Diseño y evaluación experimental de un captador solar térmico autosuficiente

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Valentín Giménez Páez
hace 7 años
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1 5. Diseño del equipo propuesto Como se ha comentado con anterioridad se opta por el diseño del captador en base al prototipo 2. Debido a la dificultad de realizar dos cortes en las botellas de vino, se decide decid cambiar éstas por tarros de vidrio de los que se usan para conservar verduras y legumbres. Se hace esta elección porque los tarros ya tienen una abertura y solo es necesario abrir otra en la base de los mismos. Como ya se explicó en el apartado de construcción rucción del prototipo 1 se usa una corona de 18 mm de diámetro para practicar los agujeros en la base del tarro de cristal. El tarro elegido tiene una longitud de 172 mm, un diámetro de 80,06 mm y una abertura de boca de 69.5mm, con una capacidad de 720 ml y un peso de 270 g aproximadamente (plano del tarro en el anexo II). El captador consta de una parrilla de 6 tubos de cobre en paralelo de 114 cm, con 6 tarros cada uno, obteniendo una longitud del tubo de vidrio de 103,5 cm. Los tarros se disponen enfrentados rentados por la boca, de tal manera que conseguimos tubos cerrados de 34,5 cm que se unen con otros tres más para producir el tubo completo. Cada unidad de 34,5 cm tiene en su interior el conjunto de poliestireno expandido y la chapa metálica, siendo las medidas m aproximadas del conjunto 6x33 cm y un grosor de unos 3 cm de poliestireno expandido. Como base del captador se usa un europalet que, desmontado en sus piezas, se unen de tal forma que proporcione una base de tablas con unas dimensiones de 76x120 cm, donde se alojará el captador. El captador tiene un volumen de 0,85 litros, con un área captadora aproximada de 0.36 m2 (plano de captador en el anexo II). Figura 15. Captador en el taller. 27

Se hace esta elección porque los tarros ya tienen una abertura y solo es necesario abrir otra en la base de los mismos.

2 Diseño y evaluación experimental de un captad 5.1. Construcción del captador Para la construcción del equipo propuesto son necesarios una serie de materiales. Entre los objetivos del proyecto está el diseñar un captador de bajo coste y con materiales reutilizados que se puedan obtener fácilmente en el entorno donde vaya a ser construido. Otro objetivo es la autoconstrucción, por lo que no debe necesitarse un taller especializado para la fabricación del captador. En los siguientes puntos, se muestran los materiales necesarios para el desarrollo del captador, así como las herramientas y el proceso de construcción de forma detallada Materiales Los materiales necesarios para la construcción del captador son los siguientes: 36 tarros de vidrio (como los de la descripción ofrecida en el apartado anterior); 36 latas de refresco estándar de 33 centílitros; poliestireno expandido suficiente para cortar 18 piezas de 33x6x3 cm; 8 m de tubo de cobre de 15mm de diámetro; 10 T de 15 mm; 2 codos de 90º; 2 racores locos de 15-½ ; pintura negra mate; cola blanca; cinta adhesiva transparente de 2 ; alambre; puntillas; 1 Europalet Herramientas Las herramientas necesarias para la construcción del captador son las siguientes: Taladro; corona de diamantes de 18mm de diámetro para piedra y cerámica; broca lisa de 16 mm para madera; martillo; escofina; sierra para madera; corta tubos; tijeras; cúter; pincel y utensilios de soldadura como son la lamparilla, estaño y decapante Preparación de las piezas Primero se procede a la preparación de todas las piezas que contiene el captador para una vez obtenidas proceder a su ensamblaje. Hay que realizar un agujero en la base de cada uno de los 36 tarros de vidrio mediante el procedimiento explicado en el apartado de construcción del prototipo 1. Para obtener la lámina de aluminio, es necesario cortar las latas. El procedimiento para cortar la lata es el siguiente: Hay que cortar la circunferencia superior, justamente donde la lata se hace más ancha, con un cúter. Seguidamente se corta la lata a lo largo con unas tijeras y se corta la circunferencia inferior. La lámina de aluminio que se obtiene tiende a curvarse de manera que, enrollando la lámina en sentido contrario, se moldea para que quede lo más plana posible. Este proceso hay que realizarlo con 36 latas de refresco para obtener la lámina de aluminio del cilindro central de cada lata. 28

Otro objetivo es la autoconstrucción, por lo que no debe necesitarse un taller especializado para la fabricación del captador.

3 Figura 16. Láminas de aluminio obtenidas a partir de latas de refrescos. La lámina de aluminio tiene que ser moldeada para que abrace el tubo de cobre, necesario para que se produzca un contacto perfecto entre ambos metales metales a lo largo de todo el tubo, detalle fundamental en la construcción del captador. Para ello se practican unos agujeros en la lata con ayuda de una puntilla y con alambre se abraza la lámina al tubo, como se puede ver en la figura 12 del apartado de construcción cons del prototipo 2. Es necesario preparar 18 piezas de 33x6x3 cm de poliestireno expandido. Con la ayuda de un cúter, se cortan las piezas a la medida y con una escofina se realiza un canal, por el que debe pasar el tubo de cobre, en el centro de la pieza de poliestireno expandido. Una vez que se tiene la lámina de aluminio (se necesita 1 y ¾ láminas por pieza de poliestireno expandido) y la pieza de poliestireno expandido preparadas, se procede a su unión. Para ello se usa cola blanca, que se extiende extiende por toda la superficie de unión, y se asegura esta unión clavando la lámina de aluminio al poliestireno expandido con puntillas pequeñas. Mediante unos gatos de carpintero se presiona al conjunto y se deja secar durante unas horas. Se deben obtener 18 de estos conjuntos (a partir de ahora placa absorbedora) que deben ser pintados con pintura negra mate. Es importante no pintar el canal por donde ira el tubo de cobre, ya que perdería eficacia en el contacto de los dos metales y por tanto en la transmisión térmica de la lamina de aluminio al tubo de cobre. Figura 17. En la fotografía A muestra los gatos de carpinteros haciendo presión para que quede bien fija la lámina de aluminio al poliestireno expandido. La fotografía B muestra las las placas absorbedoras terminadas, antes de ser pintados de negro. 29

fundamental en la construcción del captador.

4 Construcción de la base del captador La base del captador se realiza con un europalet, que es necesario desmontar al completo para poder construirla. Juntando varias de las tablas de madera madera del europalet se puede conseguir una base más o menos uniforme de 76x120 cm. Para unir las tablas, se fija con puntillas un travesaño por la parte trasera y central. También se preparan dos piezas de 76x9x2 cm donde se realizan 6 agujeros con una broca plana plana de madera de 16 mm, con una equidistancia a los centros de 10 cm. Posteriormente se corta la pieza en 2, quedando 4 piezas de 76x4,5x2 cm con 6 semicírculos equidistantes. Dos de estas piezas se fijan a la base con puntillas por la cara superior y a una una distancia entre ellas de 105cm. Las dos piezas servirán para alojar la parrilla de tubos del captador (en la figura 19 se puede apreciar esta pieza). Las otras dos piezas restantes, una vez que el captador este montado, servirán para fijar la parrilla de de tubos al captador, uniéndose mediante unas chapas metálicas, obtenidas de dos bisagras para puertas, a las otras dos piezas colocadas en el captador Ensamblado de los tubos de vidrio Para comenzar la construcción del tubo de vidrio, el tubo de cobre de 114 cm de longitud se introduce en el canal de la placa absorbedora. A continuación, por cada lado del tubo de cobre se introduce un tarro de vidrio (por el agujero que tiene en la base), con las bocas de estos enfrentadas, de tal manera que, cuando se encuentren encuentren en el centro de la placa absorbedora, el tubo de vidrio se cierre. Los tarros de vidrio quedan ajustados con la placa absorbedora por presión. Para aislar el tubo de vidrio se ha usado una pasta de papel, y cola blanca para cerrar la parte libre que que queda entre el agujero del tarro de vidrio y el tubo de cobre. Para la unión entre las bocas de ambos tarros de vidrio se ha usado cinta adhesiva transparente de 2. Figura 18. Detalle del estado final del montado de los tubos tubos de vidrio Conexiones de la parrilla de tubos de vidrio Una vez montadas las 6 líneas de tubos de la parrilla de captador, se procede con el montaje de las conexiones entre las líneas. Las conexiones entre líneas se realizan con piezas de cobre y con soldadura ldadura de estaño. La primera línea de la parrilla tiene un codo de 90º, el resto tienen T y en el extremo de la línea de conexiones se pone un racor loco de 30

Para unir las tablas, se fija con puntillas un travesaño por la parte trasera y central.

5 15-½ ½ para facilitar su conexión en el banco de ensayos. Los racores locos para las conexiones se instalan en las esquinas opuestas de cada línea de conexiones, para que de esta manera, el agua entre por un extremo del captador y lo recorra todo, saliendo por el extremo contrario. Figura 19. Detalle de las conexiones de la parrilla. 31

línea de conexiones, para que de esta manera, el agua entre por un extremo del

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