DEPARTAMENTO DE INGENIER

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DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA EN PROCESOS E
HIDRAULICAAREA DE INGENIERIA EN RECURSOS
ENERGÉTICOSTEMACOLECTORES SOLARES
PLANOSPRESENTADr. ENRIQUE BARRERA CALVA
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EL SOL ES FUENTE DE ENERGIA POR EXCELENCIA

• El Sol es una de las innumerables estrellas que
  hay en nuestra galaxia, la más cercana a la
  Tierra, sin ella no existiría ninguna forma de
  vida sobre ella.
• Algunos datos sobre nuestro Sol

• Es una estrella con 5,000 millones de anos de
  vida.
• Radio aproximado de 700,000 km.
• Una masa 300,000 veces mayor que la tierra.
• Distancia Tierra-Sol 149,597,870 km.
• Esta compuesto de átomos ligeros principalmente
  de Hidrógeno.
• La Temperatura del sol en la su superficie es de
  6000 K aprox.

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TEMPERATURA DEL SOL
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Radiación térmica y el sol

• De acuerdo a la teorías de Stefan-Bolzman y
  Plank, el Sol como cualquier cuerpo con
  temperatura T distinta de cero radia energía, la
  cual llega a la tierra en forma de ondas
  electromagnéticas con distintas longitudes de
  onda ?.
• Distribución espectral de radiación emitida por
  el sol

La radiación electromagnética emitida por el sol
se distribuye como se muestra en la figura. El
Sol radia energía en un amplio rango de
longitudes de onda del espectro
electromagnético. La mayor parte de la radiación
emitida por el sol se sitúa en el rango de la
radiación térmica esto es 0.1lt ?lt100 micras y es
debido a esto que la mayor perte de la energía
que nos llega del sol es en forma de radiación
térmica (calor).
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(No Transcript)
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Como Aprovechar la energía Solar

• Por millones de años la energía solar ah sido
  aprovechada eficientemente por la naturaleza en
  procesos tales como la fotosíntesis o en la
  formación de lo que hoy conocemos como
  combustibles fósiles.
• Toda la Energía de la que disponemos hoy en día
  proviene o ah provenido de alguna del Sol, es por
  esto que podemos denominarle como la fuente de
  Energía por excelencia.
• Hoy en día la creciente demanda de energía por
  parte de la sociedad a llevado a reflexionar
  sobre el uso indiscriminado de los combustibles
  fósiles, los también crecientes problemas
  inherentes al uso de estos combustibles ah
  despertado un mayor interés en países
  desarrollados por las fuentes alternas de
  energía.

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Formas de aprovechamiento de Energía Solar

• Tal y como muestra el esquema de la figura, el
  Sol puede aprovecharse de dos maneras diferentes
• Como Fuente de Calor Como Fuente de
  Electricidad
• Energía Solar Térmica Energía Solar
  Fotovoltaica (PV)
• Energía Solar Pasiva Energía Solar Térmica
  (Utilizando concentradores)

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Aprovechamiento de la Energia Solar en Colectores
Solares
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Efectos de la radiación en Colectores Solares
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CAPTACIÓN DE ENERGÍA SOLAR TÉRMICACOLECTORES
SOLARES
El sistema más simple para aprovechar la energía
calorífica del sol es la instalación de un
colector solar plano (CSP). La figura siguiente
muestra en un esquema muy general en que consiste
un (CSP).
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Sistemas solares de media y baja temperatura
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Colectores Solares Planos (CSP)
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Concentrador parabólico compuesto
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Colecores Solares de Tubos Evacuados
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Colectores solares cilíndrico-parabólicos
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Colectores solares Acoplados entres si
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SUBSISTEMA DE ALMACENAMIENTO

• Si se quiere aprovechar al máximo las horas de
  sol, será necesario acumular la energía en
  aquellos momentos del día en que esto sea posible
  y utilizarla cuando se produzca la demanda.

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Funcionamiento por conveccción natural o
termosifón
El movimiento del agua por circulación natural o
termosifón se produce por la diferencia de
temperaturas entre el agua fría del tanque y la
caliente del colector, esto es, el agua interior
del colector calentada por el sol disminuye su
densidad y por tanto su peso, por lo que el mayor
peso del agua fría del depósito empuja al agua
caliente del colector, menos pesada, obligándola
a ascender por la tubería que une la parte
superior del tanque.
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Esquema del funcionamiento por termosifón
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Sistema completo de funcionamiento por termosifón
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Funcionamiento por conveccción forzada
Si queremos evitar los inconvenientes de la
instalación con circulación por termosifón, la
circulación del agua puede conseguirse
introduciendo una bomba que hace circular el agua
de forma forzada, lo cual permite regular mejor
la instalación. La bomba de circulación de una
instalación pequeña (colector de 4 m2, depósito
de 200 litros) tiene una potencia relativamente
pequeña, de unos 15 a 20 vatios.
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Sistemas de circuito abierto
El agua que circula por los colectores se usa
directamente para el consumo. Estas instalaciones
no disponen de intercambiador quedando su
aplicación limitada por factores tales como la
calidad del agua o la existencia de heladas
estacionales.
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Sistemas de circuito cerrado
El circuito primario estaría constituido por los
colectores donde se produce el calentamiento del
agua y por la bomba de impulsión. Este agua cede
su calor por medio de un intercambiador al agua
que circula por el circuito secundario, siendo
éste agua la que es almacenada en el acumulador.
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Tipo de Arreglos en colectores
Arreglo en serie
Arreglo en paralelo
La misma agua pasa y se va calentando cada vez
más en cada uno de ellos. Los colectores
funcionan a diferentes temperaturas y crecientes
desde la entrada hasta la salida. Cuanto mayor
sea la temperatura de funcionamiento del
colector, menor será su rendimiento, es bueno
poner doble cristal en los últimos colectores.
Cada uno de ellos eleva la temperatura del agua
una sola vez, pero actuando solo sobre una parte
del caudal. La resistencia a vencer por parte del
agua será menor y será posible el funcionamiento
con termosifón.
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Uso domestico de los colectores solares
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Energia Solar Térmica en México
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Conclusiones