Diseño y construcción de un sistema didáctico para realizar practicas y ensayos con colectores solares termicos

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Título :	Diseño y construcción de un sistema didáctico para realizar practicas y ensayos con colectores solares termicos
Autor :	GOMEZ ESPINOZA, VICTOR HUGO
Fecha de publicación :	2017
Resumen :	En el proyecto presentado se plantea el diseño y construcción de un equipo integral para la realización de prácticas y ensayos con captadores solares foto-térmicos, incluyendo la implementación de una estación meteorológica e instrumentos para la medición de las variables termodinámicas, el desarrollo de la metodología de las prácticas mediante un manual, así como el desarrollo del software para la operación del equipo. El sistema integral a desarrollar será una herramienta con la cual los alumnos de Ingenierías y licenciaturas en energías renovables de la UNAM podrán realizar ensayos y prácticas de diseño, dimensionado y evaluación de captadores solares térmicos, logrando adquirir y reforzar los conocimientos teóricos y prácticos sobre una de las tecnologías de energías renovables con mayor potencial para la generación de energía térmica limpia en México. Además los alumnos de Ingenierías y Licenciaturas en Energías Renovables con sus profesores podrán realizar prácticas y ensayos para reforzar sus conocimientos teóricos de cuatro materias del plan de estudios correspondiente que son: Laboratorio de Termodinámica, Transferencia de Calor, Energías Renovables, Metrología y Energía Solar Foto-térmica. Es importante señalar que sistemas didácticos como el que se propone, no están disponibles actualmente en la UNAM, ya que la oferta de la licenciatura en Energías Renovables LIER-INAM es de reciente creación. En cuanto a la infraestructura disponible para el desarrollo de este proyecto, la dirección el IER-UNAM a través de la licenciatura en Energías Renovables LIER-UNAM a apoyado y proporcionado los espacios necesarios en la parte superior del laboratorio de termodinámica, acondicionando una plataforma que cuenta con servicios de energía eléctrica, agua potable, red de datos, y los accesos requeridos. Finalmente es importante comentar que los académicos participantes en el proyecto son expertos reconocidos a nivel nacional e internacional por sus investigaciones en el área de energía solar, así mismo lo estudiantes participantes están realizando su respectivos trabajos de tesis en áreas afines al proyecto.
URI :	http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/5984
metadata.dc.contributor.responsible:	GOMEZ ESPINOZA, VICTOR HUGO
metadata.dc.coverage.temporal:	2017-2020
metadata.dcterms.educationLevel.SEP:	Licenciatura
metadata.dc.description.hypothesis:	Col el desarrollo del sistema didáctico integral para realización de prácticas con captadores solares térmicos los profesores y alumnos podrán reforzar sus conocimientos en diferentes campos de la ingeniería bajo las siguientes hipótesis: - Diseño, dimensionado, evaluación, y monitorización de tecnologías solares foto-térmicas mediante el desarrollo de prácticas desarrolladas exprofeso para esté fin y con la ayuda del software automático propuesto. - Análisis y método de cálculo de la fenomenología termodinámica que se presenta en las tecnologías de captación solar térmica. - Estudio y método de cálculo de la fenomenología de transferencia de calor que se presenta en las tecnologías de captación solar térmica. - Medición y análisis de las variables termodinámicas y meteorológicas involucradas en los procesos de evaluación de los sistemas solares foto-térmicos, resultado de las prácticas.
metadata.dc.description.strategies:	La metodología a seguir para dar cumplimiento los objetivos específicos y por ende al objetivo general del proyecto es la siguiente: Se plantea realizar el diseño de la base-montura para el alojamiento de dos sistemas con captadores solares térmicos, siguiendo códigos de diseño ASME y de seguridad. Se deberán adquirir los materiales, equipos e instrumentos requeridos durante las etapas que comprenden el proyecto. Se deberá construir e instalar la base-montura de aluminio estructural en el espacio acondicionado en el laboratorio de termodinámica de la licenciatura LIER-UNAM, con sede en el IER-UNAM. Se diseñaran dos captadores solares foto-térmicos auto-desmontables, en los cuales se podrán observar todos los componentes ambos equipos. Se llevará a cabo la construcción de dos captadores solares foto-térmicos auto-desmontables, en los cuales se podrán observar todos los componentes ambos equipos y se instalarán en la base-montura. Se deberá especificar, instalar y poner en operación una estación meteorológica con sensores electrónicos, que permitirá registrar y almacenarlos datos ambientales durante la realización de las practicas correspondientes. Se llevara a cabo la selección, calibración e instalación de los sensores electrónicos de medición en los puntos de interés del sistema didáctico integral, para el registro y almacenamiento de las variables termodinámicas. Se deberán desarrollar los protocolos y métodos para la realización de tres prácticas con los captadores solares foto-térmicos. Se deberá crear un programa automático exprofeso para el registro, almacenamiento y tratamiento de los datos experimentales obtenidos durante la realización de las prácticas con los captadores solares térmicos. Este programa se desarrollara mediante un software comercial y estará disponible en el acervo la de la UNAM. Se deberán poner en operación todos los sub-sistemas que integran al sistema didáctico general, para realizar algunas pruebas preliminares y comprobar el correcto funcionamiento de todos los componentes. Objetivo general: - Diseño y construcción de un sistema didáctico para realizar prácticas con captadores solares foto-térmicos. Objetivos específicos: - Diseño y construcción de la montura con dos grados de libertad e inclinación variable para alojar dos sistemas solares térmicos del sistema didáctico para prácticas. - Diseño y construcción de dos captadores solares planos auto-desmontables para fines didácticos. - Armado y puesta en operación de una estación meteorológica para medición de temperatura, ambiente, irradiancia solar, humedad relativa, velocidad y dirección del viento, y precipitación pluvial. - Instrumentación del sistema didáctico integral con sensores electrónicos de última generación para el monitoreo de las variables termodinámicas. - Desarrollo de los métodos y protocolos de las prácticas para evaluación y diseño y dimensionado de captadores solares. - Desarrollo del software de apoyo que permitirá realizar el registro, almacenamiento y cálculos durante las prácticas y ensayos con captadores solares foto-térmicos.
metadata.dc.description.goals:	Se desarrollaron en su totalidad los diseños conceptuales y se realizó el diseño mecánico de ingeniería, donde se describen los materiales de construcción, las dimensiones de los componentes principales del sistema didáctico para realizar practicas y ensayos de sistemas y colectores solares térmicos. Se realizaron las compras programadas de todos los materiales de construcción para la base-estructura, así como de los componentes individuales principales y de la instrumentación general del sistema principal y de los sub-sistemas auxiliares que conforman el sistema didáctico. Se construyo y ensamblo la estructura de soporte de aluminio de alta resistencia y ligereza, y se instalo en la plataforma de concreto destinada para alojar el sistema didáctico, dentro de las instalaciones del Instituto de energías Renovables, IER-UNAM. Se adquirieron los materiales y componentes para la construcción y montaje de dos colectores solares auto-desmontables para su montaje en la estructura-soporte del sistema didáctico. Se estructuraron, redactaron y desarrollaron dos practicas, para realizarse en el sistema didáctico; una para sistemas solares de calentamiento de agua y para para colectores solares térmicos. como producto de estas metas se logro la impresión del manual de practicas solares térmicas para realizar en el sistema didáctico, dicho manual se encuentra en tramite de protección intelectual y de derechos de autor. Se concluyo una tesis de licenciatura, la cual fue realizada por una alumna que participo directamente en el desarrollo del proyecto. Se sometió y presento un articulo de divulgación el la "XLII Semana Nacional de Energía Solar - ANES 2018", en la cual se presentaron los resultados más relevantes del proyecto PAPIME 103917. Se realizó la especificación de los materiales, componentes y equipos necesarios para el montaje de una estación meteorológica para la medición de las variables ambientales, que se utilizaran durante las prácticas y ensayos con el sistema didáctico. Se realizó la adquisición del software y equipo de computo, y se desarrollo el programa general para el registro y visualización y almacenamiento de las variables termodinámicas y ambientales en tiempo real para el desarrollo de las práctica con el sistema didáctico. El software desarrollado se encuentra en tramite de protección intelectual y derechos de autor. Se realizó la referenciación e instalación de todos los sensores electrónicos de medición, así como los actuadores automáticos de la estructura de soporte del sistema didáctico. Se realizaron pruebas de operación del sistema didáctico, mediante la realización de las dos practicas planteadas por parte de los estudiantes de la LIER-UNAM. Y se genero un instrumento de evaluación para determinar el grado de aporte de conocimiento en los estudiantes usuarios del sistema. Se realizaron los informes parciales de cada una de las tres etapas del proyecto, para integrarlos en un informe final.
metadata.dc.description.selfAssessment:	El Proyecto PAPIME 103917 "Desarrollo de un sistema didáctico para la realización de practicas con sistemas solares térmicos" se desarrollo en tres etapas, dentro de las cuales se realizaron una serie de actividades principales encaminadas al desarrollo de una infraestructura robusta, como herramienta para que estudiantes de licenciatura y posgrado de Ingenierías en energías renovables realicen practicas con sistemas y colectores solares, para reforzar sus conocimientos teóricos en este campo de las energías. Se lograron ejercer los recursos económicos otorgados al proyecto de manera eficaz, con el apoyo del área administrativa (compras y administración) del IER-UNAM. La incorporación de estudiantes de licenciatura y posgrado fue fundamental, para el desarrollo de las actividades programadas del proyecto, logrando satisfacer los objetivos planteados. Con lo anterior fue posible desarrollar el sistema didáctico global que se encuentra de forma física en el IER-UNAM y el cual esta siendo utilizado por los estudiantes de energías renovables para realizar practicas programadas en sus cursos normales curriculares. Se ha realizado además la difusión y divulgación a nivel nacional, para que dicha infraestructura pueda ser también aprovechada por estudiantes no solamente de la UNAM, sino de otras instituciones de otos estados del país. Es importante mencionar que se lograron desarrollar los productos comprometidos, concluyendo el proyecto de manera exitosa.
metadata.dc.description.goalsAchieved:	Las metas a alcanzar por año durante el desarrollo y duración del proyecto son las siguientes: Primer año (Etapa1). - Obtener en su totalidad los diseños conceptuales y de ingeniería de la base-montura del sistema integral, de los dos captadores solares, de los componentes mecánicos y de los subsistemas que integran el sistema didáctico integral para prácticas con captadores solares foto-térmicos. - Adquisición de todos los materiales y componentes requeridos para la instalación de la base-montura que es una de las partes principales en esta etapa del proyecto. - Tener instalado en la plataforma del laboratorio de termodinámica de la licenciatura en Energías Renovables LIER-UNAM, la base-montura y los componentes que la conforman. - Realización del informe anual de las actividades realizadas durante este año (etapa 1). Segundo año (Etapa2). - Adquisición de todos los materiales y componentes requeridos para la construcción de los dos captadores solares auto-desmontables contemplados en el proyecto. - Tener finalizada la construcción de los dos captadores solares didácticos auto-desmontables con que contara el sistema didáctico integral para prácticas. - Generar los manuales con los métodos y protocolos para la realización de tres prácticas con captadores solares térmicos. - Concluir tesis de licenciatura de alumna participante en el proyecto. - Tener redactado y enviado un articulo relacionado con el proyecto para ser presentado en un foro nacional como el congreso ANES 2018. - Realización del informe anual de las actividades realizadas durante este año (etapa 2). Tercer año (Etapa3). - Adquisición de todos los materiales y componentes requeridos para el armado e instalación de la estación meteorológica del sistema didáctico integral. - Adquisición del software y del equipo computacional que se requerirá para el programa automático de monitoreo del sistema durante la realización de las prácticas. - Calibrar y armar los sensores que conforman la estación meteorológica (temperatura, ambiente, irradiancia solar, humedad relativa, velocidad y dirección del viento, y precipitación pluvial). - Finalizar calibración e instalación de sensores electrónicos de medición del sistema didáctico integral. Concluir programa automático para operación del sistema didáctico (registro, almacenamiento y procesamiento de datos. - Finalizar instalación y puesta en operación la estación meteorológica. - Puesta en operación y pruebas preliminares del sistema didáctico integral para realizar prácticas. - Realización del informe final de las actividades realizadas durante este año y los dos anteriores (etapas 1,2 y 3).
metadata.dcterms.provenance:	Instituto de Energías Renovables
metadata.dc.subject.DGAPA:	Ingenierías
metadata.dc.type:	Proyecto PAPIME
Aparece en las colecciones:	1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías

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