1. Repositorio Institucional del Tecnológico Nacional de México (RI - TecNM)
2. Tesis de Posgrado
3. Morelos
4. Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico
5. Tesis CENIDET
6. Tesis Doctorado
7. Tesis de Doctorado en Ingeniería Mecánica

Title:	Desempeño termo-económico de un sistema de calentamiento híbrido solar-solar, agua-aire
Authors:	Alvarez Sanchez, Francisco Ivan%702938
Issue Date:	2022-07-01
Publisher:	Tecnológico Nacional de México
metadata.dc.publisher.tecnm:	Centro Nacional de Investigación y Desarrollo Tecnológico
Description:	En el presente trabajo se muestra un estudio teórico-experimental del desempeño termoeconómico anual de un sistema de calentamiento solar de aire híbrido directo-indirecto. El desempeño térmico anual se establece considerando las temperaturas de operación, la energía útil Qu, la Fracción Solar FS, la eficiencia η, Capacidad de Producción Anual CPA y los Ahorros Solares AS. Además, un modelo de secado de tomate se desarrolla considerando el tiempo y la temperatura de secado. El sistema directo-indirecto de calentamiento solar de aire se localiza en Morelos, México y se compone por un Sistema de Calentamiento Solar Directo de Aire (SCSDA) y un Sistema de Calentamiento Solar Indirecto de Aire (SCSIA). A su vez, el SCSDA se compone de 37.0 m2 de colectores de aire, y el SCSIA de 37.0 m2 de colectores de agua, un tanque de almacenamiento de 2.5 m3, un calentador auxiliar y un intercambiador de calor agua-aire. El desempeño térmico anual se determina con una simulación en estado transitorio validada experimentalmente, considerando el secado de tomate. La validación se realiza con un comparativo teórico-experimental de la temperatura y la energía útil de salida de los colectores de aire, los colectores de agua y el intercambiador de calor, y la temperatura promedio del tanque de almacenamiento. El estudio de sensibilidad mostró que la radiación solar y la temperatura ambiente son los factores que mayor influencia tienen en el desempeño térmico del Sistema de Calentamiento Solar Híbrido de Aire (SCSHA). El modelo propuesto de secado solar que considera el tiempo y la temperatura de secado mostró un mejor desempeño en comparación de los modelos existentes con un coeficiente de determinación R2 de 0.9982 y un error medio cuadratico medio RMSE de 0.0078. La evaluación termoeconómica se realizó considerando los modos de operación directo (Modo1), indirecto (Modo2) e híbrido (Modo3). La evaluación económica se realizó con el método de Ahorros de Ciclo de Vida. En el comparativo se encontró un RMSE máximo de 1.8°C y un error absoluto medio %MAE de 7.0%. En el Modo 1, Modo 2 y Modo 3 la energía útil anual fue de 31603, 55189 y 75180 kWh-año; la fracción solar de 1.00, 0.45 y 0.73; y la eficiencia de 0.44, 0.41 y 0.42, respectivamente. Los ahorros solares proyectados a 20 años fueron para los tres modos de operación de 8889613, 6262226 y $14797612 MXN, respectivamente. La capacidad de producción máximo fue de 176480 kg-año de tomate fresco, y se presentó en el modo de operación híbrido (Modo 3). El simulador permitió la construcción de un nomograma para la optimización térmica del SCSHA correlacionando la energía útil, la fracción solar, la eficiencia y la temperatura de secado con el flujo másico y la temperatura del calentador auxiliar.
metadata.dc.type:	info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
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