Investigadores

Resumen

Novoa, Luis Alberto
Ranieri, Walter Hugo
Calvo, Néstor Omar

TITULOCreación de un espacio de trabajo para el Estudio e Investigación en Diseño Bioclimático y Energías Renovables 

PLAN DE TRABAJO DE LA SEGUNDA FASE DEL PROYECTO DE INVESTIGACIÓNSe proponen, como respuesta a la Fundamentación y Objetivos planteados en el Proyecto de Investigación inicial en el que se formulaban, además de los objetivos pedagógicos, el desarrollo, prueba y ensayo de equipos, instalaciones y sistemas constructivos, que utilicen o generen energía a partir de fuentes renovables, un problema de investigación el cual se describe a continuación:  

Colectores plásticos inyectados, de origen nacional, su utilización como radiadores para calefacción alimentados con agua caliente solar.Análisis de funcionamiento, determinación de rendimiento térmico utilizando colectores solares de tubo de vacío y heat pipe como sistemas de generación primarios.       

Fundamentación:  El principio de funcionamiento de la energía solar térmica para el calentamiento de agua para distintos usos utiliza dentro de los componentes de la instalación, captadores solares. Los colectores tradicionales, en general, están constituidos por una superficie captadora compuesta de varios elementos, por los que circula un fluido que intercambia la energía térmica colectada con otro medio en un lugar que no es el de la captación. El avance de la tecnología de captación solar térmica, mediante la utilización de equipos de tubos evacuados, permitió superar en forma notable el rendimiento que presentan los colectores planos convencionales. En el ámbito de la Arquitectura, actualmente los colectores mencionados son utilizados en su mayoría para el calentamiento de agua sanitaria.La utilización de colectores plásticos inyectados como radiadores para calefaccionar espacios interiores se propone expandir las posibilidades de uso de este tipo de dispositivo.Si bien existen en el mercado instalaciones de calefacción basadas en energía solar, estas utilizan como fuentes de emisión radiadores de fundición de aluminio desarrollados para instalaciones de calefacción tradicionales que utilizan fuentes de calentamiento basadas en el uso de combustibles fósiles. Los colectores plásticos inyectados propuestos para este estudio, son piezas modulares, de tamaño reducido y escaso peso, posibilitan su instalación en forma vertical u horizontal lo cual permite su utilización como radiadores ya que los canales de circulación del fluido forman parte de la misma inyección de la pieza. Se suman otras características no menos importantes que fundamentan su estudio: bajo costo de producción, fabricación de origen  nacional, facilidad de manipulación y flexibilidad de interconexión. 

Estado del arte: Existen investigaciones que utilizan colectores solares como apoyo a sistemas de calefacción convencionales, en este sentido, se puede citar el trabajo realizado por Fernando Porfiri , Ariel Oscar Bouhier, y Miguel Ángel Lara, Sistema de Ahorro Energético Basado en Colectores Solares Planos para la Calefacción Central de una Escuela de la Localidad de Alcorta (provincia de Santa Fé). (1)Este sistema es de tipo híbrido y considera el uso de colectores solares del tipo plano con la finalidad de aumentar el rendimiento de una caldera que abastece un sistema calefacción de radiadores de radiadores convencionales.Dentro del contexto local y regional no se registran referencias similares en el uso de este tipo de dispositivos con las características descriptas ni ensayos que ponderen su rendimiento, teniendo en cuenta que esta investigación se desarrollará en la Zona III de clima Templado Cálido de acuerdo a la Norma IRAM 11.603. Estos equipos fueron ensayos como colectores solares planos en el banco de pruebas de UTN, regional Buenos Aires, en su Laboratorio de Estudios de la Energía Solar - LESES -, donde se obtuvieron las correspondientes curvas de rendimiento para ambos modelos (con y sin cubierta).Del mismo modo ambos modelos fueron objeto de una modelización matemática, a cargo del Magister Ing. Alejandro Takeda, de la Maestría en Energías Renovables de la UTN, a partir de cuyos resultados se obtuvieron datos que abonan la posibilidad de dar curso a la investigación propuesta. Determinada la viabilidad, o no, de su uso como radiadores, se abre la posibilidad para diversas aplicaciones desde calefacción de espacios arquitectónicos hasta secaderos y/o destiladores de agua, secado de barros ,etc.            (1) Trabajo presentado en la XXXVI Reunión de Trabajo de la Asociación Argentina de Energías Renovables y Medio Ambiente - Vol. 1, pp. 08.25-08.33, 2013.  

Aportes que se esperan obtener y objetivos planteados:El Espacio de Trabajo acondicionado durante la primera fase del Proyecto representa un modelo que reúne condiciones de asoleamiento favorables y un recinto cerrado con características similares a un espacio habitable, por lo que constituye un lugar adecuado para el desarrollo de esta investigación. El objetivo principal de esta investigación es determinar la viabilidad del uso de los colectores plásticos como radiadores que brinden calefacción a un espacio interior utilizando colectores solares de alto rendimiento como generadores primarios de agua caliente. Este objetivo permitirá la exploración del sistema en el campo de la arquitectura pudiendo ampliarse el estudio a diferentes proyectos de arquitectura ponderando su aplicabilidad, en principio, en contextos arquitectónicos de condiciones similares y con diferente demanda de uso. Expandir el campo de utilidad de estos colectores, más allá del uso propio como calentadores de agua sanitaria y/o industrial, considerando que los paneles son de origen nacional, generaría la posibilidad de desarrollar la industria local y el mercado de servicios e instaladores orientando también su aplicación en el campo industrial y agropecuario. Considerando la potencial aplicación en otras áreas del ámbito productivo nacional, los resultados obtenidos en esta investigación pueden ser considerados de interés para las carreras de Agronomía y Ciencias Ambientales             

Metodología:Al tratarse de una investigación de carácter experimental, la metodología a utilizar se basa en un método empírico - analítico utilizando procedimientos de medición y comparación de resultados. -       Formulación de hipótesis de funcionamiento del sistema-       Estudios de asoleamiento del edificio-       Instalación y montaje de un calentador solar de  tubos evacuados, como sistema de generación primario de agua caliente-       Instalación de colectores plásticos (como radiadores) en el interior del edificio. balance térmico preliminar del espacio.-       Análisis térmico del edificio y respuesta de los colectores.-       Observación e interpretación del comportamiento de cada componente-       Recolección de datos, análisis y comparación de los mismos.-       Elaboración de informes.  

Cronograma de actividades: Marzo  / Abril 2014: Acondicionamiento del interior del Espacio de trabajo para la realización de mediciones y estudio preliminares.Adquisición del colector de tubos de vacío Heat Pipe Mayo / Junio 2014: Montaje e instalación de los componentes del sistema e instrumentos de medición. Julio / Agosto /2014: Monitoreo y relevamiento de datos.  (2) Setiembre 2014: Primeros estudios comparativos y análisis de datos. (2) Octubre 2014: Elaboración de informes. (2) (2) Los resultados de rendimiento comparativo obtenidos durante estas etapas están condicionados a la adquisición del equipo Heat Pipe durante el período Mayo/Junio 2014  

Recursos a utilizar:-       Colector de tubo de vacío-       Colector de tubo de vacío Heat Pipe-       Colectores plásticos inyectados de origen nacional-       Equipos de medición de temperatura-       Cañerías, aislaciones y accesorios de instalación sanitaria.         

Bibliografía: Thierry Cabirol, Albert Pélissou y Daniel Roux. "El Calentador solar de agua"  (Col. energías naturales) - Barcelona Marzo 80, 1984. 176p. Gonzalo, Guillermo Enrique, 1998, "Manual de Arquitectura Bioclimática" - Ed. Nobuko, Buenos Aires.Rodríguez, Enrique César, 2005, "Arquitectura con diseño bioambiental y el empleo de energías alternativas" - Ed. Cesarini Hnos. Buenos Aires.Hugo Grossi Gallegos - Raúl Righinni, "Atlas de Energía Solar de la República Argentina " Gersolar  Grupo de Estudios de la Radiación Solar, Universidad Nacional de Luján.  

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Palabras claves: 

energía solar

energías renovables

arquitectura bioclimática