Tesis profesional presentada por

Gabriel Omar Gutiérrez García Elisa Ixchel Solís Velásquez

Licenciatura en Ingeniería Civil. Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental. Escuela de Ingeniería, Universidad de las Américas Puebla.

Jurado Calificador

Presidente: Dr. José Angel Raynal Villaseñor
Vocal y Director: Dr. Erick Roberto Bandala González
Secretario: Dr. Benito Corona Vázquez

Cholula, Puebla, México a 10 de diciembre de 2010.

Resumen

En el presente trabajo se toma el problema de la contaminación ambiental, en concreto la contaminación aérea a través de la quema de combustibles fósiles, y se diseña una alternativa ecológica para una de las muchas aplicaciones en las que son utilizados. A manera de introducción se brinda un breve contexto de la situación actual. Se enuncian los objetivos generales y específicos del proyecto y a continuación se plantea una hipótesis. La meta del proyecto es crear un colector solar en V útil para comunidades rurales y personas de escasos recursos, para esto, se establece un marco teórico donde se parte de lo general mencionando como primer tema la contaminación ambiental. Aquí se discute su origen y se da paso a una de sus principales consecuencias, el calentamiento global. Se analiza la utilización de las energías no renovables, como lo son el petróleo, el carbón, la energía nuclear, el gas natural y el gas LP. Este ultimo de gran importancia para el proyecto, ya que es el más utilizado para calentar agua en México. En contraparte de las energías no renovables, se estudian las energías renovables, como lo son la eólica, hidráulica, mareomotriz, geotérmica, undimotriz y solar, donde se hace especial hincapié en la solar, pues es la fuente de energía del diseño del colector solar. Como última aportación en el marco teórico se hace un análisis de los calentadores en el mercado, en el cual se fija la atención en el aspecto económico y las principales ventajas y desventajas de estos. En cuanto al diseño del proyecto se establecen los lineamientos a seguir en la construcción del colector solar, los materiales a utilizar y las pruebas experimentales con las que se prueba su efectividad. Como parte primordial del objetivo, se comparan diferentes materiales reflejantes, para que se pueda decidir el material a utilizar en el proyecto. Se prueba el prototipo de calentador con diferentes capacidades y situaciones, esto para establecer puntos de referencia objetivos y precisos de los cuales se inferirán los resultados a escalas mayores. Además, se realiza una prueba para determinar la cantidad de energía solar disponible en un día soleado promedio. A continuación se discuten los resultados de las pruebas realizadas, donde se establecen datos precisos y claros acerca del funcionamiento del colector solar en V. También, se lleva a cabo un análisis de costos de los materiales utilizados en la fabricación del prototipo de colector solar en V, donde se dan diferentes opciones de construcción y se analiza cual es la mejor forma de hacerlo. Por último, se ofrece un capítulo de conclusiones y recomendaciones, donde se plantean las conclusiones a las cuales se llegaron por medio de este trabajo, y se hacen recomendaciones de construcción en caso de llevar a cabo la fabricación de un colector solar en V, o de continuar con la investigación para un mejoramiento de los datos y una mayor eficiencia del aparato.

Índice de contenido

Índices (archivo pdf, 98 kb)

Capítulo 1. Introducción (archivo pdf, 62 kb)

Capítulo 2. Objetivos (archivo pdf, 44 kb)

  • 2.1 Objetivo general
  • 2.2 Objetivos particulares

Capítulo 3. Hipótesis (archivo pdf, 45 kb)

  • 3.1 Alcances y limitaciones

Capítulo 4. Marco Teórico (archivo pdf, 1020 kb)

  • 4.1 Contaminación Ambiental
  • 4.2 Calentamiento Global
  • 4.3 Uso de energías no renovables
  • 4.4 Energías Renovables
  • 4.5 Calentadores en el Mercado

Capítulo 5. Metodología (archivo pdf, 1 mb)

  • 5.1 Materiales utilizados para la construcción del concentrador solar y sus especificaciones
  • 5.2 Diseño y construcción del concentrador solar
  • 5.3 Diseño de pruebas

Capítulo 6. Resultados y Discusión (archivo pdf, 889 kb)

  • 6.1 Comparación de materiales reflejantes
  • 6.2 Incremento de temperatura en el agua con el tiempo máximo de residencia
  • 6.3 Incremento de temperatura en el agua con velocidad de flujo constante
  • 6.4 Incremento de temperatura en el agua con recirculación y velocidad de flujo constante
  • 6.5 Medición de radiación en un día soleado promedio
  • 6.6 Velocidad de flujo de la bomba

Capítulo 7. Análisis de Costos (archivo pdf, 421 kb)

  • 7.1 Materiales para la base
  • 7.2 Materiales reflejantes
  • 7.3 Materiales para la cubierta
  • 7.4 Costo de un metro cuadrado de colector
  • 7.5 Cálculo del ahorro al utilizar el diseño propuesto de colector solar

Capítulo 8. Conclusiones y Recomendaciones (archivo pdf, 132 kb)

  • 8.1 Conclusiones
  • 8.2 Recomendaciones

Referencias (archivo pdf, 108 kb)

Gutiérrez García, G. O., Solís Velásquez, E. I. 2010. Diseño y construcción de un colector solar en V para la aplicación en el calentamiento de agua residencial: Propuesta Técnica y Económica para comunidades rurales. Tesis Licenciatura. Ingeniería Civil. Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental, Escuela de Ingeniería, Universidad de las Américas Puebla. Diciembre. Derechos Reservados © 2010.