Unidad 3 Solar
Unidad 3 Solar
Unidad 3 Solar
Energía Solar.
PRESENTA:
Juan Abraham Soria Acosta
ESPECIALIDAD:
Energías Renovables
ASESOR:
Sergio Ramírez Navarro.
El estado de la superficie .
El grueso del cuerpo.
El tipo de radiación. La longitud de onda.
El ángulo de incidencia de los rayos solares.
Los cuerpos oscuros y mates captan mejor la radiación solar que
cualquier otro color; por eso el absorbedor del captador solar suele ser
de colores oscuros, para aprovechar al máximo la radiación solar.
EL EFECTO INVERNADERO: El efecto invernadero se genera en
algunos cuerpos transparentes, que normalmente sólo son
atravesados por radiaciones con longitud de onda entre 0,3 y 3
micras. Dado que la mayor parte de la radiación solar está
comprendida entre 0,3 y 2,4 micras, la luz solar puede atravesar
un vidrio. Una vez atravesado, la radiación encuentra el
absorbedor, que se calienta por la radiación solar y emite
radiaciones comprendidas entre las 4,5 y 7,2 micras para las que
el vidrio es opaco.
Esta radiación solar que no puede salir es reflejada hacia el
interior de nuevo. Una parte de esta energía calienta el vidrio y el
cristal la remite hacia dentro y hacia fuera.
La segunda cuestión a tener en cuenta es que resulta necesario saber a qué área
del colector se refieren los coeficientes experimentales. La Fig. 3 ilustra como un
colector solar plano tiene 3 áreas características. Los coeficientes de ajuste
vendrán referidos solo a una de ellas. Si queremos calcular el calor producido 𝑄̇ 𝑢
= 𝜂 · 𝐺𝑡 · 𝐴 a partir de un juego de coeficientes, solo obtendremos resultados
correctos si sustituimos en la ecuación anterior el área característica del colector al
que se refieren.
En lo sucesivo, y si no se indica lo contrario, tomáremos la opción europea en la
que se adopta como temperatura del colector la temperatura media del fluido que
se calienta. La ecuación del rendimiento del modelo Hottell-Whillier-Bliss se
escribe como:
Se les llama sistemas CSA a aquellos sistemas que calientan agua con la energía
solar, sin la necesidad de utilizar gas o electricidad
COMPONENTES:
COLECTOR SOLAR: Capta la energía solar y la transfiere al agua.
SISTEMAS ACTIVOS:
SISTEMAS PASIVOS:
CARACTERÍSTICAS:
• Alta eficiencia, por minimizar las pérdidas de calor al ambiente.
• Aptos para alcanzar temperaturas elevadas (90°C).
• Costos accesibles.
BENEFICIOS DE LOS SISTEMAS CSA.
• Agua caliente durante todo el año. El sistema funciona durante todo el año,
sin embargo, en días nublados o muy fríos se necesitará complementar el
calentamiento del agua con un calentador convencional.
• Reducción en el gasto del gas natural o gas butano.
• Reducción de huella de carbono, debido a que no se quema ningún tipo de
combustible para generar calor.
El suelo radiante es un sistema óptimo para trabajar junto con la energía solar. El
suelo radiante consiste en unas tuberías que circulan bajo el suelo de la vivienda,
y tiene múltiples ventajas frente al sistema convencional de radiadores.
Al contrario que los radiadores, en el caso del suelo radiante la superficie de
emisión térmica es mucho mayor (todo el suelo de la vivienda), por lo tanto, no se
requieren temperaturas tan elevadas para distribuir la misma potencia térmica.
Esto hace que la temperatura necesaria de generación de agua caliente para este
sistema sea inferior a 50ºC, reduciéndose a unos 30ºC a la hora de discurrir por el
interior de las tuberías del suelo, evitando de esta forma causar problemas
circulatorios en los ocupantes de la vivienda.
La utilización de agua a baja temperatura tiene también ventajas en la eficiencia
energética debido a que las pérdidas de calor son menores.
Sabemos que el inconveniente principal de este tipo de sistemas de calefacción
por suelo radiante es la “rapidez” del mismo. Si estamos acostumbrados a una
calefacción por radiadores y caldera donde al poco tiempo de encenderla
empezamos a notar su efecto, podemos sentirnos un poco decepcionados con el
suelo radiante ya que el calentamiento “desde cero” es más lento, debido a la
limitación de la temperatura que puede alcanzar el propio suelo.
FUNCIONAMIENTO:
A nivel físico, existen tres tipos diferentes de transmisión de calor:
VENTAJAS:
INSTALACIÓN:
Valor bajo de radiación: Se aplica cuando se desea cubrir durante todo el año la
demanda de agua caliente con energía solar.
Valor alto de radiación: Se diseña con este valor cuando se cuenta con un
sistema auxiliar de calentamiento del agua.
Método F-Chart:
El método fue desarrollado por Sandfor Klein en 1976. el método permite calcular
el rendimiento de un sistema solar para la producción de ACS y/o calefacción a
partir de valores medios diarios en base mensual. El método contempla tanto
captadores de agua como de aire y está basado en principios físicos a través de
números adimensionales que se obtienen de la ecuación de la energía solar
captada por un colector solar.
Las industrias papelera y alimentaria son las que trabajan con temperaturas más
elevadas.
Las industrias alimentaria, textil y química trabajan con unas temperaturas entre
100 y 200 ºC, usándola para aplicaciones tan diversas como el secado, la cocción,
la limpieza, la extracción y muchos otros.
EJEMPLOS:
Precalentamiento: El agua fría se precalienta en el campo solar y se
introduce en un depósito de almacenamiento donde se calienta mediante
una caldera de combustible fósil a la temperatura del proceso de
producción requerida (ver proceso simplificado en la Figura)
La
Tabla 2 nos sirve también para clasificar los colectores solares según el tipo de
seguimiento solar. El seguimiento estático o estacionario significa que la posición
(inclinación y orientación) del colector no se modifica a lo largo del año. Esto
facilita la instalación de los mismos y simplifica su mantenimiento. En general es la
solución adoptada para los captadores de placa plana y de tubos de vacío. Los
sistemas con concentrador parabólico compuesto (CPC) están formados por dos
superficies reflectoras parabólicas colocadas de tal forma que el absorbedor esta
sobre la línea que une el foco de las dos parábolas, y el foco de cada parábola
está en el extremo contrario del absorbedor. Para mejorar las prestaciones de
estos colectores, pueden disponerse elementos que permitan modificar su
inclinación para aprovechar mejor la radiación solar en las diferentes estaciones
del año.
Con toda seguridad nos encontramos ante uno de los más ancestrales métodos
de conservación, y los primeros pueblos agrícolas ya utilizaban estas técnicas
para la conservación de legumbres y cereales.
En dependencia del diseño, del tipo y composición del material de la cubierta, será
la temperatura de la misma y, en consecuencia, la transferencia de calor por
radiación determinará el valor de las pérdidas energéticas y al final el rendimiento
del absorbedor. Aunque el mecanismo de la transferencia de calor radiante
predomina, debe considerarse, además, la convección en el valor de las pérdidas
de energía.
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO.
Los destiladores solares son ingenios que permiten obtener agua dulce donde
esta escasea, pero se encuentra en abundancia mezclada con otras sustancias
que la hacen inutilizable. En esencia se trata de reproducir a pequeña escala y
de manera acelerada el ciclo natural del agua.
Mediante los destiladores solares es posible obtener agua dulce del agua del
mar, del agua embarrada e incluso de la contenida en los vegetales. Es de
especial utilidad en zonas desérticas próximas al mar ya que cuenta con los
dos elementos fundamentales: abundancia de agua salada y de radiación
solar.
Principio de Funcionamiento:
1-La radiación solar incide en el interior del destilador y provoca que el agua
salada eleve su temperatura.
2- Las altas temperaturas provocan la evaporación y la atmósfera en el interior del
destilador se vuelve muy húmeda.
3- El ambiente se satura de humedad lo que provoca que el agua evaporada se
condense en contacto con el vidrio.
4- las gotas de condensación se acumulan y empiezan a deslizarse por gravedad
hacia la parte inferior del vidrio.
5- el depósito en la parte inferior recoge el agua dulce destilada que se ha
deslizado por los vidrios desde donde será tomada para su uso .
3.5. EVAPORADORES.
Los equipos solares deben tener una vez al año un mantenimiento para que no
haya sorpresas.
Los mantenimientos son primordiales hacerlos una vez al año como cualquier
maquina ya que el equipo está expuesto a altas temperaturas en verano y en
invierno en zonas frías a muy bajas y eso repercute mucho a los equipos solares.
Glicol.
Juntas.
Valvulería.
Ánodo de sacrificio
Resistencia
Revisar codas las conexiones eléctricas, así como los cables de toda la
instalación.
Para este sector, el sistema solar se diseña para que aporte un cierto porcentaje
de la energía, el restante lo sigue aportando la caldera o calentador de respaldo,
en función de los requerimientos de agua caliente (cantidad de litros y temperatura
deseada), verificando si estos consumos son más o menos constantes o
presentan una estacionalidad marcada (como en el caso de los hoteles en
temporadas vacacionales). Se diseña generalmente para el valor óptimo de este
factor solar (normalmente entre 70 y 85%) en función de la tasa interna de retorno
y el tiempo de recuperación de la inversión, comparado contra el costo de los
combustibles para una caldera o un calentador de respaldo. Es imposible diseñar
un sistema solar que pueda dar el 100% del factor solar, ya que sería muy
costoso, y aun así no cumpliría su objetivo en el caso de que se presenten varios
días consecutivos nublados. En México, estos sistemas han probado un retorno de
la inversión (derivado de los ahorros que se obtienen en la reducción del consumo
de combustible) en general inferior a tres años, y una vida útil garantizada por más
de 10 años, por lo que representan una inversión atractiva .