de máquinas de corriente continua impartido por el instructor Jorge Fernández en el Senati. El curso cubre temas como definir máquinas de cc, generadores, instalación de generadores cc shunt y compound. También incluye detalles sobre partes de máquinas de cc y conceptos electromagnéticos como la ley de Faraday.
Este documento describe las turbinas de vapor, incluyendo sus principales componentes como el rotor y el estator, y los tipos de turbinas. Existen dos tipos principales de turbinas de vapor: turbinas axiales, donde el vapor fluye paralelo al eje; y turbinas radiales, donde el vapor fluye perpendicularmente al eje. Las turbinas se dividen en etapas para lograr una mayor expansión del vapor de manera eficiente.
Este documento describe el diseño de un banco de condensadores para corregir el factor de potencia en una empresa. Se utilizó un analizador de carga para obtener datos de parámetros eléctricos como potencia activa, potencia reactiva y factor de potencia. Con estos datos y ecuaciones, se calculó la potencia reactiva necesaria, la cual variaba de 46 a 8848 kVAr diariamente. Esto requiere un banco de condensadores automático. El documento explica el proceso de cálculo y selección de un banco variable
Este documento presenta un manual técnico para un curso sobre el control de motores eléctricos industriales. El curso cubrirá temas como leyes eléctricas básicas, características técnicas de motores, simbología eléctrica, diferentes tipos de circuitos de control, arrancadores, variadores de frecuencia, PLC y más. El objetivo general del curso es que los estudiantes aprendan a interpretar diagramas de circuitos de control y fuerza de motores y realizar su instalación y pruebas siguiendo está
Solucionario Primera Práctica Calificada de Circuitos Eléctricos I - FIEE UNI...Andy Juan Sarango Veliz
1) El documento presenta la solución de varios ejercicios de circuitos eléctricos. 2) Se resuelven cinco ejercicios utilizando las leyes de Kirchhoff y reduciendo resistencias en paralelo y serie. 3) Los cálculos incluyen hallar corrientes, voltajes y potencia en diferentes ramas y nodos de los circuitos.
Este documento resume una presentación sobre el Trilemma Energético realizada por José Antonio Vargas Lleras, Vicepresidente de América Latina y el Caribe del Consejo Mundial de Energía. El documento describe brevemente el Consejo Mundial de Energía, su misión de promover un sistema energético sostenible, y sus principales actividades como la publicación de informes y la organización de eventos. También resume los hallazgos clave del Índice de Sostenibilidad Energética del WEC, incluido el desempeño de los
1) El documento presenta fórmulas y conceptos relacionados con la transferencia de calor por conducción, convección y radiación.
2) Se describen las leyes de Fourier, Newton y Stefan-Boltzmann que rigen estos procesos de transferencia de calor.
3) También incluye ecuaciones para describir la conducción de calor unidimensional y multidimensional en diferentes coordenadas así como condiciones de contorno comunes.
Este documento presenta el análisis nodal de un sistema de potencia utilizando el método de impedancias en unidades per unit. Primero, se recopilan los datos del sistema y se define una base común de potencia y voltaje. Luego, se calculan las impedancias de todos los elementos en unidades per unit y se construye el diagrama de impedancias. Finalmente, se resuelve el sistema nodal mediante la conversión del diagrama de impedancias a uno de admitancias y la formación y resolución de las ecuaciones de corriente de Kirchhoff en cada
Proceso de refrigeracion por absorcionLuis Cardozo
Este documento compara los procesos de refrigeración por absorción y compresión de vapor. La refrigeración por absorción utiliza una mezcla de refrigerante y absorbente que se separan con calor, mientras que la compresión de vapor usa un compresor mecánico. Ambos procesos permiten enfriar espacios removiendo calor, pero la absorción es más ecológica al no usar electricidad.
Este documento describe los ciclos termodinámicos de potencia de vapor, incluyendo el ciclo de Carnot, el ciclo Rankine y sus modificaciones. Explica que el ciclo Rankine es una modificación práctica del ciclo de Carnot que permite la generación de energía eléctrica a gran escala. También analiza parámetros como la presión, temperatura y eficiencia térmica de los ciclos, y describe procesos como la sobrecalentación y regeneración para mejorar el rendimiento. El objetivo es definir los
El documento describe los diferentes tipos de intercambiadores de calor, incluyendo intercambiadores de contacto directo e indirecto. Los intercambiadores de contacto indirecto se dividen en regenerativos y recuperativos, con los recuperativos teniendo varias configuraciones de flujo como paralelo, contracorriente, cruzado y contraflujo cruzado. El documento también discute conceptos como el estudio térmico de intercambiadores, la caída de presión y elementos de diseño.
El documento describe los principios de las aletas, que son superficies extendidas que se usan para aumentar la transferencia de calor entre un sólido y un fluido contiguo. Las aletas incrementan el área de transferencia de calor disponible y pueden tener diferentes formas geométricas como rectangulares, trapezoidales o circunferenciales. El documento también presenta ecuaciones diferenciales que describen la distribución de temperatura a lo largo de una aleta y los parámetros como la eficiencia y efectividad que caracterizan el desempeño de
Este documento describe un experimento para evaluar las características de operación de superficies extendidas en tuberías. Se evaluarán la distribución de temperaturas y pérdidas de calor en tuberías con superficies extendidas uniformes y no uniformes. Se determinará la eficiencia global de cada superficie extendida mediante la medición de temperaturas en tres posiciones a lo largo de la tubería. Los resultados experimentales se compararán con un modelo teórico de distribución de temperaturas.
Este documento presenta un resumen de un curso sobre principios de termoconversión solar, dispositivos y sistemas de baja y mediana temperatura. El curso se llevará a cabo del 31 de octubre al 2 de noviembre de 2013 en Cancún, México. El documento describe los principales componentes de un captador solar plano, incluyendo la superficie absorbente, la cubierta transparente, el aislamiento térmico y el sistema de transporte de calor. También explica conceptos como el balance de energía, el rendimiento térm
Este documento presenta un resumen de los principios de la termoconversión solar, dispositivos y sistemas de baja y mediana temperatura. Incluye información sobre captadores solares planos, incluyendo sus componentes, balance de energía, rendimiento térmico y eficiencia. También cubre conceptos como trasmitancia de cubiertas, absorción múltiple, y eficiencia de conversión. El documento fue presentado en el Curso Pre-Congreso ISES-ANES en Cancún, México.
Este documento presenta un resumen de un curso sobre principios de termoconversión solar, dispositivos y sistemas de baja y mediana temperatura. El curso se llevará a cabo del 31 de octubre al 2 de noviembre de 2013 en Cancún, México e incluirá las siguientes secciones: principios de la conversión fototérmica y dispositivos conversores de baja temperatura, captadores solares planos, tecnologías para aumentar la temperatura y eficiencia, y captadores solares al vacío. El curso será impartido
Este documento describe los conceptos fundamentales de la conducción estacionaria unidimensional de calor. Explica la ley de Fourier y cómo se puede usar para calcular el flujo de calor a través de sistemas planos, cilíndricos y esféricos de una o más capas. También introduce conceptos como la resistencia térmica y el coeficiente global de transferencia de calor, y proporciona ejemplos numéricos para ilustrar los métodos.
Este documento trata sobre la transferencia de calor por conducción en sistemas unidimensionales. Explica la ley de Fourier y cómo se puede usar para calcular el flujo de calor a través de placas planas, paredes multicapas, cilindros y esferas. También introduce conceptos como la resistencia térmica y el coeficiente global de transferencia de calor, y proporciona ejemplos numéricos para ilustrar los cálculos.
El documento presenta cuatro problemas relacionados con transferencia de calor. El primer problema involucra el cálculo de temperaturas de chips de silicio enfriados por aire. El segundo problema calcula la tasa de suministro de calor necesaria para mantener una superficie a 1000 K durante la transferencia de calor por convección de aire. El tercer problema calcula temperaturas y flujos de energía entre placas paralelas separadas por un gas. El cuarto problema determina la temperatura de aire necesaria para mantener el mismo nivel de comodidad ante una disminuc
1) El documento presenta fórmulas, tablas y figuras relacionadas con la transferencia de calor por conducción, convección y radiación. 2) Incluye ecuaciones para la conducción unidimensional y multidimensional, así como condiciones de contorno. 3) También cubre temas como aletas de enfriamiento, efectividad, eficiencia y resistencia térmica.
1. La distribución de temperatura en una pared se determina resolviendo la ecuación de calor con las condiciones de frontera apropiadas.
2. Para condiciones de estado estable sin fuente o sumidero de energía dentro de la pared, la forma apropiada de la ecuación de calor es para la conducción unidimensional.
3. Bajo estas condiciones, el flujo de calor es constante e independiente de la posición a lo largo de la pared.
Este documento presenta una serie de problemas de transferencia de calor relacionados con diferentes temas como conducción unidimensional y bidimensional, convección forzada y natural, radiación e intercambio térmico. Incluye 10 problemas de muestra con sus respectivas soluciones para que sirvan como ejemplo y guía de resolución de otros problemas similares. El documento proporciona una introducción breve a cada tema y contiene tablas con propiedades termofísicas de diferentes materiales para facilitar los cálculos requeridos.
Este documento describe un experimento para determinar la eficiencia y el calor disipado por una aleta. El objetivo era medir las temperaturas de una aleta cilíndrica calentada con agua y usar los datos para calcular la eficiencia real y geométrica. Los resultados mostraron que la eficiencia real fue de 0.6, menor que la eficiencia geométrica de 0.9, presumiblemente debido a que las aletas no estaban bien soldadas al cilindro central.
Este documento describe la conducción unidimensional de calor a través de una pared durante un día de invierno. Se considera que la transferencia de calor ocurre solo en la dirección normal a la superficie de la pared y que las temperaturas interior y exterior permanecen constantes, por lo que el proceso es estacionario. También se describe el cálculo de la resistencia térmica de la pared y cómo se ve afectada por la convección en las superficies.
El documento presenta un proyecto de sistema de refrigeración solar doméstico que consiste en una heladera por absorción y un sistema de colector solar cilíndrico-parabólico y tanque de almacenamiento. Se dimensionó el sistema para condiciones meteorológicas de la puna jujeña y se optimizó el almacenamiento de calor. El sistema produce refrigeración a través de un ciclo de absorción que usa amoníaco y agua, reemplazando el compresor con un absorbedor y generador. El área requerida
Este documento describe las aletas de transferencia de calor, que son superficies alargadas que transfieren calor por conducción. Las aletas mejoran la transferencia de calor al exponer un área más grande a la convección y radiación. Se describen diferentes tipos de aletas, fórmulas para calcular su efectividad y longitud apropiada, y materiales comunes como el cobre y aluminio. Finalmente, se explica la diferencia entre la eficiencia y efectividad de una aleta.
Conduccion unidimensional estado estacionarioMiguel Fernando
1) El documento describe los conceptos fundamentales de la transferencia de calor por conducción unidimensional y multidimensional, incluyendo la ecuación de calor y la ley de Fourier. 2) Explica cómo resolver la ecuación de calor para determinar la distribución de temperaturas en paredes planas, cilíndricas y esféricas. 3) Introduce el concepto de resistencia térmica y cómo se puede utilizar para analizar sistemas compuestos.
Las aletas de transferencia de calor son sólidos que aceleran el enfriamiento de una superficie al conducir calor a lo largo de su geometría y transmitirlo por convección a su entorno. Existen diferentes tipos de aletas como longitudinales, radiales y en forma de agujas. La eficiencia de una aleta depende de factores como su longitud, espesor, material y coeficiente de convección y mide qué fracción del calor máximo que podría transferir realmente transfiere.
PINT_CRQ_28359_NODO ABANCAY - Cambio de Baterias.pdfMarco Silva
El informe describe el reemplazo de las baterías degradadas en el nodo ABANCAY por un equipo de mantenimiento. Se retiraron 12 baterías dañadas y se instalaron 16 nuevas baterías, modificando también los parámetros de configuración. El proceso tomó 10 horas y 19 minutos para completar.
PINT_CRQ_28689_NODO PACHACHUPAN - Cambio de Baterias.pdfMarco Silva
El informe resume el mantenimiento correctivo realizado en el nodo Pachachupan. El técnico reemplazó 8 baterías degradadas por nuevas baterías NorthStar y modificó los parámetros de configuración del controlador. El trabajo tomó 6 horas y se completó según lo programado. Las baterías retiradas se llevaron al centro de mantenimiento en Huanuco.
PINT_CRQ_28379_NODO MOYOBAMBA - Cambio de baterias.pdfMarco Silva
El informe resume el mantenimiento correctivo realizado en el nodo Moyobamba en San Martín. Se reemplazaron 12 baterías degradadas por nuevas baterías. El técnico Jhonatan Horna completó con éxito el trabajo de reemplazo de baterías en 2 horas y 29 minutos, verificando que el nodo quede sin alarmas y con la tensión adecuada en los bancos de baterías.
Aterramiento de Sistemas Fotovoltaicos - Consideraciones NEC.pptMarco Silva
Este documento resume los conceptos básicos de la sección 690 del Código Eléctrico Nacional (NEC) de 2011 sobre sistemas fotovoltaicos. Explica que el NEC permite sistemas fotovoltaicos conectados a tierra y sin conexión a tierra. También analiza los tres métodos permitidos para conectar sistemas fotovoltaicos de corriente continua y alterna al sistema de conexión a tierra, cada uno con ventajas y desventajas. Finalmente, introduce el tema de los sistemas integrales de prote
CALCULO NIVEL DE RIESGO COMISARIA DE INDEPENDENCIA (PISCO).pdfMarco Silva
Este documento presenta un resumen de un proyecto de evaluación del riesgo de daños por rayos y medidas de protección para la Comisaría de Independencia en Pisco, Perú. Se realiza una evaluación del riesgo según la norma IEC 62305-2 y se proponen medidas de protección externa e interna contra rayos, así como medidas preventivas. Finalmente, se describe el diseño de la instalación de protección contra rayos, incluyendo los sistemas de captación, conducción, control y puesta a tierra.
CALCULO NIVEL DE RIESGO-SAN FRANCISCO (EL CARMEN).pdfMarco Silva
Este documento presenta un resumen de tres oraciones del proyecto de evaluación del riesgo por rayos y medidas de protección para el edificio SAN FRANCISCO en CHINCHA, Perú. Calcula el índice de riesgo según normas internacionales y determina las medidas de protección externa, interna y preventiva necesarias para reducir el riesgo a niveles aceptables. Incluye el diseño de los sistemas de protección externa contra rayos, protección interna de sobretensiones y medidas preventivas según la normativa aplicable.
Este documento evalúa el riesgo de daños por rayos en la Comisaría de Nieva, Amazonas, Perú de acuerdo con la norma IEC 62305. Calcula el índice de riesgo y determina las medidas de protección necesarias, incluyendo un sistema de protección externa e interna contra rayos y medidas preventivas. Presenta el diseño de la instalación de protección contra rayos recomendada y describe los materiales a utilizar.
This document describes a system to charge an electric vehicle's battery using wind energy harnessed from the vehicle's motion. It involves installing a vertical axis wind turbine (VAWT) inside the vehicle's front grille. As the vehicle moves, wind flowing into the grille will spin the VAWT, which is connected to a generator to produce electricity. This electricity can then be used to charge the vehicle's battery. The system aims to allow battery charging without stopping the vehicle. The document discusses designing and prototyping a small VAWT that could generate 0.5 kW of power at vehicle speeds of 40-60 kph. It also describes the generator and DC boost converter used to convert the VAWT's mechanical energy
1) El documento describe los concentradores circulares continuos de heliostatos con un receptor central simétrico. 2) Explica que los heliostatos deben estar dispuestos de forma plana, cerrada y continua para maximizar la energía solar reflejada hacia el receptor. 3) Define tres tipos de expresiones para el área efectiva del concentrador dependiendo de la posición del nodo en relación al concentrador.
1. El problema busca maximizar la suma de los logaritmos neperianos de dos sumandos positivos cuya suma es e. La solución óptima es que cada sumando sea e/2, con una suma máxima de 2-2ln2.
2. Se busca minimizar la resta entre uno de los números (que suman 10) menos el inverso del otro. La solución óptima son 11 y -1.
3. Se busca maximizar el área de un cuadrilátero rectangular construido con 2 metros de alambre. El área máxima
Este documento describe los procesos termo solares en baja, media y alta temperatura. Explica la radiación solar en la superficie terrestre, incluyendo la constante solar, la distribución espectral de la radiación solar extraterrestre y los instrumentos para medir el flujo solar como el heliógrafo Campbell-Stokes.
Este documento describe los conceptos de densidad habitacional y conjuntos habitacionales de baja densidad. Define tres tipos de zonas residenciales de baja densidad (R1-S, R1, R2) con diferentes estándares de tamaño de lote, altura de edificación y tipo de vivienda permitida. Explica cómo calcular la densidad poblacional, el coeficiente de edificación y proporciona ejemplos. El objetivo es establecer pautas para el desarrollo de proyectos residenciales de baja densidad.
El documento resume un cuento con un tema realista filosófico. Describe las experiencias de un personaje llamado don Leandro, un padre que pierde a su hijo y su casa y siempre está buscando un nuevo lugar para vivir. Aunque el cuento muestra historias tristes y de resignación, también expresa cierto agrado con sus personajes. La trama es simple y presenta la problemática de un inmigrante provincial al llegar a una gran ciudad en busca de un lugar para vivir.
Este documento establece los tipos de habilitaciones residenciales y sus características. Describe urbanizaciones, viviendas taller y viviendas tipo club. Las urbanizaciones se clasifican en seis tipos dependiendo de la densidad y calidad de obras. Se especifican los aportes requeridos para cada tipo. También se definen modalidades de ejecución como convencional, progresiva o con construcción simultánea.
El Medio Ambiente(concientizar nuestra realidad)govesofsofi
Este pequeño trabajo tiene como intención concientizar sobre el medio ambiente...menciona las "famosas" islas de basuras y unos jóvenes que intentaron cambiar la realidad de la contaminación, pero como sabemos...no basta con uno o dos para poder lograr grandes cambios, se necesita de todos para poder lograr los. Roma no fue grande a causa de una sola persona...
La fase luminosa, fase clara, fase fotoquímica o reacción de Hill es la primera fase de la fotosíntesis, que depende directamente de la luz o energía lumínica para poder obtener energía química en forma de ATP y NADPH, a partir de la disociación de moléculas de agua, formando oxígeno e hidrógeno.
1. III.- COLECTORES DE PLACA PLANA
pfernandezdiez.es
III.1.- INTRODUCCIÓN
Un colector solar transforma la energía solar incidente en otra forma de energía útil. Difiere de
un intercambiador de calor convencional en que en éstos se realizan intercambios térmicos entre
fluidos con elevados coeficientes de transferencia térmica, y en los que la radiación es un factor sin
apenas importancia.
En un colector solar, la transferencia térmica se realiza desde una fuente energética, (el Sol), a
un fluido, sin concentración de energía solar, por lo que el flujo incidente puede ser del orden de 1
kW/m2 variable con una serie de parámetros.
La gama de longitudes de onda que se aprovecha está comprendida entre 0,3 µm y 3 µm, que es
una franja de radiación considerablemente más pequeña que la de la radiación emitida por la mayo-
ría de las superficies que absorben energía.
El análisis de los colectores solares implica problemas particulares de flujos de energía, bajos y
variables, así como una gran relevancia de los fenómenos de radiación. En los colectores de placa
plana, la superficie que absorbe la radiación solar es igual a la superficie que la capta.
Se pueden diseñar colectores de placa plana para trabajar con temperaturas de placa absorbente
comprendidas entre 40°C y 130°C. Estos colectores utilizan tanto la radiación solar directa como la
difusa, no requieren de sistemas de seguimiento solar y prácticamente no precisan de mantenimien-
to. Sus aplicaciones van enfocadas a sistemas de calentamiento de agua, calefacción de edificios y
aire acondicionado.
El coste de la energía obtenida en un colector de placa plana depende del rendimiento térmico
del sistema, de su vida media y de los costes de fabricación.
pfernandezdiez.es Colectores de placa plana.III.-59
2. III.2.- ECUACIÓN BÁSICA DEL BALANCE ENERGÉTICO EN COLECTORES DE PLACA
PLANA
Mediante un balance energético se puede hallar la distribución de la energía solar incidente so-
bre un colector de placa plana, su transformación en energía útil y las pérdidas térmicas.
Este balance energético se puede poner en la siguiente forma:
A I0 k τ sαsp = Qu + qpérdidas + qalmacenada = A k Isαs
en la que:
A es la superficie del colector, igual en la cubierta que en la placa absorbente.
k es un factor de conversión de la radiación (difusa y directa), que sirve para evaluar la energía solar inci-
dente en el plano del colector.
τ s es la transmitancia solar efectiva de la cubierta del colector
αsp es la absortancia solar de la placa absorbente del colector
Qu es el calor útil que se transfiere al fluido refrigerante que circula por el colector solar, de valor:
Qu = GF cpF (Tsal - Tent ) = Ccol (Tsal - Tent )
siendo: Ccol la capacidad calorífica del fluido del colector
qpérd la cantidad de calor perdida desde la placa absorbente del colector al medio exterior, tanto por con-
vección, como por conducción y radiación; esta energía perdida lo es hacia arriba, hacia abajo y hacia los late-
rales del colector
qalm es la energía almacenada en el colector
Fig III.1.-Estructura de un colector solar de placa plana
La energía solar incidente Is sobre la placa absorbente viene dada por la siguiente expresión:
Is = I0 τ s ; Is αs = I0 τ s αs = I0 (τ α )s
en la que (τ α ) se calcula para la radiación directa con el ángulo real de incidencia, mientras que la
radiación difusa se considera como si fuese directa, pero con un ángulo de incidencia de 60°.
El rendimiento del colector ηc que proporciona una medida de su funcionamiento se define como:
pfernandezdiez.es Colectores de placa plana.III.-60
3. ηc =
Ganancia útil durante cualquier período de tiempo
Energía solar incidente en el mismo período
=
qu dt
t1
t2
∫
A I0 dt
t1
t2
∫
Para obtener un resultado significativo, el rendimiento se tiene que calcular para todo un día de
funcionamiento.
En todo momento hay que compatibilizar el rendimiento óptimo del colector con un coste mínimo
del mismo, lo que implica el tener que diseñar colectores con una eficiencia inferior a la tecnológi-
camente posible, que reduce el coste de forma significativa.
Este método es pesado y laborioso, por lo que generalmente, en régimen permanente, se recurre
a otra formulación en la que se consideran algunas simplificaciones, como veremos más adelante.
III.3.- PERDIDAS DE CALOR DEL COLECTOR
El valor de qpérd se puede poner en función del coeficiente global de transmisión de calor de las
pérdidas de calor del colector Uc. Si se conoce Uc y si la placa del colector se sabe está a una tempe-
ratura media Tp el valor de qpérd se puede poner, siendo Ta la tem-
peratura ambiente, en la forma:
qpérd = UC A ( TP - Ta )
Un modelo adecuado de análisis térmico de un colector de placa
plana puede considerar las siguientes hipótesis simplificadoras:
- El colector está térmicamente aislado en estado estacionario
- La caída de temperatura entre la parte superior e inferior de la placa es despreciable
- El flujo térmico se puede considerar monodimensional, tanto a través de las cubiertas, como de los ais-
lamientos laterales
- Los cabezales que conectan los tubos cubren solamente una pequeña superficie de la placa colectora y
proporcionan un flujo térmico uniforme a los tubos
- El cielo se puede considerar como si fuese una fuente térmica equivalente a un cuerpo negro, en lo que
respecta a la radiación infrarroja, a una temperatura del cielo equivalente
- Se supondrá que la radiación Is = I0 τ s sobre la placa plana absorbente del colector es uniforme
La distribución de temperaturas sobre el colector de placa plana se puede representar mediante
el circuito térmico aproximado que se presenta en la Fig III.2 en la que la placa colectora absorbe
una energía incidente, αs Is k .
Análisis del circuito térmico de un colector con dos cubiertas a las temperaturas T1 y
T2
pfernandezdiez.es Colectores de placa plana.III.-61
4. Si la superficie inferior del colector está bien aislada (de la placa absorbente hacia abajo), la ma-
yor parte de las pérdidas al exterior se producen a través de su superficie superior, es decir, a través
de la cubierta o cubiertas que constituyen la ventana del colector; el calor se transfiere entre la cu-
bierta y la segunda placa de vidrio, y entre las dos placas de vidrio, por convección y radiación, en
paralelo.
Fig III.3.- Colector de placa plana con dos cubiertas
La velocidad de transferencia de las pérdidas térmicas por unidad de área del colector entre la
placa absorbente a Tp y la segunda cubierta de vidrio a T2, es la misma que entre las placas de vi-
drio que conforman las cubiertas a T2 y T1 y la misma que entre la placa de vidrio de la cubierta ex-
terior a T1 y el medio exterior a Ta. Teniendo en cuenta la Fig III.4 se encuentra que las pérdidas
térmicas hacia arriba, entre la placa colectora y la segunda cubierta, se pueden poner en la forma:
Fig III.4.- Circuito térmico del colector de placa plana con dos cubiertas
pfernandezdiez.es Colectores de placa plana.III.-62
5. qpérd.hacia arriba(p- 2 ) = A hC(p - 2 )
(TP - T2 ) +
σ (Tp
4 - T2
4 ) A
1
εpi
+
1
ε2i
- 1
siendo
hc(p-2) el coeficiente de transferencia de calor por convección entre la placa y la 2ª cubierta
εpi la emitancia infrarroja de la placa
ε2i la emitancia infrarroja de la segunda cubierta
!
"
#
$
#
La ecuación anterior se puede poner en función de (Tp - T2) como:
qpérd.hacia arriba(p-2) = A {hC(p-2)
+ hr(p-2)
} (TP - T2 ) =
Tp - T2
R3
=
Tp - T2
1
A {hC(p-2)
+ hr(p-2)
}
siendo: hr(p-2) =
σ (Tp
2 + T2
2 ) (Tp + T2 )
1
εpi
+
1
ε2i
- 1
La velocidad de la transferencia de las pérdidas térmicas entre las dos cubiertas es de la forma:
qpérd. hacia arriba(2-1)
* = A {hC(2-1)
+ hr(2-1)
} (T2 - T1 ) =
T2 - T1
R4
=
T2 - T1
1
A {hC(2-1)
+ hr(2-1)
}
en la que: hr(2-1) =
σ (T1
2 + T2
2 ) (T1 + T2 )
1
ε1i
+
1
ε2i
- 1
es el coeficiente de transferencia de calor por radiación entre las dos cubiertas transparentes.
Las emitancias ε1i y ε2i de las dos cubiertas transparentes serán iguales, si ambas están cons-
truidas del mismo material. Si no fuese así, se pueden obtener algunas ventajas económicas utili-
zando una cubierta de plástico entre la cubierta más exterior, que será de vidrio, y la placa absor-
bente; en este tipo de construcción sería posible el que las propiedades radiativas de las dos cubier-
tas no fuesen iguales. Si el aire está en reposo, para hallar la ecuación de la resistencia térmica en-
tre la superficie superior de la cubierta exterior y el aire ambiente, se pueden utilizar correlaciones
de convección natural, pero si sobre el colector está soplando el viento, hay que aplicar correlaciones
de convección forzada. A su vez se produce un intercambio de radiación entre la cubierta superior a
T1 y el cielo a la temperatura Tcielo, mientras que el intercambio de calor por convección se produce
entre T1 y el aire ambiente a Ta.
Por comodidad consideraremos que Tcielo = Taire = Ta lo que permite obtener:
qpérd.hacia arriba(1-a)
,
= A {hC(1-∞)
+ hr(1-∞)
} (T1 - Ta ) =
T1 - Ta
R5
=
T1 - Ta
1
A {hC(1-∞)
+ hr(1-∞)
}
pfernandezdiez.es Colectores de placa plana.III.-63
6. Fig III.5.- Valores del reparto de la energía incidente sobre un colector de placa plana con una cubierta
en la que: hC(1-∞)
= ε1i σ (T1 + Tcielo ) (T1
2 + Tcielo
2 )
Para el colector de placa plana y doble cubierta de vidrio, la conductancia de la pérdida de calor
Uc(total) se puede expresar en la forma:
UC(total) =
1
R1 + R2
+
1
R3 + R4 + R5
El cálculo de Uc (total) exige la resolución iterativa de las ecuaciones q* y q’ por cuanto las conduc-
tancias de radiación unitarias, son función de la temperatura exterior de la cubierta y de la placa
absorbente, que en principio no son conocidas.
III.4.- COEFICIENTES DE TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONVECCIÓN UTILIZA-
DOS EN COLECTORES SOLARES PLANOS
El coeficiente de transferencia de calor entre placas planas paralelas es:
Placas horizontales, con flujo de calor ascendente: 104 < Gr < 107 ; Nu = 0,152 (Gr)0,281
Placas a 45º, con flujo de calor ascendente: 104 < Gr < 107 ; Nu = 0,093 (Gr)0,31
Planos verticales:
1,5.104 < Gr < 1,5.105 ; Nu = 0 ,033 (Gr )0 ,381
1,5.105 < Gr < 107 ; Nu = 0 ,062 (Gr )0 ,327
⎧
⎨
⎩⎪
Por lo que respecta a la inclinación, se puede calcular el valor de Uc para una inclinación cual-
pfernandezdiez.es Colectores de placa plana.III.-64
7. quiera y a partir del valor de Uc para una inclinación de 45°, siendo y la inclinación del colector en
grados y εp la emitancia de la placa, en la forma:
Uc
Uc (45º)
= 1 - (ψ - 45) (0,00259 - 0,00144 εp )
III.5.- CORRELACIONES DEL COEFICIENTE GLOBAL DE PERDIDAS Uc
Dado que la resolución del cálculo de Uc es bastante complicada, se han desarrollado algunas
fórmulas empíricas que permiten su cálculo; así, para el caso de colectores cuyas cubiertas (N) sean
del mismo material y que suele dar resultados bastantes exactos, se utiliza la formulación de Hottel
y Woertz, en la forma:
qpérdidas hacia arriba =
(Tp - Ta ) A
N
C
Tc
(Tp - Ta )
(N + f )0,33
+
1
hC(p-∞)
+
σ (Tp
4 - Ta
4 ) A
1
εpi + 0,05 N (1 - εpi )
+
2 N + f - 1
εcubiertas i
- N
en la que:
f = {(1 - 0,04 hviento ) + 5.10-4 (hviento )2 } (1 + 0,091 N)
hviento = hC(p-∞) = 5,7 + 3,8 u ; u, en (m/seg)
C = 365,9 (1 - 0,00883 b + 0,00013 b2 )
εcubiertas cristal = εci = 0,88
⎧
⎨
⎪
⎪
⎩
⎪
⎪
Lein (1973) propone, para placas absorbentes con temperaturas comprendidas entre 40°C y
130°C y con un error en el cálculo de Uc menor que ± 0,2 W/m2°C, la siguiente ecuación:
UC =
1
N
344
Tp
(Tp - Ta )0,31
(N + f )0,31
+
1
hviento
+
σ (Tp + Ta ) (Tp
2 + Ta
2 )
1
εpi + 0,0425 N (1 - εpi )
+
2 N + f - 1
εcristal
- N
siendo: f = {1 - 0,04 hviento + 5.10-4 hviento
2 } (1 + 0,058 N)
El estudio anterior se ha hecho con coeficientes de pérdidas hacia arriba en cubiertas de cristal
que son opacas a las radiaciones de onda larga. Si se utiliza un material plástico para sustituir una
o más cubiertas, hay que modificar la ecuación que proporciona Uc por cuanto parte de esta radia-
ción infrarroja de pérdidas atravesaría las cubiertas de plástico, por no ser opacas a las radiaciones
de onda larga y llegaría a la placa.
La transferencia directa de energía por radiación entre la placa y el cielo es:
pfernandezdiez.es Colectores de placa plana.III.-65
8. qplaca-cielo = τ εp σ (Tp
4 - Ta
4 )
siendo τ la transmitancia de la cubierta para la radiación de Tp y Ta (la transmitancia es indepen-
diente de la temperatura de la fuente térmica).
El coeficiente de pérdidas hacia arriba se puede poner también en la siguiente forma:
UC = τ εpσ ˆT3
Tp - Tcielo
Tp - Ta
+
1
1
hc-p + hr
+
1
hviento + hrext
que particularizamos para los siguientes casos:
a)
UC = τ εpσ ˆT3
Tp - Tcielo
Tp - Ta
+
1
1
hc-p + εp-c hr(p-c)
+
1
hviento + hr(c-aire)
=
= τ εp hr(p-c)
Tp - Tcielo
Tp - Ta
+
1
1
hc-p + εp-c hr(p-c)
+
1
hviento + ε1 hr(c-aire)
Tc - Tcielo
Tc - Taire
………………………………………………………………………………………..
b)
Uc =
1
1
hviento + ε1 hr(1-aire)
T1 - Tcielo
T1 - Taire
+
1
τ εp-1 hr(1-aire)
+
1
1
hp-2 + εp-2 hr(p-2)
+
1
h2-1 + ε2-1 hr(2-1)
………………………………………………………………………………………..
c)
pfernandezdiez.es Colectores de placa plana.III.-66
9. Uc =
τ 2ε1 hr(p-cielo)
1 + τ
Tp - Tcielo
Tp - Taire
+
1
1
hviento + ε1 hr(1-aire)
T1 - Tcielo
T1 - Taire
+
1
1
hp-2 + εp-2 hr(p-2)
+
1
h2-1 + ε2-1 hr(2-1)
………………………………………………………………………………………..
d)
Uc =
1
1
hviento + ε1 hr(1-cielo)
T1 - Tcielo
T1 - Taire
+
1
τ 2εp-1 hr(p-1)
1 + τ
+
1
hp-3 + εp-3 hr(p-3)
+
1
h2-1 + ε2-1 hr(2-1)
+
1
h3-2 + ε3-2 hr(3-2)
………………………………………………………………………………………..
Para estas situaciones se tiene que el coeficiente de convección {pared-medio exterior}, es:
hviento = 5,7 + 3,8 u ; hxy = K (Coeficiente de convección)
Ángulo de inclinación 0 30 60 90
K 0,24 0,21 0,18 0,15
hr(xy) = σ
Tx
4 - Ty
4
Tx - Ty
(Coeficiente equivalente de radiación)
Exy =
1
1
εx
+
1
εy
- 1
(Factor de emisividad)
εplaca = 0,95 (pintura negra) ; εplástico = 0,63 ; εvidrio = 0,88
Ts es la temperatura equivalente del cuerpo negro del cielo
Ta es la temperatura del aire ambiente
Tp es la temperatura media de la placa
T1, T2, T3 son las temperaturas de las cubiertas transparentes
τ es la transmisividad del plástico para radiaciones de onda larga y G es la fracción de la radiación de
onda larga que es completamente absorbida en el primer plástico
pfernandezdiez.es Colectores de placa plana.III.-67
10. III.6.- DISTRIBUCIÓN DE TEMPERATURAS EN LOS TUBOS Y FACTOR DE EFICIENCIA
DEL COLECTOR
Vamos a suponer la disposición de tubos que se indica en la Fig III.6 separados una distancia L,
con un espesor de placa e y anchura a unidad y diámetro exterior de los tubos de. En lo anterior he-
mos llamado Tp a la temperatura de la placa que se ha supuesto constante; sin embargo, al introdu-
cir el sistema de tubos separados una distancia L se produce en la placa un flujo de calor desde la
mitad de esa distancia hacia cada tubo que será captado por éstos, lo que hace que a lo largo de la
placa en tramos correspondientes a dos tubos consecutivos, la temperatura de la placa sea variable.
Como el material de la placa metálica es un buen conductor del calor, el gradiente de temperatu-
ras a través de la misma será despreciable; si se conoce la temperatura Tb en la unión del tubo con
la placa Fig III.4, la región entre la línea central (m-m´) que divide a la placa entre dos tubos por la
mitad y la base de éstos, se puede considerar como una aleta térmicamente aislada en su extremo
libre.
Fig.III.6.- Unión de los tubos a la placa
Fig III.7.- Aleta de sección transversal uniforme
Para un elemento de aleta de superficie aΔx, la energía absorbida es:
(Is αs ) a Δ x
El flujo térmico se dirige de la placa (aleta) hacia los tubos, y no a la inversa, como sucede en el
estudio general de aletas, pudiéndose hacer el siguiente balance térmico Fig III.7:
q = k S (
dT
dx
)x ⇒
∂q
∂x
Δx = k S (
d2T
dx2
)xΔx
con: S = a e, (sección transversal de la placa); para una anchura: a = 1 ⇒ S = e.
pfernandezdiez.es Colectores de placa plana.III.-68
11. Las pérdidas de calor transmitidas por convección al exterior a través del elemento de superficie
aΔx vienen dadas por:
qc = Uc (a Δx) (T - Ta ) = Uc Δx (T - Ta )
siendo Uc la conductancia global a través de las cubiertas, entre la placa y el aire ambiente.
El balance energético para (a = 1) es:
αs Is Δ x -UC Δ x (T -Ta ) +
∂2 T
∂x2
k S Δ x =0
(
∂2T
∂x2
)x =
UC
k S
(T - Ta ) -
αs Is
k S
=
UC
k S
(T - Ta -
αs Is
UC
) ⇒ (
∂2Φ
∂x2
)x =
UC α l2
k S
Φ = (Bi) Φ
con: Bi =
UC l2
k e
; l =
L - de
2
; ξ =
x
L
que resuelta como aleta de sección transversal uniforme y extremo libre térmicamente aislado, pro-
porciona la siguiente distribución de temperaturas:
Φ (ξ ) =
Ch { Bi (1 - ξ )}
Ch Bi
=
T - Ta -
Is αs
UC
Tb - Ta -
Is αs
UC
La energía conducida a los tubos a través de las aletas, (2 por tubo), es:
q(aletas-tubo) = - 2
k S
l
(Tb - Ta -
Is αs
UC
) Bi Th Bi = (L - de ) {Is αs - UC (Tb - Ta )}
Th Bi
Bi
en la que
Th Bi
Bi
= η es la eficiencia de esta aleta, Fig III.8.
El valor de qaletas-tubo queda finalmente en la forma:
q(aletas-tubo) = (L - de ) {Is αs -UC (Tb -Ta )}η
La energía térmica del colector en la parte correspon-
diente al tubo es:
qtubo = de {Is αs -UC (Tb -Ta )}
La energía útil que el colector transmite al fluido por
unidad de anchura a es la suma de las anteriores:
Qu = {Is αs -UC (Tb -Ta )} {(L - de )η + de }
que tiene que ser igual a la energía que absorbe el fluido que circula por el interior de los tubos:
pfernandezdiez.es Colectores de placa plana.III.-69
12. Qu =
Tb - TF
1
hcF (π di a)
+
1
Cb
en la que Cb es la conductancia de la unión, que se puede calcular en función de la conductividad
térmica kb de la unión, del grosor medio e de la misma y de su longitud b, que para (a = 1) es:
Cb =
kb b
e
Es muy importante el contacto metal-metal para que la resistencia de la unión sea inferior a
0,03 m°C/W; si Cb es muy grande, resulta:
Qu = (π di a) hcF (Tb - TF )
Eliminando Tb se obtiene una expresión para la ganancia útil Qu función de las dimensiones, pa-
rámetros físicos y temperatura TF local del fluido y Ta de la atmósfera, de la forma:
Qu =
Isαs - UC (TF - Ta )
1
de + (L - de ) h
+
UC
Cb
+
UC
hcF π di
=
=
Factor de eficiencia del colector
F =
1
L
1
de + (L - de ) η
+
UC
Cb
+
UC
hcF π di
=
1
L UC
1
UC {de + (L - de ) η }
+
1
Cb
+
1
hcF π di
= L F {Isαs - UC (TF - Ta )}
observándose que el denominador es la resistencia térmica existente entre el fluido y el medio am-
biente, mientras que el numerador es la resistencia térmica existente entre el colector y el medio
ambiente.
Unos valores típicos de los parámetros que determinan el factor de eficiencia del colector F, en el
caso de un colector de placa plana, son:
Uc (2 cubiertas de vidrio)..............................................................= 4 W/m2°C
Uc (1 cubierta de vidrio) ...............................................................= 8 W/m2°C
k (Placa de cobre de 1 mm de espesor)..............................…........= 0,4 W/°C
k (Placa de acero de 1 mm de espesor)...............................….......= 0,005 W/°C
hcF (Agua en flujo laminar, convección forzada)..............….......= 300 W/m2°C
hcF (Agua en flujo turbulento, convección forzada)..........…...... = 1500 W/m2°C
hcF (Aire en convección forzada turbulenta)......................…......= 100 W/m2°C
pfernandezdiez.es Colectores de placa plana.III.-70
13. El factor de eficiencia F crece al aumentar el espesor de la placa y la conductividad térmica de la
misma, y decrece al aumentar la distancia entre los conductos de flujo. Un aumento de Uc hace que
F disminuya.
Se define el factor de evacuación de calor del colector FR como el cociente de la velocidad real de
transferencia de calor al fluido de trabajo y la velocidad de transferencia térmica a la máxima dife-
rencia de temperaturas entre el fluido absorbente del colector y el medio ambiente, mediante la re-
lación:
FR =
Ganancia energética útil del colector
Ganancia energética útil si la superficie del colector está a TF1
siendo TF1
la temperatura de entrada del fluido.
Fig III.9.- Curvas que para determinar el rendimiento de una instalación dada
con circulación natural y forzada
El límite termodinámico del denominador corresponde a la condición de que el fluido de trabajo
permanezca a la temperatura TF1
de entrada en todo el colector, valor al que se puede aproximar
cuando la velocidad de entrada sea muy grande. La temperatura del fluido aumenta en la dirección
del flujo a medida que se le va suministrando calor.
El factor FR es de la forma:
FR =
GFluido cpF (TF2 - TF1 )
Isαs - UC (TF1 - Ta )
=
GFluido cpF
UC
(1 - e
-
UC
F
GFluido
cpF )
siendo GFluido el flujo másico por unidad de superficie y cpF el calor específico del fluido.
La ganancia total de energía útil del colector es:
Qu = Acol FR {Isαs - UC (TF1 - Ta )}
pfernandezdiez.es Colectores de placa plana.III.-71
14. calculándose esta ganancia de energía útil en función de la temperatura TF1 de entrada del fluido,
que normalmente es un dato.
La eficiencia del colector se define en la forma:
η =
Qu
Acol Is
= FR {αs -
UC (TF1 - Ta )
Is
}
Fig III.10.- Influencia de las condiciones iniciales en el comportamiento posterior
de un sistema colector plano en circulación natural
III.6.- TIPOS DE CAPTADORES Y APLICACIONES
Un captador queda definido por dos parámetros (FR Is αs ) y (FR Uc ) estando sus márgenes de
variación comprendidos entre los valores que se indican a continuación, siempre que se cumpla que
la capacidad calorífica del fluido (Gcp)F >50 Kcal/hm2°C, y que la velocidad del viento sea < 2 m/seg.
Grupo I.- Captador sin caja, sin aislamiento y sin cubiertas, generalmente de plástico:
0,85 < FR Is αs < 0,90 ; 16 < FRUC < 20 , (W/ºC cm2 )
que se utiliza cuando ΔT = TF - Ta < 15ºC en el siguiente tipo de instalaciones:
Calentamiento de piscinas abiertas
Como fuente fría en una bomba de calor
En procesos industriales, etc
Grupo II.- Captadores con caja, aislamiento y una cubierta transparente:
0,75 < FR Is αs < 0,85 ; 7 < FRUC < 9 , (W/º C cm2 )
Grupo III.- Captadores con caja, aislamiento, una cubierta transparente y superficie absorbente
selectiva.
0,75 < FR Is αs < 0,85 ; 5 < FR UC < 6 , (W/º C cm2 )
Grupo IV.- Captadores con caja, aislamiento y dos cubiertas transparentes
pfernandezdiez.es Colectores de placa plana.III.-72
15. 0,7 < FR Is αs < 0,8 ; 4 < FR UC < 6 , (W/º C cm2 )
Los Grupos II y III se utilizan con 10 < ∆T < 40°C en instalaciones de
Agua caliente sanitaria
Calefacción en climas templados
Usos agrícolas
Procesos industriales, etc
!
"
##
$
#
#
Los Grupos III y IV se utilizan en instalaciones de
Agua caliente sanitaria
Calefacción en climas fríos
Procesos industriales, etc
!
"
#
$
#
Los colectores planos, según O.M. de 28 de julio de 1980, tienen que homologarse de acuerdo con
la norma INTA 61 0001 y una prueba de durabilidad, determinándose en dichos ensayos la curva de
rendimiento del captador.
III.7.- TEMPERATURA MEDIA DE LA PLACA
Régimen estacionario.- Para poder evaluar el rendimiento del colector hay que conocer Uc que
es función de la temperatura de la placa. La temperatura media de la placa Tp siempre será supe-
rior a la temperatura media del fluido TF. Esta diferencia de temperaturas es, generalmente, pe-
queña para sistemas de líquidos y significativa para sistemas de aire.
Se pueden relacionar Tp y TF mediante la ecuación:
Tp = TF + Qu RpF
en la que RpF es la resistencia a la transferencia de calor entre la placa y el fluido, que depende del
coeficiente de transferencia de calor por convección.
Para un colector de tubos y aletas, ésto supone que tanto la conductancia de la unión, como la
eficiencia de la aleta, sean altas.
Para un líquido que circula por el interior de una tubería, el valor de la resistencia a la transfe-
rencia de calor entre la placa y el fluido es:
RpF =
1
hCF1
π din a
siendo n el número de tubos y a la longitud de los mismos.
Para un sistema de acondicionamiento de aire, el coeficiente RpF es la inversa del coeficiente hcF
de transferencia de calor de la placa al aire, multiplicada por la superficie lateral del colector:
RpF =
1
hCF Alat
pfernandezdiez.es Colectores de placa plana.III.-73
16. La temperatura media del fluido se puede calcular a partir de la ecuación:
TF =
1
L
TFx dx
0
∞
∫ = TF1 +
Qu /A
UC FR
(1 -
FR
F
) =
TF1 + TF2
2
La temperatura media de la placa varía ligeramente a medida que Qu se modifica a lo largo del
día, siendo su influencia en Uc relativamente pequeña.
Régimen transitorio.- El funcionamiento de la mayoría de los sistemas de energía solar es en
régimen transitorio, debido a dos factores:
a) A que el colector se calienta desde el amanecer hasta alcanzar una temperatura de funcionamiento, más
o menos uniforme, a media tarde
b) A las variaciones de la radiación solar debidas a la meteorología y al viento
Para un colector de una sola cubierta y suponiendo que ( Is αs ) y Ta permanecen constantes en
un período de tiempo, por ejemplo (τ = 1 hora) la temperatura Tp de la placa se puede obtener a
partir de la ecuación:
Is αs - UC (Tp - Ta )
Is αs - UC (Tinicial - Ta )
= e
-
AC
UC
τ
(G cp
)col = e
-
AC
UC
τ
Ccol
siendo:
G la velocidad másica del fluido
Ccol = (G cp)col la capacidad calorífica eficaz del colector, de la forma:
(G cp )col = {(G cp )placa +
UC
UCa
(G cp )cubierta }
dTplaca
dt
⇒ Ccol = (Cplaca +
UC
UCa
Ccubierta )
dTplaca
dt
en la que
Cplaca = (G cp )placa
Ccubierta = (G cp )cubierta
!
"
#
$#
son las capacidades caloríficas de la placa y la cubierta respectivamente y
Uca el coeficiente de pérdidas térmicas desde la cubierta a Tc, al aire a Ta.
Para n cubiertas se tiene: Ccol = Cplaca + ai Ccubierta
i=1
n
∑ en la que ai toma los valores que se indi-
can en la Tabla III.1.
Tabla III.1.- Valores de ai
Cubiertas ai
εp
= 0,95 εp
= 0,5 εp
= 0,1
1 a1 0,27 0,21 0,13
2 a2 0,15 0,12 0,09
2 a3 0,62 0,53 0,40
3 a4 0,14 0,08 0,06
3 a5 0,45 0,4 0,31
3 a6 0,75 0,67 0,53
pfernandezdiez.es Colectores de placa plana.III.-74
17. FACTOR DE EFICIENCIA Y RENDIMIENTO DE ALGUNOS COLECTORES DE TUBO Y
PLACA ABSORBENTE
a) UC =U1 + U2
F=
1
L UC
π di hcF
+
L UC
Csoldadura
+
L
de + (L - de ) η
η =
Th Bi
Bi
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
b ) UC =U1 + U2
F=
1
L UC
π di hcF
+
1
de
L
+
1
L UC
Csoldadura
+
L
(L - de ) η
η =
Th Bi
Bi
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
c ) UC =U1 + U2
F=
1
L UC
π di hcF
+
1
de + (L - de ) η
η =
Th Bi
Bi
FACTOR DE EFICIENCIA DE COLECTORES PARA AIRE ACONDICIONADO
d ) UC =
U1 + U2
1 +
(U1 + U2 ) h2
h1 h2 + h1 hr + hr h2
hr =
σ (T1
2 + T2
2 ) (T1 + T2 )
1
ε1
+
1
ε2
- 1
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
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18. €
e) F = 1
1 +
UC
h1+ 1
1
h2
+ 1
hr
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
€
f) F = F0 (1 +
1 - F0
F0
ηp
+
L h1
L2 h2 ηF
)
ηp es la eficacia de la aleta de placa
ηF es la eficacia de la aleta de aleta
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
g) F = 1
1 +
UC
h1
sen
φ
2
+ 1
1
h2
+ 1
hr
U C está basada en el área proyectada
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