Solar Térmica 2

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL ESPOL

PROFESOR: ING. MSC. DOUGLAS AGUIRRE H.

ENERGA SOLAR TERMICA

2009

ENERGA SOLAR TRMICA

Captacin de la energa proveniente del sol a travs de uncolector para su aprovechamiento en el calentamiento de unfluido

Clasificacin de tipos de sistema:Se realiza en base a la temperatura que alcanza el fluido.

ENERGA SOLAR TRMICA DE BAJA T

Captacin de la energa solar para el calentamiento de unfluido hasta 80C -90 C


Produccin de agua caliente sanitaria:

Principal aplicacin de la energa solar trmica.

Buena eficiencia debido a la homogeneidad de consumo y a las bajas temperaturas de acumulacin

Rentable econmicamente.


Calefaccin

Tiene como inconveniente que solo existe demanda en unos meses del ao que adems coinciden con los de menor irradiacin.

Temperaturas ptimas de trabajo por debajo de los 60C


Calefaccin

Muchas instalaciones de calefaccin con radiadores estn diseadas para trabajar a temperaturas entre 70 y 90C lo que implica instalaciones de tubos de vacio que encarecen el sistema


Climatizacin

Coinciden los periodos de demanda con los meses de mayor radiacin solar.

Combina maquina de absorcin con los captadores solares

La maquina de absorcin suele utilizar agua y bromuro de litio.

Para las maquinas de simple efecto se necesitan temperaturas de 80-90C.


Calentamiento de agua de piscina

Mximos rendimientos ya que coincide periodo de demanda con mxima irradiacin solar

Gran rendimiento por la baja temperatura requerida.


Calentamiento de agua de piscina

Combinacin de energa solar trmica con una caldera de gas representa un ahorro importante de energa.

Dicho sistema puede utilizarse tambin para la produccin de ACS


Procesos industriales Aplicaciones ms interesantes

aquellas donde existe una demanda de calor continua a lo largo de todo el ao y bajas temperaturas de acumulacin.

Procesos apropiados son: calentamiento de baos para ciclos de lavado, procesos de tintado donde se demanda gran cantidad de agua caliente, calentamiento de aire para procesos de secado, tratamientos qumicos, etc.


Procesos industriales. Otras aplicaciones Precalentamiento de salmuera. La salmuera utilizada en procesos de destilacin de

agua para su uso en el proceso industrial.

Calentamiento de aire. En la industria cervecera de malta, el consumo de calor principal en la fabricacin de la malta es para el secado de la malta germinada. Para ello se utiliza aire precalentado hasta 80C.

Limpieza de instalaciones. La limpieza de las instalaciones es necesaria que se haga con agua a presin a una cierta temperatura, en torno a los 70C.

Tratamiento del agua para pasteurizacin. Este subproceso es usado en el sector lcteo, conservero y en la industria de la produccin de aceite.

Calentamiento del agua para el cuajado. Se realiza entorno a los 35 C en el sector lcteo.

Mantenimiento de temperatura de agua en piscifactoras. Aqu la temperatura del agua se ha de mantener constante entre 20 y 26 C.

ENERGA SOLAR TRMICA DE MEDIA T

Aplicaciones

Generacin de energa elctrica

Tecnologa

Captadores cilindrico-parabolicos

ENERGA SOLAR TRMICA DE MEDIA T

ENERGA SOLAR TRMICA DE ALTA T

Captacin con alto ndice de concentracin. Hasta los 700-800C.

Aplicaciones

Generacin de energa elctrica Hornos de alta temperatura

Tecnologa

Centrales de torre Generadores disco-parabolicos

ENERGA SOLAR TRMICA DE ALTA T

TIPOS DE COLECTORES

CUADRO COMPARATIVO ENTRE TIPOS DE COLECTORES

ESQUEMA BASICO DE UN SISTEMA SOLAR TERMICO


https://www.youtube.com/watch?v=4EEoti4L80U

TIPOS DE COLECTORES

Colectores de Baja Temperatura1. De Polipropileno 2. De Placa Plana3. De Tubos en Vaco

TIPOS DE COLECTORES

TIPOS DE COLECTORES

COLECTOR PLANO

COLECTOR PLANO

Doble misin:

Proteger. Soportar los distintos componentes del

colector.

Resistencia a la corrosin e inestabilidad qumica.

Debe asegurarse la estanqueidad al agua pero no al aire.

A prueba de choques.

CARCASA

COLECTOR PLANO

Tiene la misin de reducir las prdidas trmicas del equipo. Est formado normalmente por espumas sintticas (poliuretano, fibra de vidrio).

Se coloca en las caras laterales y en el fondo de la carcasa disminuyendo as las prdidas de calor por conduccin.

AISLAMIENTO

Caractersticas que debe cumplir

Soportar altas temperaturas sin perder sus propiedades.

No desprender vapores a altas temperaturas. No degradarse con el paso del tiempo Soportar la humedad que pueda aparecer por

condensacin.

COLECTOR PLANO

Portan el fluido calorportador.TUBERAS

Ventajas del serpentn

Distribucin homognea del calor.

Mejor vaciado en estado de reposo.

Purga fcil de aire. Bajo riesgo de fuga. Caudal uniforme.

Ventajas de parrilla ( ms convencional) Baja prdida de carga. Capacidad de sifn trmico. Gran cantidad de colectores en paralelo. Caudal inferior en tubos centrales (ms

calientes). No distribucin homognea.

COLECTOR PLANOABSORBEDOR

Tiene por misin transformar la radiacin solar en energa trmica y transmitirla al fluido de trabajo. Los diseos ms habituales son:

Dos placas metlicas separadas algunos milmetros entre las cuales circula el fluido.

Placa metlica sobre la que estn soldados o embutidos tubos por los que circula el fluido.

COLECTOR PLANORECUBRIMIENTO DEL ABSORBEDOR

Tratamiento selectivo (xido de titanio, cromo negro):

Con el tratamiento selectivo, se busca disminuir la emisividad del absorbedor en longitudes de onda larga.

Elevado coeficiente de absorcin (aprox. 95%).Bajo coeficiente de reflexin (aprox. 5%).

COLECTOR PLANOCUBIERTA TRANSPARENTE

Es la encargada de retener el calor y de aislar el captador de las condiciones ambientales exteriores.

El material que conforma la cubierta tiene que cumplir las siguientes caractersticas:

Buena transmisin solar en la banda de radiacin de onda corta y opacidad a la radiacin trmica de onda larga para evitar prdidas de calor.

Baja adherencia a la suciedad.

Bajo coeficiente de dilatacin en el rango de trabajo del colector.

COLECTOR PLANOCUBIERTA TRANSPARENTEEs la encargada de retener el calor y de aislar el captador de las condiciones ambientales exteriores.

El material que conforma la cubierta tiene que cumplir las siguientes caractersticas:

Buena transmisin solar en la banda de radiacin de onda corta y opacidad a la radiacin trmica de onda larga para evitar prdidas de calor.

Baja adherencia a la suciedad.

Bajo coeficiente de dilatacin en el rango de trabajo del colector.

Debe ser vidrio templado para que adquiera mayor resistencia.


Coeficiente de transmisin espectral para el vidrio de 6 mm de espesor en funcin del contenido de xido de hierro


EFECTO INVERNADERO

PROPIEDADES DE LOS COLECTORES

TIPOS DE COLECTORES

RENDIMIENTO DEL COLECTOR SOLAR PLACA PLANA

Tc = Tm



FR :Factor de potencia que representa la relacion entre la potencia transmitida al fluido y la que se transmitiria si latemperatura media delabsorbedor fuese latempetatura a la entrada del fluido

I

RENDIMIENTO DEL COLECTOR SOLAR PLACA PLANACaractersticas tcnicas de un captador solar plano

SUJECIN DE CAPTADORES

FLUIDO DE TRABAJO

Es aquel que pasa a travs del absorbedor y transfiere a otra parte del sistema la energa trmica absorbida

Fluidos utilizados: Agua Agua+anticongelante Lquidos orgnicos sintticos Aceites de silicona

PROTECCIN CONTRA LA CONGELACIN

PROTECCIN CONTRA LA EBULLICIN

Para evitar sobrecalentamientos se puede disipar la energaproducida en los captadores

COMPONENTES PRINCIPALES DEL CIRCUITO PRIMARIO

SIMBOLOGIA

SISTEMAS DE ALMACENAMIENTO


Materiales utilizados: Acero: necesita proteccin contra la corrosin. Es el ms utilizado dado su coste. Acero inoxidable: el mejor material. Caro. Acero vitrificado: soporta temperaturas de hasta 100C. El vitrificado es frgil. Fibras de vidrio y plsticos: resistentes a la corrosin, pesan poco, fciles de mantener.

INTERCAMBIADOR DE CALOREl intercambiador de calor se introduce cuando se quieren tener dos circuitos independientes (circuito primario o de los captadores y circuito secundario o de consumo).La utilizacin de intercambiadores presenta bsicamente, dosinconvenientes :

Disminucin del rendimiento del sistema. Elevacin del coste de la instalacin.

INTERCAMBIADOR DE CALOR


Intercambiadores exteriores al depsito(Intercambiador de placas)


Caractersticas generales de los intercambiadoresutilizados en las instalaciones de energa solar

BOMBAS

Aparatos accionados por un motor elctricocapaces de suministrar al fluido una cantidad de energa con el fin de transportarlo por un circuito abierto o cerrado, a una determinada presin.

La energa producida por la bomba debe vencer la resistencia que opone el fluido a su paso por la tubera y mantener la presindeseada en cualquier punto de la instalacin.

VASO DE EXPANSIN

Los circuitos cerrados de unainstalacin de energa solar trmica,necesitan un vaso de expansin conel fin de absorber las dilataciones delfluido de trabajo.Los depsitos de expansin puedenser: abiertos (actualmente prohibidos) cerrados

OTROS ELEMENTOS

TERMOSTATO DIFERENCIAL

SISTEMA DE CONTROL

CONEXIN DE COLECTORES

DIMENSIONAMIENTO BASICO DE INSTALACIN SOLAR TRMICA PARA AGUA CALIENTE SANITARIA

DIMENSIONAMIENTO BASICO DE INSTALACIN SOLAR TRMICA PARA AGUA CALIENTE SANITARIA METODO F-CHART

AHORRO ECONOMICO

Solar Térmica 2

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