concentrador cilíndrico parabólico

Análisis de las dimensiones del Perfil Parabólico cilíndrico







Introducción.-
En la actualidad la energía solar está tomando relevancia y no solo se requiere para calentar agua a temperaturas menores de 80°C (para uso domestico), sino además se están tomando en consideración aplicaciones industriales.

Para la obtención de elevadas temperaturas es necesario recurrir a colectoresespeciales, ya que con los colectores solares planos es imposible. Estos colectores son los de concentración, cuya filosofía es de aumentar la radiación por unidad de superficie. Esto se puede lograr disminuyendo el área por donde ocurren las pérdidas de calor, e interponiendo un dispositivo óptico entre la fuente de radiación el sol y la superficie absorbente, que debe ser pequeña comparada conla del dispositivo óptico.

De esta manera, en el absorbedor, se pueden tener densidades de energía que van desde 1.5 hasta varios miles de veces la radiación solar que llega al sistema óptico. Con los colectores concentradores de energía solar, se pueden obtener temperaturas entre 100 y 500°C si se usan colectores focales rudimentarios, entre 500 y 1500°C si el sistema óptico de los colectorestiene un buen acabado y entre 1,500 y 3,500°C si el sistema óptico tiene un acabado perfecto.

Para los colectores focales que se puedan comercializar, se necesitaría elevar la temperatura entre 100 y 500 °C, pues la mayoría de los procesos industriales requieren ese rango de temperatura.

Diseñar colectores solares para determinadas aplicaciones se ha estado realizando y el objetivo de estereporte es resumir los pasos que se siguieron para el diseño de un concentrador cilíndrico parabólico.
Hay que recordar que se tienen 5 elementos fundamentales en el concentrador solar:
1.1.- El Reflector
1.2.- El absorvedor
1.3.- La base
1.4.- El sistema de seguimiento solar
1.5.- El fluido caloportador.

1.1.- Reflector
El diseño del reflector de los concentradores solares cilíndricoparabólico, se puede realizar desde los siguientes puntos de vista:
I.- El energético para cubrir una demanda de energía
II.- El de eficiencia, se selecciona el tamaño y materiales en función de la máxima eficiencia.
III.- El económico comercial, donde se toma en cuenta el costo de producción en base a los materiales que se encuentran en el mercado.
En este trabajo se tomarán en cuenta estostres aspectos, sin embargo el diseño del concentrador cilíndrico parabólico está supeditado al aspecto económico, y una vez que se elabore el diseño se hará el análisis de eficiencia y se calculará la energía aportada.
Por lo que la secuencia de este estudio será de la siguiente forma
a)- Económico comercial, el cual se tomará en cuenta las dimensiones comerciales de los materiales que seutilizarán, así como su costo de materia prima y de proceso y su optimización.
b)- Eficiencia Energética, que se considera el balance de energía entre la energía recibida y la energía aprovechada.
c)- Evaluación de la energía aprovechada en función de los ángulos.

a.- Análisis económico comercial
Para seleccionar el material adecuado primero se realizó una investigación en el mercado de losposibles materiales con los que construiríamos el cilindro parabólico, en función de sus propiedades mecánicas.




Una vez conocido las propiedades mecánicas de los dos elementos fundamentales para la elaboración de los concentradores parabólicos se observo la propiedad de Reflectividad.

Reflectividad de algunos materiales usados en los concentradores solares
PVC blanco 0,871 0,7090.871
fibra de vidrio pintada de blanco
0.709
aluminio de alta reflectividad (verde)
0.839
espejo de vidrio de 2 mm
0.795
aluminio de alta reflectividad (rosado)
0.853
espejo de vidrio de 3 mm
0.754
aluminio de alta reflectividad (celeste)
0.82
espejo de vidrio de 4 mm
0.712
chapa
0.741
acero inoxidable
0.572
chapa pintada de blanco nueva 0,582
0.582
papel de aluminio...