Disco parabolico

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2.- COLECTOR SOLAR PARABÓLICO

Un colector solar, junto con un ciclo motor Stirling, pueden ser alternativas válidas de implementación para generación distribuida, sobre todo en regiones de México donde existe una alta radiación solar.

La concentración de la radiación solar se hace necesaria cuando se desean obtener altas temperaturas, las cuales son una condición necesaria para elfuncionamiento del sistema de generación descrito anteriormente. Tener estudios teóricos y experimentales de un concentrador parabólico son esenciales previo a su implementación a gran escala.

Los sistemas de colectores solares parabólicos necesitan tener un sistema de seguimiento solar, el cual permite tener los rayos solares concentrados en su foco en todo momento.

Para la implementación de unsistema de generación en el foco, es relevante conocer la radiación incidente en él y la temperatura a la que puede llegar.

2.1. Definiciones generales

A continuación se entrega una lista de definiciones utilizadas en el trabajo:

Zenit: Es la línea perpendicular al plano horizontal en el punto del observador.

Masa de Aire (m): Es la razón entre el grosor óptico de la atmósfera que debeatravesar el haz de luz en un momento dado con respecto al grosor óptico si el sol estuviera en el zenit. Por lo anterior, m = 1 cuando el sol está en el zenit. Para un ángulo zenit µ dado y una altura local (m.s.n.m) de h, se cumple que

mθ,h=1cos⁡(θ)+0.15(3.885+θ)-1.253e-0.0001184h ( )

Radiación Directa: Es la radiación solar recibida directamentedesde el sol, sin sufrir scattering en la atmósfera o por relexión en objetos cercanos. Tiene unidades de Wm2.

Radiación Difusa: Es la radiación solar recibida desde el sol después que su dirección ha sido cambiada por scattering en la atmósfera o por reflexión en objetos cercanos. Tiene unidades de Wm2.

Radiación Total: Corresponde a la suma de la radiación directa y la radiación difusa.2.2.- Definiciones para observador terrestre

Las relaciones geométricas entre un plano de orientación arbitraria y la radiación directa incidente (o sea, la posición relativa entre el sol y el plano) pueden ser descritas en términos de ángulos [1]. Estos ángulos son los siguientes (como ayuda usar la figura ( ):

Angulo zenit (θ): Es el ángulo subtendido entre la línea zenit y la línea devista del sol.

Latitud (∅): La posición angular con respecto al Ecuador. -90°≤∅≤90°

Declinación (δ): La posición angular del sol a mediodía con respecto al plano del Ecuador. El norte es positivo. -23.45°≤δ≤23.45°

Inclinación (β): El ángulo entre la superficie de interés y el plano horizontal. 0°≤β≤180°

Angulo de azimuth del sol (γs): Es el ángulo formado por la proyección en el planohorizontal del rayo solar. Este ángulo tiene valor cero cuando la proyección apunta al norte, valor positivo cuando apunta hacia el oeste y valor negativo cuando apunta al este. -180°≤γs≤180°

Angulo de azimuth de la superficie (γ): Es el ángulo de desviación de la proyección en el plano horizontal de la normal a la superficie con respecto al meridiano local. Este ángulo tiene valor cero cuandola proyección apunta al norte, valor positivo cuando apunta hacia el oeste y valor negativo cuando apunta al este. -180°≤γ≤180°

Angulo de hora solar (ω): Es el desplazamiento angular Este u Oeste del sol con respecto al meridiano local debido a la rotación de la tierra en su eje a 15° por hora. Se toma como referencia (ω = 0) el mediodía, y se calcula como 15.N° horas a mediodía. En la mañanaeste ángulo es negativo y en la tarde, positivo.

Angulo de incidencia (θi): Es el ángulo entre el haz de radiación directa en una superficie y la normal a esa superficie.

Los ángulos de zenit, inclinación, azimuth solar y azimut de la superficie se pueden observar en la figura ( ):

Figura ( ): Ángulos para plano inclinado y posicionamiento solar [ ]

La declinación δ [°] puede ser...
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