Muros de trombe para la calefacción de las viviendas

Casa Ecológica: campo científico deexperimentación y validación• Contamos con el aporte de profesores,profesionales y estudiantes de diversasespecialidades (equipo multidisciplinario).• Contamos con más de 50 (tecnologíasexpuestas en el Campo Científico la casaEcológica (PUCP)• Laboratorio de cocinas , sistemas decalentamiento y aslamiento.

Ámbito de acción:zonas rurales del PerúDifundimosconocimiento de lastecnologíasapropiadas en laszonas rurales delPerú

Tecnologías Apropiadas• Satisface un necesidad (WEAHB).• Bajo costo.• Accesible al poblador.• Contribuye a no dañar el medioambiente.(tecnologías limpias)• Los pobladores se puedan apropiar delos conocimientos tecnológicos.• En muchos caso puede se replicado(tanto el conocimiento para realizarla tecnología como la practica ,mantenimiento y el uso )• En otros casos puede ser difundido através de estrategias empresariales

PAQUETES TECNOLÓGICOS GRUPO PUCPPARA COMBATIR LAS BAJAS TEMPERATURAS Y MEJORAR LA SALUDEN ZONAS ALTO ANDINASLangui - Cusco

MURO CALIENTE PARA LACALEFACCION DE VIVIENDASmaterial elaborado por:Miguel A. Hadzich MarínAndrés A. Mendoza RuizExpositor:Eduardo Anibal Pino Samalvidesepinos@pucp.edu.pe

INTRODUCCION• El presente trabajo realiza un estudio y una optimización delMuro Caliente - GRUPO PUCP para el sector rural y urbanomarginal de nuestro país, principalmente para las zonas andinas yalto andinas, en donde se producen temperaturas muy bajas yheladas.• El proceso de optimización del muro Trombe se realizará a partirde los materiales de las zonas rurales y urbano marginales;mediante cálculos, análisis y pruebas experimentales detransferencia de calor para su eficaz proceso de captación,almacenamiento y distribución de la radiación solar.

INTRODUCCION• Por ello, el objetivo principal de este trabajo es incrementar latemperatura en un valor de 10°C en el interior de la vivienda y asímejorar las condiciones de habitabilidad de los pobladores queresiden en las zonas alto andinas de nuestro país, lugares dondeestán expuestos a temperaturas muy bajas y a heladasmeteorológicas.

OBJETIVOSObjetivos general• Optimización del muro Trombe a partir de losmateriales que se cuentan en el lugar mediantecálculos de transferencia de calor, análisis y pruebasexperimentales

OBJETIVOSObjetivos Específicos• Este sistema mejorado aprovechara de la mejormanera la radiación solar y almacenamiento de ella.• Este sistema será de fácil construcción y demateriales económicos lo cual garantizará la mejorade las condiciones de habitabilidad de las viviendas delas familias expuestas a las heladas meteorológicas.

OBJETIVOS• Estudio del comportamiento térmico de diversosdiseños y materiales típicos del lugar.• Promover el uso de tecnologías alternativas decalefacción, y tecnologias alternativas en general.

Metodología de Optimización• Selección del captador óptimo• Cálculos de radiación• Simulación del muro Trombe• Pruebas experimentales del muro Trombe• Comparación de resultados y Conclusiones

• ObjetivoMATERIAL CAPTADORAnálisis del comportamiento de materialestransparentes y translucidos en el proceso dealmacenamiento de calor y transmisión de radiaciónsolar.• Materiales– Armazón de madera– Vidrio 6mm– Vidrio de 4mm– Vidrio doble– Policarbonato doble– Plástico– Calamina– Acrílico– Plástico‘Vinifan’

MATERIAL CAPTADOR• Proceso de construcciónEl armazón de madera tiene las siguientes medidas:20x52 cm2 y 60 cm de altura con un espesor de madera de 21mmEl área de material transparente o translucido es de 39x49.5 cm2El espacio entre el material transparente o translucido y el muro de adobees de 18cm.La pared de adobe fue pintada del color negro para así garantizar masabsorción de calor.

MATERIAL CAPTADOR– El material plástico fue el que más temperatura llego alcanzar durantelas evaluaciones con respecto a la temperatura ambiente que fue de26°C.– Resultado del mejor material en captar la radiación solar:1 vinifan2 plástico3 vidrio 6 mm4 vidrio 4 mm5 vidrio doble6 mica7 calamina8 Policarbonato

Material Captador• En conclusión el material para elcaptador óptimo será un polímero(agrofil), debido a que los resultadosmuestran que la captación es similar a ladel vidrio, su manipulación, costo,transporte y adquisición es mucho máscómodo y accesible en las zonas altoandinas.

Detalles del PrototipoPrototipos de muro solar para el análisis de materiales captadores deradiación solar:

Inclinación de la superficie captadoraComportamiento del sol• Latitud y orientación:El muro caliente debe de apuntar hacia el sur para latitudes porencima del ecuador y apuntar hacia el norte para latitudes pordebajo del ecuador.

Inclinación de la superficie captadoraComportamiento del solhttp://www.susdesign.com/solpath/index.php

Cálculos de RadiaciónEl muro Trombe se analizara tomando lassiguientes consideraciones:‣El captador será un cuerpo transparente.‣Se asumirá que el coeficiente convectivoes constante en el exterior.El flujo solar será de 700W/m² (Mapa solar)Tamb: 10°Ch=20 W/m²°CΔx: 40cm

Temperatura de superficies

Temperatura de superficies

Simulación del muro TrombePara la simulación se tomaron en cuentalos siguientes parámetros:• Propiedades físicas• Flujo interno• Dirección y valor de la radiación solar• Aire como flujo en la habitación• Condiciones ambientales de la zona

Simulación del muro Trombe

Simulación del muro Trombe

Toma de resultados

Resultados

PRUEBAS EN LANGUI• Se encuentra a una altura de 3969 m y una latitud de14º 25’ 47”.• EL Muro Trombe tiene las siguientes dimensiones de3m x 2m y 70° de inclinación.

Temperatura (°C)RESULTADOS PRUEBASEXPERIMENTALES LANGUI• Gráfica de la temperatura del aire en el exterior,interior con muro Trombe:Exterior vs Interior302520151050-506:30 a.m.-1008:00 a.m.09:30 a.m.11:00 a.m.12:30 p.m.02:00 p.m.03:30 p.m.05:00 p.m.06:30 p.m.Horas08:00 p.m.09:30 p.m.11:00 p.m.12:30 a.m.02:00 a.m.03:30 a.m.05:00 a.m.06:30 a.m.Exterior (Media Ambiente)Temperatura -4,0Interior ( habitación)El ΔT promedio es de 14.4°C.

Temperatura (°C)RESULTADOS PRUEBASEXPERIMENTALES LANGUI30252015105006:30 a.m.08:00 a.m.09:30 a.m.11:00 a.m.12:30 p.m.02:00 p.m.03:30 p.m.05:00 p.m.06:30 p.m.08:00 p.m.Hora09:30 p.m.11:00 p.m.12:30 a.m.02:00 a.m.03:30 a.m.05:00 a.m.06:30 a.m.Interior ( habitación)Interior ( sin muro)El ΔT promedio es de 10°C aproximadamente

Temperatura (°C)RESULTADOS PRUEBASEXPERIMENTALES LANGUI Gráfica de la temperatura del aire de la aberturasuperior e inferior:454035302520Abertura SuperiorAbertura Inferior15105008:30 a.m.09:00 a.m.09:30 a.m.10:00 a.m.10:30 a.m.11:00 a.m.11:30 a.m.12:00 p.m.12:30 p.m.01:00 p.m.Hora01:30 p.m.02:00 p.m.02:30 p.m.03:00 p.m.03:30 p.m.04:00 p.m.04:30 p.m.05:00 p.m.05:30 p.m.El ΔT promedio es de 23°C.

RESULTADOS PRUEBASEXPERIMENTALES LANGUI• Temperatura del aire del exterior, interior (muroTrombe) e interior (habitación):

Comparación deresultados

CONCLUSIONES• El muro Trombe resultó una tecnología renovableapropiada, económica y de buena eficiencia para lacalefacción de las viviendas en las zonas andinas y altoandinas.• Se comprobó que los cálculos y la simulación realizadacumplen de forma satisfactoria los resultados de laspruebas experimentales; con un porcentaje de errordel 8% aproximadamente.

CONCLUSIONES• Este sistema es de fácil construcción y de materialeseconómicos lo cual garantizará la mejora de lascondiciones de habitabilidad de las viviendas.• En la habitación acondicionada, el incremento detemperatura llega a sobrepasar los 10°C con respectoal ambiente.

Koñi-wasiVideoshttp://videos.pucp.edu.pe/videos/ver/56cf74fe33e49f38b2fcc6cb38e8bf23http://videos.pucp.edu.pe/videos/ver/644cc3e72ee0e0ca1e7572eb6b4b0a9d

• Muchas gracias por su atención