Proyecto de calor

Energía Solar Térmica La principal fuente de energía renovable es el Sol. Como se explicará más adelante, el Sol envía a la Tierra únicamente energía radiante, es decir, luz visible, radiación infrarroja y algo de ultravioleta. Sin embargo, en la atmósfera se convierte en una variedad de efectos, algunos de los cuales tienen importancia como recurso energético, tal es el caso de la energíaeólica, la energía de la biomasa, la diferencia de temperaturas oceánicas y la energía de las olas.

Fig. 1. El sol

El aprovechamiento directo de energía solar requiere dispositivos artificiales llamados colectores solares, diseñados para recoger energía, a veces después de concentrar los rayos del Sol. La energía, una vez recogida, se emplea en procesos térmicos. En los procesos térmicos, laenergía solar se utiliza para calentar un gas o un líquido que luego se almacena o se distribuye. Los colectores solares pueden ser de dos tipos principales: los de placa plana y los de concentración.

Colectores de placa plana

En los procesos térmicos los colectores de placa plana interceptan la radiación solar en una placa de absorción por la que pasa el llamado fluido portador. Son capaces decalentar fluidos portadores hasta 82 ° C y obtener entre el 40 y el 80% de eficiencia.

Los colectores de placa plana se han usado de forma eficaz para calentar agua y para calefacción. Los sistemas típicos para casa-habitación emplean colectores fijos, montados sobre el tejado. En el hemisferio norte se orientan hacia el Sur y en el hemisferio sur hacia el Norte. El ángulo de inclinación óptimopara montar los colectores depende de la latitud.

. El principio fundamental de funcionamiento de un colector solar se basa en el aprovechamiento de la propiedad que posee una superficie revestida de negro o de una sustancia de material selectivo, que absorbe la radiación solar en un 90% y la emite en menos de un 10 por ciento. .

Fig. 2 Colector solar plano

El rendimiento de un colectorsolar, en general, se deduce comparando la cantidad de calor que se obtiene del agua y la cantidad de calor que recibe el colector de la radiación solar, o sea: Si Qr es la cantidad de calor recibida de la radiación solar, y Qu es la cantidad de calor que se obtiene del agua, el rendimiento será:

Desarrollando las expresiones de Qr y Qu en función de las temperaturas del agua, de la temperaturaambiente, de la radiación recibida, y de los elementos que provocan las pérdidas ópticas: transmitancia de la superficie donde incide el rayo solar, absorbancia efectiva de la tubería por donde circula el líquido, reflectancia especular, fracción de radiación interceptada por el receptor; y las pérdidas térmicas: coeficiente de transmisión del calor, masa del líquido, temperaturas inicial y finaldel líquido y temperatura ambiente; se llega a una expresión del rendimiento siguiente:

Siendo A y B funciones de los elementos arriba citados, Id: la radiación solar directa, Tf P la temperatura promedio del líquido y Ta la temperatura ambiente. La expresión anterior representada en coordenadas cartesianas es una recta (Fig. 3), donde la ordenada en el origen nos da el rendimiento considerandosolamente el valor de las pérdidas ópticas, mientras que la inclinación (la tangente del ángulo, nos da las pérdidas térmicas).

Fig. 3 Curva de eficiencia del colector plano

Como se puede apreciar la Fig. 3, el rendimiento cae bruscamente a medida que aumenta la temperatura, debido naturalmente a las pérdidas térmicas. Otra forma de reducir las pérdidas térmicas y obtener simultáneamenteuna reducción de las pérdidas ópticas, es colocar entre las dos placas de vidrio, placas verticales de vidrio o plástico, constituyendo así el conjunto una placa tipo nido de abeja. De esta forma se reducen las pérdidas térmicas por convección, y en cuanto a las reflexiones y refracciones producidas en las placas horizontales son atrapadas por las verticales, recuperándose así parte de las...