CÁLCULO DEL GRADO DE CONCENTRACIÓN DE UNA COCINA SOLAR SEMIESFERICA Y UN CONCENTRADOR PARABÓLICO

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA[pic 1]

Facultad de Ingeniería

E. A. P. de Ingeniería en Energía

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ASIGNATURA: 

CAPTACION Y ALMACENAMIENTO DE LA ENERGIA SOLAR

PROFESOR:        

Ing. RISCO FRANCO FRANCISCO JAVIER

ALUMNOS:

GONZALES DEL RIO BRIGGITH

THOMAS MAMANI MARYLAND

VALLE BENDEZU DANIEL

Nuevo Chimbote – Perú

17/01/2017

CÁLCULO DEL GRADO DE CONCENTRACIÓN DE UNA COCINA SOLAR SEMIESFERICA Y UN CONCENTRADOR PARABÓLICO

1. FUNDAMENTO TEÓRICO

Los concentradores solares son un sistema con una eficiencia energética muy superior, que concentra la luz de sol como si fuera una lupa y la convierte en electricidad y calor, y cuyas unidades tienen el curioso aspecto de girasoles gigantes de metal y cristal. En los concentradores solares, la energía proveniente del sol se concentra en un dispositivo receptor donde dicha energía se absorbe en la superficie y se transforma en calor por conducción.

Para concentrar la radiación, es decir, obtener intensidades mayores por unidad de superficie, se debe recurrir a concentradores de la radiación solar. La concentración se logra mediante superficies reflectantes parabólicas. Con los 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 colectores tiene un buen acabado y entre 1500 y 3500 °C si el sistema óptico tiene un acabado perfecto.

1. Clasificación.

• Con Imagen (Foco)

• Parabólica
• Semiesférica
• Fresmel
• Torre centrada

• Sin Imagen (Sin Foco)

• Concentrador parabólico compuesto

Concentrador Parabólico

Las altas temperaturas generadas por los concentradores parabólicos se logran debido a la concentración de la energía solar por el reflector parabólico.

Un típico colector cilíndrico parabólico consta de los siguientes elementos: (Ver figura 1)

• El reflector cilindro parabólico: es un espejo curvado en una de sus dimensiones con forma de parábola, que concentra sobre su línea focal toda la radiación solar que atraviesa su plano. La superficie especular se consigue a base de películas de plata o aluminio depositadas sobre un soporte que le da rigidez. Entre los diferentes tipos de soporte para la película se tiene láminas de aluminio, vidrio e incluso el plástico.
• Absorbedor o tubo receptor: en este elemento recae el rendimiento global del colector, puede constar de un tubo o de dos tubos concéntricos; en el caso de tubos concéntricos, el tubo interior es de material metálico y es por el cual circula el fluido que se calienta, y el tubo exterior es de cristal. El tubo metálico lleva un recubrimiento selectivo que posee una elevada absorbancia mayor al 90% y una baja emisividad, por el interior de este tubo va a pasar el fluido de trabajo, pudiendo ser agua o aire. El tubo de cristal que rodea al tubo interior metálico tiene la doble misión de reducir las pérdidas térmicas por convección en el tubo metálico y de proteger de las inclemencias del clima debido a su recubrimiento selectivo, este tubo de cristal suele llevar también un tratamiento antireflexivo en sus dos caras, para aumentar su transmisividad a la radiación solar y, consiguientemente, el rendimiento óptico del colector.
• El sistema de seguimiento del sol: el sistema del concentrador cilindro-parabólico aprovecha la radiación solar directa al máximo si existe un mecanismo de seguimiento solar automatizado que siga la trayectoria del sol a lo largo del día. El sistema de seguimiento solar consiste en un dispositivo que gira los reflectores cilindro parabólicos del colector alrededor de un eje de seguimiento.
• La estructura metálica: es la encargada de dar rigidez al conjunto de elementos que lo componen.
• Cuando la parábola es orientada hacia el sol, los rayos paralelos incidentes en el colector son reflejados hacia el foco lineal. Este tipo de tecnología es la más avanzada dentro de las tecnologías solares, debido a la gran experimentación que se ha realizado con ellos y a la existencia de un número significativo de empresas que construyen y venden estos colectores.
• Dentro de este tipo de concentrador existen variantes de acuerdo al diseño geométrico, entre los cuales se tiene el concentrador cilindro parabólico compuesto (compound parabolic concentrator) (CPC), este concentrador no necesita un sistema de seguimiento del sol preciso y no forma imágenes.

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Cocina solar parabólica

Una cocina solar parabólica es un artefacto que utiliza la superficie reflectora de un paraboloide de revolución para concentrar la energía solar incidente y generar la temperatura necesaria para la cocción de los alimentos. Existen diversos modelos, pero en general una cocina parabólica consta de tres pares principales:

1. Soporte o parrilla para el recipiente de cocción: según el modelo de cocina adopta diferentes formas y tamaños. su función es ubicar de forma segura y estable el recipiente de cocción (olla, cazuela, sartén, plancha, etc.) en el foco de la superficie parabólica, que es donde se concentra la energía solar captada por la cocina.
2. Concentrador parabólico: es el elemento encargado de concentrar la energía solar incidente en si superficie reflectora en aquel punto donde se ubica el recipiente con los alimentos. Debe estar fabricado con material óptimo, fácil de limpiar y de alto poder reflexivo. Generalmente esta constituido por varias piezas de este material, según el modelo de cocina, se unen, uno a otro, con la adecuada curvatura, para configurar la superficie parabólica.
3. Estructura soporte del sistema: fabricado de madera o metal según el modelo, tiene como función soportar los elementos de la cocina, aportando estabilidad al conjunto y  facilitando la utilización. Está articulado al concentrador, permitiendo su giro, de este modo se puede reorientar o aplicar la función de encendido / apagado.

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Grado de Concentración

Los sistemas termo solares de concentración se caracterizan por direccionar la radiación solar incidente sobre una determinada superficie, superficie receptora, y concentrarla sobre una superficie de menor tamaño, absorbedor.  

Este fenómeno óptico es posible gracias a las propiedades de la parábola que refleja los rayos que inciden en su superficie hacia un punto denominado como foco. Está dado por:[pic 8]

1. MATERIALES Y EQUIPOS

1. Papel Bulky bañadas y secadas con zumo de limón.

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1. Concentrador Solar Semiesférico (Cocina Solar).

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1. Concentrador Solar Parabólico.

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1. PROCEDIMIENTOS

La práctica se realizó el martes 10 de enero del 2017.

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