Casa-habitacion Sustentable

Proyecto Propuesto:

El siguiente proyecto esta pensado para una casa-habitación que consuma una cantidad considerable de energía eléctrica. Usando energía solar concentrada se pretende generar electricidad de tal manera que se pueda, de manera ecológica, ahorrar consumo y gastos para el dueño de la casa habitación. La energía solar concentrada es un tipo de energía ecológica que es ideal en regiones calurosas y soleadas, tal y como lo es Villahermosa tabasco. Principalmente se conocen dos maneras de aprovechar la energía gratuita que recibimos del Sol de manera continua e inacabable. Por un lado, la energía solar térmica que consiste en aprovechar directamente el calor que nos llega del Sol para calentar agua, cocinar alimentos, etc. Y, por otro, la energía solar fotovoltaica que mediante paneles con células fotovoltaicas transforma la luz solar en energía eléctrica. Pero, de un tiempo a esta parte, se está desarrollando otro sistema de utilizar la energía solar para producir electricidad: la energía solar concentrada

Este tipo de energía consiste básicamente en utilizar paneles curvos que –en lugar de absorberla como en el caso de los paneles fotovoltaicos de silicio– reflejan la luz solar, concentrándola en un punto determinado: un tubo cilíndrico. Por este tubo circula un aceite sintético que llega a alcanzar de esta manera cientos de grados. Este aceite a altas temperaturas pasa a un “intercambiador de calor” lleno de agua que se convierte en vapor debido al calor. Este vapor mueve una turbina que produce energía eléctrica de la misma forma que se produce en una central de carbón o en una nuclear.

En cambio, el sistema de paneles curvos y radiadores, por ser de menor costo pueden ser los de mayor utilidad en un sistema para una casa habitación.

Componentes:

Tubería de cobre:

El cobre - cuyo símbolo químico se representa como (Cu) – es un metal que cuenta con un color característico (el rojo salmón) y que tiene ciertas propiedades importantes como su ductilidad y maleabilidad y su buena conductividad del calor y la electricidad. Dicho metal, además, no puede ser atacado por los gases ni tampoco sufre alteraciones cuando está en contacto en el aire seco. En los momentos de humedad, el cobre tiene la facilidad de recubrirse o protegerse con una capa de óxido, que logra impedir ataques posteriores de dicha humedad.

Fluido para trasmisión Térmica:

Como su nombre lo indica son fluidos basados en aceites minerales paranínficos, altamente refinados y cuidadosamente seleccionados para proporcionar un performance superior en sistemas de transferencia térmica.

Los requisitos básicos que deben cumplir los fluidos utilizados para la transmisión de calor, pueden resumirse en los siguientes.

• Deben ser térmicamente estables a la temperatura de trabajo

• Deben tener altos coeficientes de transmisión térmica.

• Deberán tener baja presión de vapor a la temperatura de trabajo para que el circuito pueda funcionar a presión atmosférica.

• Deberán ser de baja viscosidad a la temperatura de trabajo para facilitar su circulación en régimen turbulento. La viscosidad no será demasiado alta a bajas temperaturas para evitar problemas en las bombas y trabajos en el exterior en invierno.

• No deberán ser corrosivos con los metales utilizados en el sistema.

• Deberán ser seguros, fáciles de manejar y no ser tóxicos.

• Deberán ser fáciles de suministrar, de calidad estable y a un costo razonable.

Disipador:

Un disipador extrae el calor del componente que refrigera y lo evacúa al exterior, normalmente al aire. Para ello se necesita una buena conducción de calor a través del mismo, por lo que se suelen fabricar de aluminio por su ligereza, pero también de cobre, mejor conductor del calor, pero más pesado. Se utilizara para enfriar el agua previamente evaporada.

Intercambiador de calor:

El Liquido caliente se debe sumergir en un contenedor de agua para poder intercambiar el calor, y asi el agua pueda evaporarse, para eso esta el intercambiador de calor, que no es mas que una serie de tuberías que pasan atravesó de un bote con agua para calentarla y asu esta se pueda evaporar.

Este sistema provera de el vapor necesario para poder hacer funcionar a nuestro siguiente elemento que es el generador de energía eléctrica.

Motor a vapor:

Como se muestra en la imagen, es necesaria una fuente de calor para evaporar el agua, cosa que se obtuvo con el intercambiador de calor, por lo tanto, el vapor hara moverse a un piston y este generara energía alterna.

Alternador:

Un alternador es una máquina eléctrica, capaz de transformar energía mecánica en energía eléctrica, generando una corriente alterna mediante inducción electromagnética.

Los alternadores están fundados en el principio de que en un conductor sometido a un campo magnético variable se crea una tensión eléctrica inducida cuya polaridad depende del sentido del campo y su valor del flujo que lo atraviesa.

Un alternador es un generador de corriente alterna. Funciona cambiando constantemente la polaridad para que haya movimiento y genere energía.

1. INTERCAMBIADORES DE CALOR AIRE - ACEITE

Enfriadores de aceite hidráulico por aire forzado,

con ventilador de helice.

Uso:

Líneas de descarga al estanque. Evitan las temperaturas altas indeseables, causantes de deterioro en los sellos y cambios en la viscosidad del aceite, lo que disminuye el rendimiento del sistema.

En lubricación, permite mantener la temperatura al aceite con el fin de refrigerar componentes mecánicos.Circuitos hidráulicos, cajas reductoras de engranajes, convertidores de torque, máquinas herramientas, soldadoras por punto y costura, etc.

Principio de Funcionamiento:

La tecnología solar de concentración se basa en el uso de espejos móviles con geometría parabólica para reflejar y a la vez concentrar la radiación solar sobre un sistema receptor. Esta radiación solar concentrada se utiliza para aumentar la temperatura de un fluido de trabajo que circula por dicho sistema receptor. Mediante este método, es relativamente sencillo obtener vapor de agua sobrecalentado en las condiciones estándar necesarias para alimentar una turbina de generación eléctrica por ciclo Rankine.

Por tanto, dada la abundancia del recurso solar en muchos países, entre ellos España, a los problemas asociados a la dependencia energética del exterior y al uso de los combustibles fósiles, resulta evidente que se debe explorar la viabilidad del aprovechamiento de la energía solar para la generación eléctrica a gran escala mediante la tecnología de concentración.

Sistemas de concentración solar

Las centrales termosolares para producción de electricidad o aplicaciones químicas, implican siempre diseños de sistemas de concentración que tratan de migrar a gran tamaño, y en condiciones reales de operación, geometrías que se aproximan a la del concentrador parabólico ideal. Habitualmente se usan concentradores solares por reflexión para alcanzar las temperaturas requeridas en la operación de los ciclos termodinámicos o los procesos químicos. Los tres conceptos de concentración solar más utilizados son:

• Concentradores cilindro-parabólicos: Son concentradores de foco lineal con seguimien-to en un solo eje, concentraciones de la radiación de 30 a 80 veces y potencias por cam-po unitario de 30 MW a 80 MW eléctricos.

• Sistemas de torre o de receptor central: Consisten en un campo de helióstatos que si-guen la posición del sol en todo momento (elevación y acimut) y orientan el rayo reflejado hacia el foco colocado en la parte superior de una torre. Los órdenes de concentración son de 200 a 1000 y las potencias unitarias de 10 MW a 200 MW eléctricos.

• Discos parabólicos: Son pequeñas unidades independientes con reflector parabólico habitualmente conectado a un motor Stirling situado en el foco. Los niveles de concentra-ción son superiores (1000-4000) y las potencias unitarias son de 5 kW a 25 kW.

A pesar del indudable potencial de las Tecnologías de Concentración Solar (TCS) y del éxito operacional de las plantas SEGS en California, cuyos 354 MW suministran desde hace 20 años el 90% de la electricidad comercial de origen solar en el mundo, la realidad muestra que todavía no se ha conseguido el deseado “salto hacia adelante” y que las centrales termosolares tengan aceptación y un uso comercial amplio.

Un estudio independiente promovido por el Banco Mundial, confirma a las TCS como la forma más económica de producir electricidad a gran escala a partir de la energía solar. Su diagnóstico sitúa, no obstante, el coste directo de capital de una Central Termosolar en 2,5 a 3,5 veces el de una planta térmica convencional y la electricidad que producen alcanza un

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