PRACTICA: ENERGÍA SOLAR TÉRMICA - PROPIEDADES DE LOS MATERIALES

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE AGUASCALIENTES.

TSU EN ENERGÍAS RENOVABLES, AREA ENERGÍA SOLAR.

ALUMNOS:

DANIEL EMILIANO OLIN OROZCO        180429

DENI MAHETSI PEREZ CARMONA        180833

LUIS GABRIEL PEREZ CARMONA        171798

PROFESOR:

ING. FELIZ EDUARDO SAUCEDO SERRANO

MATERIA:

ENERGIAS RENOVABLES

FECHA DE ENTREGA:

17  DE JUNIO DEL 2019

PRACTICA:

ENERGÍA SOLAR TÉRMICA - PROPIEDADES DE LOS MATERIALES.

UNIDAD I

INTRODUCCIÓN

        En el siguiente trabajo se presentará un experimento, en el cual se colocan unas botellas de diferentes materiales y se les ponen diferentes cosas, algunas estarán pintadas, forradas de papel aluminio y otras se quedarán normales, se colocarán al sol encima de una cartulina y se observará que sucederá con cada una.

        Con este experimento se trata de imitar un cuerpo negro que se piensa como en una caja cerrada donde la materia y la radiación están en equilibrio. Por lo que, todo lo que absorbe vuelve a ser emitido y la radiación está de manera efectiva, rebotando por las paredes.

        Nos guiamos con base a la energía solar térmica que es el aprovechamiento de la energía procedente del Sol para transferirla a un medio portador de calor, generalmente agua o aire. La tecnología actual permite calentar agua con la radiación solar hasta producir vapor y posteriormente obtener energía eléctrica.

         En nuestro caso solo se observará la temperatura que tendrá el agua y la irradiancia que es la magnitud utilizada para describir la potencia incidente por unidad de superficie de todo tipo de radiación electromagnética. es la potencia incidente. es el área de la superficie en que incide la onda. En unidades del sistema internacional se mide en W/m².

TEORÍA BÁSICA: 

• TRANSFERENCIA DE CALOR POR CONDUCCIÓN, CONVECCIÓN Y RADIACIÓN. 

        Para entender los conceptos de conducción, convección y radiación primero se debe conocer que es el calor:

        Calor:   “El calor es la variación de la energía térmica de un cuerpo.” (CIdead)

        El calor es una forma de intercambio energético entre el sistema y sus alrededores debida a una diferencia de temperatura. El calor puede pasar de un cuerpo con mayo temperatura a uno con menor temperatura dentro de un medio sólido, líquido o gaseoso, hasta que los dos cuerpos alcanzar una temperatura, a esto le podemos llamar equilibrio térmico.   La transferencia de calor estudia las vías de como lega el calor y se da por conducción, convección y radiación:

• Conducción: 

        “Las moléculas de mayor agitación molecular transfieren ese movimiento a las de menor agitación, produciendo une elevación en la temperatura es estas últimas.” (Fernadez, 1961)

Características:

• Una diferencia apreciable de temperatura entre las dos zonas en las cuales fluirá el calor.
• Contacto físico directo entre las zonas de transferencia.
• No existe movimiento apreciable de la materia en la que fluirá el calor.

        Un ejemplo lo tenemos a la hora de cocinar. Cuando estamos cocinando en una sartén, si se nos ocurre dejar un cubierto metálico apoyado en el borde, al cogerlo notaremos que se ha calentado (incluso puede que nos quememos). El calor se ha transferido de la sartén al cubierto por conducción. ( Véase ilustración 1)

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Ilustración 1Transferencia de calor por conducción

•  Convección: 

        La transferencia de calor por convección es principalmente en líquidos y gases. Ésta se transfiere cuando las partes más calientes de un fluido ascienden hacia las zonas más frías, formando una circulación continúa del fluido.

        “Los líquidos y gases, al aumentar de temperatura disminuyen de densidad, provocando la ascensión. El hueco dejado por el fluido caliente lo ocupa el fluido más frío (de mayor densidad).” (Fernadez, 1961)

        a) Convección libre o natural: Sucede cuando la fuerza motriz procede de la variación de densidad en el fluido como consecuencia del contacto con una superficie a diferente temperatura, el fluido próximo a la superficie adquiere una velocidad debida únicamente a esta diferencia de densidades, sin ninguna fuerza motriz exterior. (Véase ilustración 2)                

        Ejemplo: La convección en un tanque que contiene un líquido en reposo en el que se encuentra sumergida una bobina de calefacción.

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Ilustración 2 Convección natural

b) Convección forzada: 

        La convección externa forzada es aquel mecanismo de transferencia de calor entre una superficie y un fluido con movimiento que fluye alrededor de la misma, el cual es forzado a circular a través de esta por algún equipo donde se hace variar la presión del fluido de trabajo. (Véase ilustración 3)

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Ilustración 3 Convección Forzada

• Radiación:

        Puede transportar el calor en forma de ondas electromagnéticas o fotones como resultado de los cambios en las configuraciones electrónicas de los átomos o moléculas, estos se propagan a la velocidad de la luz.

        La transferencia de calor por radiación no necesita el contacto de la fuente de calor con el objeto de que se desea calentar. A diferencia de la conducción y convección, no hace falta de materia para calentar, entre estos no existe contacto físico directo.

“El mecanismo molecular de transferencia es a través de ondas electromagnéticas.” (CIdead)

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Ilustración 4 Transferencia de calor por radiación

• RADIACIÓN SOLAR. 

        Para la tierra, la atmósfera podría decirse que es casi imperceptible a la radiación solar, pero la superficie terrestre y demás cuerpos situados sobre ella, absorben la radiación.

        La energía transferida del sol a la tierra es lo que se conoce como radiación.  Aunque podemos aportar, que los mismos cuerpos que absorben la radiación, también la producen. Existe una ley que trata sobre el equilibrio radioactivo. Esta nos dice:

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