Diseño y construcción de un intercambiador de calor que permita aprovechar la energía generada por un concentrador cilíndrico parabólico como equipo de laboratorio funcional para la Facultad de Ingeniería

Abstract

En este trabajo de grado se realizó la implementación de un concentrador cilíndrico parabólico (CCP) acoplado a un intercambiador de calor (IC) como equipo de laboratorio para la enseñanza de la energía térmica solar en la Facultad de Ingeniería. Se diseñó y construyó un intercambiador de calor de tubos concéntricos, se restauró el CCP cambiando piezas dañadas, mejorando componentes y actualizando el sistema de seguimiento del sol mediante una tarjeta de desarrollo Arduino; de igual manera, se implementaron sensores en el intercambiador de calor de flujo y temperatura, así como el acondicionamiento de bombas de agua para garantizar el movimiento del fluido en el sistema CCP+IC. Para este desarrollo se trabajaron fenómenos relacionados con la trayectoria del sol, la radiación y transferencia de calor en el CCP y la transferencia de calor y su acumulación en el IC. Se hizo un análisis bajo metodología QFD para la selección del modelo de intercambiador de calor más apropiado para el sistema aquí dispuesto, según requerimientos técnicos, de eficiencia y recursos. En consecuencia, se definieron parámetros geométricos y de materiales para el diseño del IC, se presenta modelado y cálculos para dimensiones del IC y su respectivo acople al CCP, que se utilizaron para la respectiva construcción y mejoramiento del equipo desarrollado. Finalmente se propone la estructuración del equipo como recurso didáctico para prácticas experimentales, mediante el diseño de dos guías de laboratorio, como aporte a los procesos formativos que podrán ser utilizadas en la Facultad de Ingeniería para los programas de Mecánica, Ambiental y la Maestría.