Colectores solares cilindro parabólicos

(CCPs)

COLECTORES SOLARES

CILINDRO PARABÓLICOS

(CCPS)

Primera edición

Enero, 2012

Lima - Perú

PROYECTO LIBRO DIGITAL

PLD 0524

Editor: Víctor López Guzmán

http://www.guzlop-editoras.com/guzlopster@gmail.com guzlopnano@gmail.com facebook.com/guzlopstertwitter.com/guzlopster428 4071 - 999 921 348Lima - Perú

PROYECTO LIBRO DIGITAL (PLD)

El proyecto libro digital propone que los apuntes de clases, las tesis y los avances en investigación (papers) de las profesoras y profesores de las universidades peruanas sean convertidos en libro digital y difundidos por internet en forma gratuita a través de nuestra página web. Los recursos económicos disponibles para este proyecto provienen de las utilidades nuestras por los trabajos de edición y publicación a terceros, por lo tanto, son limitados.

Un libro digital, también conocido como e-book, eBook, ecolibro o libro electrónico, es una versión electrónica de la digitalización y diagramación de un libro que originariamente es editado para ser impreso en papel y que puede encontrarse en internet o en CD-ROM. Por, lo tanto, no reemplaza al libro impreso.

Entre las ventajas del libro digital se tienen:• su accesibilidad (se puede leer en cualquier parte que tenga electricidad),• su difusión globalizada (mediante internet nos da una gran independencia geográfica),• su incorporación a la carrera tecnológica y la posibilidad de disminuir la brecha digital (inseparable de la competición por la influencia cultural),• su aprovechamiento a los cambios de hábitos de los estudiantes asociados al internet y a las redes sociales (siendo la oportunidad de difundir, de una forma diferente, el conocimiento),• su realización permitirá disminuir o anular la percepción de nuestras élites políticas frente a la supuesta incompetencia de nuestras profesoras y profesores de producir libros, ponencias y trabajos de investiga-ción de alta calidad en los contenidos, y, que su existencia no está circunscrita solo a las letras.

Algunos objetivos que esperamos alcanzar:• Que el estudiante, como usuario final, tenga el curso que está llevando desarrollado como un libro (con todas las características de un libro impreso) en formato digital.• Que las profesoras y profesores actualicen la información dada a los estudiantes, mejorando sus contenidos, aplicaciones y ejemplos; pudiendo evaluar sus aportes y coherencia en los cursos que dicta.• Que las profesoras y profesores, y estudiantes logren una familiaridad con el uso de estas nuevas tecnologías.• El libro digital bien elaborado, permitirá dar un buen nivel de conocimientos a las alumnas y alumnos de las universidades nacionales y, especialmente, a los del interior del país donde la calidad de la educación actualmente es muy deficiente tanto por la infraestructura física como por el personal docente.• E l pe r sona l docente jugará un r o l de tu to r, f ac i l i t ador y conductor de p r oyec tos

de investigación de las alumnas y alumnos tomando como base el libro digital y las direcciones electró-nicas recomendadas.• Que este proyecto ayude a las universidades nacionales en las acreditaciones internacionales y mejorar la sustentación de sus presupuestos anuales en el Congreso.

En el aspecto legal:• Las autoras o autores ceden sus derechos para esta edición digital, sin perder su autoría, permitiendo que su obra sea puesta en internet como descarga gratuita.• Las autoras o autores pueden hacer nuevas ediciones basadas o no en esta versión digital.

Lima - Perú, enero del 2011

“El conocimiento es útil solo si se difunde y aplica” Víctor López Guzmán Editor

COLECTORES SOLARES CILINDRO PARABOLICOS (CCPs)

.

COMPONENTES PRINCIPALES DE CCPs:

- Reflector cilíndrico parabólico

- Tubo absorbente

- Sistema de seguimiento del sol

- Estructura metálica

FUNCIONAMIENTO DE LOS CCPs:

El colector cilindro parabólico (CCPs), está compuesto básicamente por un espejo cilindro parabólico que refleja la radiación solar directa concentrándola sobre un tubo absorbedor colocado en la línea focal de la parábola.

Esta radiación concentrada sobre el absorbedor hace que el fluido que circula por el interior del tubo se caliente, transformando de esta forma la radiación solar en energía térmica en forma de calor sensible del fluido

CARACTERISTICAS PRINCIPALES:

OPERAN EFICIENTEMENTE HASTA 450 °C

BAJA CAIDA DE PRESIÓN A TRAVES DEL TUBO ABSORVENTE

EL FLUIDO DE TRABAJO USADO DEPENDE DE TEMPERATURA QUE SE QUIERE ALCANZAR:

menor de 200 °C: agua desmineralizada

200 °C < T < 450 °C : aceites sinteticos

Temp. Máxima 300 °C : Santotherm 55

Temp. Máxima 400 °C : Monsanto VP-1:

Temp. Máxima 425 °C: Syltherm 800:

DIFERENTES TIPOS DE ESPEJO

TUBO ABSORBENTEEl tubo absorbente es uno de los elementos fundamentales de todo CCP, ya que de él depende en gran medida el rendimiento global del colector.

El tubo absorbente de un CCP consta en realidad de dos tubos: uno interior metálico (por el que circula el fluido que se calienta) y otro exterior de vidrio.

MECANISMO DE SEGUIMIENTO SOLAR

Para poder concentrar sobre el tubo absorbente la radiación solar, el colector CCP debe seguir al sol durante el día, para lo cual necesita de un mecanismo de seguimiento solar que va cambiando la posición del colector conforme el sol se va moviendo en el cielo.

LAS DOS PRINCIPALES ORIENTACIONES DEL EJE DE GIRO DE UN CCP

Normalmente, los CCPs se instalan de forma que su eje de giro queda orientado en la dirección Este-Oeste o Norte-Sur, aunque se podrían utilizar también orientaciones intermedias.

MECANISMOS DE ACCIONAMIENTO PARA EL SEGUIMIENTO DEL SOL

DIMENSIONES DE UN COLECTOR CILINDRO PARABOLICO MODELO ACUREX

DIMENSIONES DE UN COLECTOR CILINDRO PARABÓLICO MODELO LS3

DIFERENTES TIPOS DE ACOPLAMIENTO ENTRE COLECTORES CCP

PARAMETROS BASICOS DE UN CCP

1. RAZON DE CONCENTRACIÓN (C): C = 4 A / π D2 L

Es la razón entre el área de apertura del colector y el área total del tubo absorbedor

Siendo: A : apertura del colector

D : diámetro del tubo absorbedor

L : longitud del concentrador parabólico

2. ANGULO DE ACEPTANCIA:

Es el ángulo máximo que puede ser formado por dos rayos en un plano transversal de la apertura del colector de manera que intercepten el tubo absorbedor después de ser reflejado por los espejos parabólicos.

PÉRDIDAS ÓPTICAS, GEOMÉTRICAS Y TÉRMICAS EN UN CCP

PÉRDIDAS ÓPTICAS:

La figura muestra los cuatro parámetros que intervienen en las pérdidas ópticas de un CCP, que son:

Reflectividad de los espejos,

Factor de interceptación del colector,

Transmisividad de la cubierta de cristal del tubo absorbente, y

Absortividad del tubo receptor.

PÉRDIDAS GEOMÉTRICAS:

Provocan una disminución del área efectiva de captación de los colectores, se dividen en dos grupos:

A) Aquellas debidas a la posición

relativas de los colectores entre sí

Pérdidas geométricas debidas a sombras entre filas paralelas

B) Aquellas inherentes a cada colector

El área de colector que se pierde Af :

Donde:

W = ancho del CCP

L = longitud del CCP

Fm = distancia focal media de la parábola

φ = ángulo de incidencia de la radiación solar

Pérdidas de final en un CCP

PÉDIDAS TÉRMICAS:

Las pérdidas térmicas asociadas al tubo absorbente están formadas por pérdidas de calor por:

Conducción a través de los soportes de los tubos absorbentes,

Radiación, convección y conducción desde el tubo absorbente hacia la cubierta de cristal,

Pérdidas por convección y radiación desde el tubo de cristal al ambiente.

PÉRDIDAS TÉRMICAS:

El coeficiente global de pérdidas térmicas desde al absorbente hacia el ambiente, por unidad de área del tubo metálico del absorbente, viene dado por la expresión:

Para el coeficiente global de pérdidas térmicas por unidad de área de apertura del colector, UL)col , se tiene la siguiente relación:

RENDIMIENTO DE UN CCP

ηopt,0°: considera todas las pérdidas ópticas y geométricas que tienen lugar en el colector con un ángulo de incidencia de φ = 0º: reflectividad de los espejos, transmisividad del vidrio, absortividad de la superficie selectiva y factor de interceptación (que tiene en cuenta la parte de radiación reflejada por los espejos que, por cualquier causa, no alcanza el tubo absorbente).

RENDIMIENTO DE UN CCP

K: considera todas las pérdidas ópticas y geométricas que tienen lugar en el colector para un ángulo de incidencia de φ > 0º y que no están tenidas en cuenta por ηopt,0° (pérdidas geométricas de final de colector, bloqueo de la radiación concentrada por parte de los soportes del tubo absorbente e influencia del ángulo de incidencia en la absortividad y transmisividad del tubo absorbente, y en la reflectividad de los espejos.).

RENDIMIENTO DE UN CCP

ηth :considera todas las pérdidas térmicas que tienen lugar en el colector.

ηglobal :considera todas las pérdidas, tanto ópticas como geométricas, que tienen lugar en el colector, y depende de la temperatura de trabajo, del ángulo de incidencia y de la radiación solar directa.

ηglobal = ηopt,0° . K . ηth =

RENDIMIENTO GLOBAL DE UN CCP EN FUNCIÓN DE LA TEMPERATURA, PARA φ = 0°

CALCULO DEL ÁNGULO DE INCIDENCIA φ EN UN CCPφ resulta

imprescindible para conocer o predecir el comportamiento de un CCP, depende de las coordenadas geográficas (latitud (λ) y longitud) del lugar donde se encuentra el CCP, del día del año (declinación solar (δ) y de la hora del día(ángulo horario (w).

Ecuación para el cálculo de φ para un CCP con eje de rotación horizontal, orientado Norte – Sur:

ESQUEMA DE UNA CENTRAL TIPO CILÍNDRICO PARABÓLICO

TECNOLOGÍA DEL COLECTOR SOLAR CILÍNDRICO PARABÓLICO

SISTEMAS DE TUBERÍAS CALOPORTADORAS

VISTA SOL - CONCENTRADOR

CAMPO DE COLECTORES CILINDROS

PARABÓLICOS

VISTA DEL TUBO ABSORBEDOR

Campo de colectores cilindro parabòlicos

Campo de colectores CCP y sistemas de tuberìas caloportadoras

LIMPIEZA DE COLECTORES CCP

Vista del campo solar del lazo DISS en funcionamiento . PSA - ESPAÑA

X Simposio Peruano de Energía Solar Seminario Internacional sobre Tecnologías Económicas para

la Descontaminación y Desinfección de Agua Cusco, 17 al 22 de noviembre de 2003

Seminario Internacional Energía Solar, Medio Ambiente y Desarrollo

Cusco, 26 - 27 de abril de 2004

Ministerio de Industria y Turismo

Municipalidad Provincial del Cusco

Ministerio de Energía y Minas

Asociación Peruana de Energía Solar

(APES)

Universidad Nacional San Antonio Abad del

Cusco

Editado por: Manfred Horn

Juan Rodriguez

Patricia Vega

Auspician Salir

Universidad Nacional de Ingeniería