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Título:	Diseño y construcción de un colector solar para calentamiento de agua, utilizando la teoría constructal
Autor:	Elizalde Beltran, Sergio%1343462
metadata.dc.subject.other:	Energía solar, colector solar, teoría constructal, eficiencia térmica, transferencia de calor, termosifón, radiación solar, distribución de flujo, aletas, calentamiento de agua.
Data:	2026-04-24
Editora:	Tecnológico Nacional de México
metadata.dc.publisher.tecnm:	Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico
Descrição:	Este trabajo propone un nuevo diseño de un colector solar de placa plana, con una geometría ramificada basado en la teoría constructal, utilizando diversos diámetros y bifurcaciones cercanas a 45°, el cual es evaluado desde el nivel de componente hasta el sistema completo. La metodología integra simulaciones CFD para tres configuraciones hidráulicas (tubos paralelos, serpentín y red constructal) bajo condiciones de un estudio de referencia. En CFD, las temperaturas de salida se ubican en 303.0–305.6 K para las tres alternativas, mientras la caída de presión desciende de 518.1 Pa en el serpentín a 57.3 Pa en la red constructal, lo que facilita el movimiento natural del fluido debido a las fuerzas de flotación, permitiendo una respuesta térmica más homogénea en el absorbedor. Previo a la construcción del colector solar, se evaluó un banco experimental para cuantificar el efecto térmico de aletas fabricadas con latas de aluminio reciclado con diversos acabados superficiales. Las aletas con acabado negro elevan la temperatura hasta 4 °C en su depósito de agua, lo que indica una mayor ganancia de energía térmica respecto a las demás configuraciones analizadas. Una vez concluida esta etapa se procedió con la construcción del colector solar basado en la teoría constructal, el equipo cuenta con dimensiones de 200 cm × 100 cm × 13 cm, el cual está acoplado a un termotanque con una capacidad de almacenamiento de 150 L. La evaluación experimental se llevó a cabo bajo condiciones reales de operación, con irradiancia máxima de 994.5 W/m², con una variación del caudal entre 0.15 y 4.09 L/min; la temperatura de salida alcanza un valor aproximado de 73.5 °C y el termotanque 52.7 °C. Asimismo, obtiene con un aumento de temperatura entre entrada–salida de hasta 30 °C. La eficiencia diaria promedio se estima en aproximadamente 14 %; en el intervalo de 10:00 a 16:00 se registra un valor medio cercano al 8 %, mientras que después de las 16:00 se alcanzan valores próximos al 47 %, atribuibles a la liberación de energía térmica acumulada en el sistema. Estos valores cuentan con una estimación de incertidumbre a partir de especificaciones de los instrumentos de medición. La novedad se sustenta en una ruta de diseño termo-hidráulico validada para termosifón que vincula criterios constructales con reducción de pérdidas y mejoras térmicas medibles, junto con la sustitución de la placa absorbedora por la implementación de aletas de aluminio reciclado, con reglas transferibles de geometría y manufactura (diámetros comerciales 1.3, 1.9 y 2.5 cm, con una separación de ramificaciones del orden de 25–29 cm).
metadata.dc.type:	info:eu-repo/semantics/masterThesis
Aparece nas colecções:	Tesis de Maestría en Ingeniería Mecánica

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