Resumen ejecutivo. Resumen de datos experimentales

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Resumen ejecutivo

Resumen de datos experimentales

Tabla 0:1: datos tabulados de ambas mediciones registradas

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Figura 1: Medición 1 y 2 de radiación y temperatura en disco parabólico graficados respecto al tiempo

Síntesis de Resultados

El objetivo fue medir el aumento de temperatura a un nivel de radiación determinado, para así, según los niveles de radiación alcanzados, ver cuánta energía podría generar tanto el método de disco parabólico (nuevo método a analizar) y el de torre central (método escogido anteriormente).

Se analizará el método de disco parabólico dado que fue el mejor concentrador de radiación al que se tuvo acceso para poder realizar las pruebas, esto ya que los espejos planos adquiridos para reflejar la radiación hacia un punto, como había sido propuesto en un principio, para simular los heliostatos de una torre central, no concentraban lo suficiente la radiación como para aumentar la temperatura de la esfera de bronce de manera significativa, además, como no se disponía de un método estable de sujeción para los espejos, ni tampoco un parámetro para verificar que existiera un único foco de concentración.

El análisis del disco parabólico es posible realizarlo directamente, sin embargo para el análisis de la radiación concentrada por torre central hay que nivelar los valores de radiación obtenidos con el disco a un espejo plano.

Entonces, para capturar la radiación solar y concentrarla en un punto específico se utilizó un disco parabólico con un área aproximada de 2 [m2] y cubierto de aluminio. Este concentraba la radiación en un punto que se determinó tanteando manualmente el punto en el que existía una mayor temperatura, de manera que se realizaran mediciones cercanas a ese punto, y obtener los datos requeridos para el análisis posterior.

Estos resultados se obtuvieron de la siguiente forma:

La temperatura se obtuvo midiendo con una termocupla tipo J instalada en el centro de una esfera de bronce, la cual estaba pintada de negro para que absorbiera la mayor cantidad de radiación, sin embargo, la temperatura a la que llegó el borde de la esfera fue superior a la que podía superar la pintura, por lo que esta se desprendió de la figura.

Por otro lado, la radiación se midió con un piranómetro tipo CM10, para así determinar el comportamiento de la temperatura a un nivel específico de radiación a cada momento (cabe destacar que la radiación medida en la zona es menor que la existente en zonas áridas del norte). Los valores de radiación entregados por el equipo deben multiplicarse por 5,93*10-6.

La bola y el piranómetro se posicionaron en un punto cercano al punto de máxima concentración de radiación, ya que el mayor punto estaba a una temperatura demasiado alta que podría haber dañado los equipos de medición, ya sea el cable de la termocupla, las bases, el soporte de la bola, etc. Una vez ubicado los equipos en el punto mencionado se registraron datos cada 10 segundos en el primer minuto, y cada 20 segundos en los minutos siguientes, hasta llegar aproximadamente a 50 - 60 [°C].

Luego se mantuvo la bola por más tiempo para observar el máximo que podía aumentar su temperatura al recibir la radiación, pero al llegar a aproximadamente 90 [°C] se decidió retirar los equipos por precaución.

Diseño de escalamiento

Se selecciona la minera H. Videla Lira situada a 8 [km] de Copiapó ya que requiere de un menor consumo energético por año y con esto es posible proceder con el cálculo del flujo de calor de entrada y el almacenado:

En primer lugar, mediante el consumo eléctrico dado por un generador sincrónico que consta de un estator alimentado por corriente alterna así como también posee un rotor que se alimenta por imanes fijos con un par de polos conectado a una red de 50 [Hz] hace girar las turbinas de vapor a una velocidad fija de 3000 [RPM] con una eficiencia del 98% es posible calcular la potencia mecánica de la siguiente manera (Apunte de conversión capítulo 7, 2017):

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Tabla 1: Potencias mecánicas.

Luego para el cálculo del flujo de calor de entrada se requiere de la eficiencia del ciclo potencial que es de un 38%  usando la siguiente ecuación:

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Tabla 2: Flujos de calor entrantes.

El objetivo del escalamiento es ver la influencia económica del tiempo de almacenamiento térmico  y como este influye en la calidad de la producción en referencia a las horas de autonomía sin luz solar, por lo que mediante el flujo de calor de entrada, se procede a calcular el flujo almacenado con una eficiencia de almacenamiento del 99%:

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