DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA EN PROCESOS E HIDRAULICA
AREA DE INGENIERIA EN RECURSOS ENERGÉTICOS
TEMA
COLECTORES SOLARES PLANOS
PRESENTA
Dr. ENRIQUE BARRERA CALVA
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.
TEMPERATURA DEL SOL
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 0.1< <100 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).
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.
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
•Energía Solar Térmica
•Energía Solar Pasiva
Como Fuente de Electricidad
Energía Solar Fotovoltaica (PV)
Energía Solar Térmica (Utilizando
concentradores)
Aprovechamiento de la Energia
Solar en Colectores Solares
Efectos de la radiación en
Colectores Solares
CAPTACIÓN DE ENERGÍA SOLAR TÉRMICA
COLECTORES 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).
Sistemas solares de media y
baja temperatura
Colectores Solares Planos
(CSP)
Concentrador parabólico
compuesto
Colecores Solares de Tubos
Evacuados
Colectores solares cilíndricoparabólicos
Colectores solares Acoplados
entres si
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.
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.
Esquema del funcionamiento
por termosifón
Sistema completo de
funcionamiento por termosifón
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.
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.
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.
Tipo de Arreglos en colectores
Arreglo en serie
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.
Arreglo en paralelo
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.
Uso domestico de los colectores
solares
Energia Solar Térmica en México
Conclusiones
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Colectores Solares