ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA, UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER SANTANDER LABORATORIO LABORATORIO DE SISTEMAS TÉRMICOS GRUPO B1 SUBGRUPO 3 1 DE AGOSTO DEL 2014, I SEMESTRE ACADÉMICO ACADÉMICO DE 2014
LABORATORIO 6 Y 7: COLECTORES Sergio Hernando Terán Quintanilla
Jorge Andrés Santana Pico
Alexander Camacho Martínez
2082026
2082020
Jose Rojas Annicchiarico
Elkin Coronado Delgado
2083420
Sandra Liliana Medina Buelvas 2100064
2100040
Omar Freitas Jimeno
Junior Navarrete Torres Torres
Oliberto Sánchez Campos
2100047
2083197
2100039
efecto invernadero dentro del colector. Gracias a esto se consiguen alcanzar mayores temperaturas en el seno del fluido.
MARCO TEORICO ¿Qué es un colector solar? Un colector o captador solar, podría ser cualquier dispositivo que pueda recoger la energía radiada por el sol y convertirla en energía térmica. Clasificación Clasificación de colectores solares según: -El aprovechamiento solar
Colector de alta temperatura (hasta 150 ºC como máximo). máximo). La siguiente evolución en los colectores consiste en añadir otra cubierta entre la anterior y el convertidor y hacer vacío entre las dos. Así se consigue un mayor aislamiento de entre el exterior y el interior y que se alcancen temperaturas aún mayores
Flujo directo: el fluido circula por los tubos, como en los captadores planos.
-La razón de concentración
Flujo indirecto o Heat pipe:1 el calor evapora un fluido en el tubo, y éste transmite su energía al condensarse en el extremo.
a) Colectores con concentración: los cuales, haciendo uso de los métodos de concentración de la óptica, son capaces de elevar la temperatura del fluido a más de 70°C. Estos se aplican en la energía solar térmica de media y alta temperatura. Estos se utilizan para la producción central de energía y calor a nivel industrial y para producir electricidad.
Flujo indirecto sin Heat pipe La diferencia con el anterior es que es construido al 100% con cristal de borosilicato, evitando la utilización de cobre, por lo que abarata aún más sus costes, además eleva el rendimiento un 30% con respecto a los tubos de vacío con Heat-Pipe.
-La temperatura del fluido
2080421
Colectores de baja temperatura de trabajo (alcanza un máximo máximo de 50ºC). Éstos están formados únicamente únicamente por el convertidor (también denominado denominado absorbedor), por el circuito de fluido térmico, por el aislamiento térmico y por la caja que contiene todos los componentes. Este tipo de colector también recibe el nombre de captador solar plano no protegido Colectores de media temperatura (alcanza un máximo de 90 ºC). Estos colectores, además de incluir todos los componentes del colector de baja temperatura, se le añade una cubierta transparente para limitar las pérdidas por convección y una parte de las de radiación. Además se incrementa el
b) Colectores sin concentración: los cuales no superan los 70°C aproximadamente, por lo que son usados en las aplicaciones de la energía solar térmica de baja temperatura. Un ejemplo de aplicación seria la producción de agua caliente sanitaria. ¿Cómo funciona un colector solar? El principio de funcionamiento es sencillo, se basa en el aprovechamiento de la Energía Calórica que emiten los rayos solares. Durante un día despejado, es decir, sin nubosidad, los rayos solares penetran la atmósfera casi sin dificultad. El colector posee en su interior una cubierta de color negro, con el fin de absorber la mayor cantidad de la energía emitida por el sol. Un ejemplo de esto es el hecho de que en verano utilicemos colores claros en nuestra vestimenta y en invierno los colores oscuros, ya que los colores oscuros retienen el calor. El cuerpo negro se calentará y cede el calor al agua
1
Copyright © 2014 by ASME
Eficiencia a 800 W/m2 con 64.2% Ta=18ºC y Tagua=50ºC 10 años Garantía del panel 6 kg/cm2 Resistencia a presión Metal-Metal 100% Sello entre colector y confiable boiler Necesidad de refracciones Vidrio templado solar
63.1% 3 años No soportan presión Vidrio contra Silicón. Posibles fallas cuando no se use agua por 2-3 días
resistente al granizo y a los golpes
¿Cuáles son los esquemas generales de tubos al vacío? De evacuado simple: este sistema es únicamente utilizado en calentadores solares termo-sinfónicos. Son tubos evacuados ensamblados directamente con el depósito acumulador y que por lo tanto contienen contienen agua. agua.
Coste de las refracciones 200 $/m2 Temperatura final del agua 70 ºC, como un boiler convencional en un día soleado Temperatura final del agua 70 ºC, como un boiler en un día soleado después convencional de 2 días sin usar En cualquier ferretería Disponibilidad de refracciones si desaparece el distribuidor 100% mexicano Fabricación del equipo Soporta granizo hasta hasta Resistencia a inclemencias y accidentes 55 mm, golpes de balón y
Tiempo de usarse en México Utilizado en
Si algún tubo pierde el vacío hay que reemplazarlo. Este hecho ocurre en un plazo de 3-4 años 150 $/tubo Mayor de 85 ºC. Riesgo de quemaduras Mayor de 95 ºC. Riesgo de quemaduras, envejecimiento prematuro de los equipos y rotura de tuberías No
China
pequeñas piedras
Soporta granizo hasta 10 mm. No soporta golpes de balón. Extremadam Extremadamente ente sensible a cambios bruscos de temperatura o a que el boiler se quede sin agua por corte en suministro
20 años
5 años
Climas cálidos
Climas muy fríos
Escribir mínimo mínimo 10 aplicaciones de los colectores solares
De flujo directo: está compuesto de un tubo de cobre coaxial (un tubo dentro de otro) por el que circula el líquido calor portador. Este tubo va unido a una placa absorbedora con un recubrimiento recubrimiento selectivo
¿Cuáles son las ventajas y desventajas de los colectores solares de tubos al vacío en relación a los colectores solares de placa plana?
Placa plana vs tubos al vacio
Preparación de agua caliente para usos sanitarios, Climatización Climati zación de piscinas, Calefacción, Frío Solar, Crear vapor, Cocinar, Esterilización, Pasteurización, Desalinización, Lavado, Secado, Tintado entre otras. ¿Qué es un piranómetro y cómo funciona? Un piranómetro es un instrumento meteorológico meteorológico utilizado para medir de manera muy precisa la radiación solar incidente incidente sobre la superficie de la tierra. tierra . Se trata de un sensor diseñado para medir la densidad del flujo de radiación solar (kilovatios por metro cuadrado) en un campo de 180 grados. grados. ¿Qué es la radiación difusa y la radiación directa y en qué se radica su diferencia? La radiación directa es, como su propio nombre indica, la que proviene directamente del sol. La radiación difusa es aquella recibida de la atmósfera como consecuencia de la dispersión de parte de la radiación del sol en la misma. Esta energía puede suponer aproximadamente un 15% de la radiación global en los días soleados, pero en los días nublados, en los cuales la radiación directa es muy baja, la radiación difusa supone un porcentaje mucho mayor. Por otra parte, las superficies horizontales son las que más radiación difusa reciben, ya que "ven" toda la semiesfera celeste, mientras que las superficies verticales reciben menos porque solo "ven" la mitad de la semiesfera celeste.
2
Copyright © 2014 by ASME
BIBLIOGRAFIA
http://energiadoblecero.com/energiasrenovables/energia-term renovables/energia-termosolar/tipos-deosolar/tipos-de-colectorescolectoressolares-y-componentes-basicos http://www.cienciacanaria.es/files/Guia-didactica-deenergia-solar-Captadores-sola energia-solar-Captadores-solares-term res-termicos.pdf icos.pdf http://www.sitiosolar.com/los-colectores-solares-detubo-de-vacio/ http://www.mogamex.com/tubo-de-vacio
3
Copyright © 2014 by ASME
