Zaragoza Solar Hot Water System/es

Explora cómo Zaragoza integra sistemas de agua caliente solar para impulsar la sostenibilidad en Appropedia.

Parras de la Fuente es un oasis desértico de aproximadamente 44,000 habitantes, ubicado al sur del estado mexicano de Coahuila. Junto con la industria textil, el turismo es una de las principales industrias de Parras. Este sector ha cobrado cada vez más importancia tras su designación como el "primer pueblo mágico del Norte de México". Parras es cálido en verano y más fresco en invierno, pero las temperaturas rara vez bajan de cero; nieva una vez cada varios años.

Elevación

1.505 metros

Longitud

102°11'O

Latitud

25o30' N

Historial de 2005

En 2005, la Señora Rosa Guadalepe Vinelna dio la bienvenida a los participantes del programa de Parras para que instalaran un sistema solar de agua caliente en su casa, Zaragoza #1, cerca de La fábrica mundial de la mezclilla en Parras. El sistema fue construido en 2005 por Alyssa Grassi (aag16 «at» humboldt.edu) con la ayuda del plomero Mario Cardeñas (teléfono de Parras 422-3111 - ver llamadas telefónicas en Parras ).

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  Figura 1: El sistema terminado en la cubierta de Zaragoza #1 (2005).
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  Figura 2: Colector solar antes de la instalación del acristalamiento (2005).
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  Figura 3: Bobinas de cobre dentro de la unidad de intercambio de calor (2005).
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  Figura 4: Intercambiador aislante de Alyssa y Mario con virutas de madera (2005).

El sistema completo de agua caliente solar implica el intercambio de calor entre tres líquidos:

• Fluido del colector solar. El fluido que se calienta en el colector solar (arriba, fig. 2) fluye hacia la unidad intercambiadora de calor (véanse las figs. 3 y 4) y regresa al colector solar mediante termosifón . ​​Se utiliza anticongelante como fluido del colector solar, ya que intercambia calor fácilmente y para evitar que se congele en las tuberías y las reviente en invierno. Alyssa Grassi y el equipo del proyecto de 2006 han reconsiderado la necesidad de anticongelante en este diseño, ya que los inviernos en Parras, aunque ocasionalmente traen nieve, son, según se informa, suaves. Además, en Zaragoza n.º 1 hay tuberías expuestas que transportan agua de la calle, y estas tuberías no parecen haber presentado ningún problema.
• Líquido de intercambio térmico intermedio. Agua contenida en la unidad de intercambio de calor. Este líquido intermedio es necesario debido a los riesgos que el anticongelante puede suponer para la salud humana. Si, por alguna razón, el circuito anticongelante se rompiera, su líquido se liberaría en el líquido de intercambio térmico intermedio del intercambiador de calor, no en el sistema de suministro de agua del hogar.
• Flujo limitado al hogar.

El agua de la ciudad fluye hacia el sistema de la azotea a través de tuberías de metal y PVC expuestas.

Reparaciones 2006

Cuando el equipo del proyecto de 2006 visitó la casa por primera vez, el sistema no funcionaba. La tubería de PVC que debía transportar el anticongelante desde el colector solar acristalado (véase la definición más adelante) hasta el intercambiador de calor se había roto, por lo que no se pudo producir el termosifonado . A pesar de que el sistema solar de agua caliente estaba desactivado, las válvulas seguían configuradas para que el agua fluyera desde la calle hacia el tejado, a través del intercambiador de calor desconectado, y hasta el calentador de agua a gas. El flujo de agua a través de estas tuberías y sistemas la calentaba ligeramente, presumiblemente debido al calor absorbido por las tuberías y el intercambiador, todos pintados de negro.

Definiciones

Vidriado

Cubierto de vidrio. En el coleccionista de Zaragoza, esto se refiere a la tapa de vidrio de la caja de madera que contiene los tubos de cobre.

Prueba

7 de julio de 2006, 10:30 a. m., Nublado 24°

8 de julio de 2006, 10:50 AM, Parcialmente nublado 25°, Techo 28°

9 de julio de 2006, 13:30, Mayormente soleado con nubes dispersas, con sol: 36°, con sombra: 32°

*medido después de que 20 litros de agua hubieran pasado por el sistema

8 de julio de 2006, 16:30, parcialmente nublado 36°

*Lectura incorrecta debido a la polaridad invertida en el termopar

sistema solar doméstico

El uso de un sistema de agua caliente solar es beneficioso porque reduce la dependencia de los combustibles fósiles y no produce contaminantes. Sin embargo, el sistema solo se consideraría una aplicación práctica en Parras si además fuera rentable. Muchos hogares en Parras usan su calentador de agua a demanda; la caldera se enciende justo antes de ducharse. El gas natural es económico y su uso es mínimo, lo que dificulta la competencia del sistema solar. El sistema de agua solar es capaz de calentar 28 litros a la temperatura deseada de aproximadamente 40 °C y luego comienza a disminuir rápidamente. El agua de la calle estaba a 29 °C, por lo que el sistema es capaz de elevar la temperatura de 28 litros de agua en 11 °C. La rentabilidad del sistema se determinó estimando el costo de usar la caldera para calentar 28 litros de agua a 11 °C. La densidad del agua es de 1 kg/l, por lo que la masa de agua calentada es de 28 kg. La energía necesaria se determinó mediante:

Q = mswΔT

• Q = transferencia de calor
• m = masa de agua
• sw = calor específico del agua
• ΔT = cambio de temperatura

Q = (28 kg)(4,186 kJ/kg*C)(11 °C) => Q = 1289 kJ

Según gru.com, los calentadores de agua a gas natural tienen una eficiencia de 0,54, por lo que se necesitan 2387 kJ para calentar el agua. La cantidad de energía del gas natural es de 50 MJ/kg o 50 000 kJ/kg (de yesican-science.ca). La masa de gas necesaria es:

M = 2387 kJ ÷ 50 000 kJ/kg = 0,048 kg

El costo del gas en Parras es de 25 kg por 280 pesos, es decir, 0.048 kg cuesta 0.54 pesos. Si el sistema pudiera realizar un ciclo completo de calefacción dos veces al día, solo ahorraría alrededor de un peso al día. Con un costo aproximado de 3,000 pesos, el sistema tardaría más de 8 años en amortizarse, lo que probablemente supere su vida útil.

Actualización de 2008

En 2008, los ahorros totales fueron bajos y, si bien el residente actual disfruta del sistema, preferiría vender el calentador de agua por el precio del cobre del sistema, ya que eso generaría una mayor rentabilidad.

Las lecciones aprendidas incluyen:

• Trabaje directamente con un fontanero local.
• Analizar la necesidad de sistemas directos versus indirectos.
• evitar construir un todo que valga más que sus partes.
• Consulte otras páginas de agua caliente solar para obtener más información.

Enlaces externos

• Eficiencia del calentador de agua
• Energía a partir de gas natural