Control e instrumentacion

1. INTRODUCCION

Existen varios métodos para calentar fluidos, algunos utilizan combustibles como lo son el carbón, el gas, derivados del petróleo etc.

Estos combustibles liberan gases de efecto invernadero que son nocivos para el planeta, entonces se buscan nuevas alternativas para satisfacer estas demandas y que además no perjudiquen el medio ambiente.

El sol es una fuente de energía ilimitada que podemos aprovechar si sabemos cómo.

Los colectores solares son concentradores del calor que es emitido directamente desde el sol al planeta por medio de radiación solar, pero con este método no se pueden obtener grandes resultados así nada más, por eso los colectores tienen como función principal aprovechar al máximo esa energía calórica y concentrarla en un área determinada.

Así como existen varias formas de obtener energía del sol, también existen diferentes tipos de colectores que aprovechan y concentran el calor de forma diferente.

1. OBJETIVO GENERAL:

• Construir un colector solar parabólico.

1. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

• Investigar todo sobre colectores solares
• Diseñar un colector solar, y así poder aplicar la teoría vista en las clases
• Identificar la línea focal del colector solar.
• Lograr calentar 5 litros de agua con el calor concentrado del colector.

1. MARCO TEORICO:

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Figura 1.

El colector solar de cilindro parabólico es otro tipo de captador solar térmico. Este tipo de panel solar utilizado en instalaciones de energía solar térmica utiliza cilindros parabólicos para concentrar toda la radiación solar en una línea. En lugar de heliostatos, este tipo de colector emplea espejos de forma cilindro parabólica. Por el foco de la parábola pasa una tubería que recibe los rayos concentrados del Sol, donde se calienta el fluido gracias a los procesos termodinámicos, normalmente un aceite térmico. Actualmente el fluido alcanza temperaturas próximas a 400º C.

Hasta hace poco, la utilización de sistemas solares térmicos de concentración estaba restringida al campo de la investigación, la industria o la generación de electricidad, ya que esta tecnología requería sistemas complejos de seguimiento y grandes superficies para ubicarlos.

En el ámbito doméstico, no era justificable instalar colectores solares con estos requisitos para alcanzar temperaturas altas de más de 200ºC. Pero actualmente disponemos, en el mercado, de captadores de concentración "de cilindro parabólico compactos" (CPC) que presentan un formato y unas dimensiones similares a las de los colectores solares de placa plana o planos. La eficiencia termodinámica de estos nuevos captadores ha mejorado sensiblemente.

Los captadores están formados por unas conducciones con un revestimiento selectivo que recorren longitudinalmente el captador y que actúan de absorbedor. Estas conducciones reciben la radiación solar reflejada por las paredes curvas que las rodean, logrando así una cantidad de energía superior por unidad de superficie de absorbedor (vatio / m2).

Por lo tanto, este tipo de colectores sirven, tanto para producir agua caliente sanitaria como de apoyo de calefacción o para alimentar equipos de frío por adsorción o absorción.

Parábola

Sabemos que la geometría analítica estudia las formas o figuras geométricas basadas en ecuaciones y coordenadas definidas sobre un Plano Cartesiano.

Pues bien, una parábola es una forma geométrica.

Esta forma geométrica, la parábola, expresada como una ecuación, cuenta con una serie de elementos o parámetros que son básicos para su descripción, y son:

Vértice (V): Punto de la parábola que coincide con el eje focal (llamado también eje de simetría).

Eje focal (o de simetría) (ef): Línea recta que divide simétricamente a la parábola en dos brazos y pasa por el vértice.

Foco (F): Punto fijo de referencia, que no pertenece a la parábola y que se ubica en el eje focal al interior de los brazos de la misma y a una distancia p del vértice.

Directriz (d):  Línea recta perpendicular al eje focal que se ubica a una distancia p del vértice y fuera de los brazos de la parábola.

Distancia focal (p): Parámetro que indica la magnitud de la distancia entre vértice y foco, así como entre vértice y directriz (ambas distancias son iguales).

Cuerda: Segmento de recta que une dos puntos cualesquiera, pertenecientes a la parábola.

Cuerda focal: Cuerda que pasa por el foco.

Lado recto (LR): Cuerda focal que es perpendicular al eje focal.

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Figura 2.

1. METODOLOGIA:

1. En el inicio del proyecto se realizaron los cálculos previos para hallar la parábola correcta y punto focal del mismo y punto focal del mismo, para hace poder realizar parábola de una forma correcta, esta se construyó en madera debido a que es un material fácil para la construcción de esta.

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Figura 3.

1. Se realizo la compra de una lamina de aluminio de 1m x 60 cm, se le dio la forma de la parábola y cuidadosamente se le dio forma a la lámina para así ponerla en estos soportes, y ajustarla con tornillos.

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Figura 4.

1. Para tener más conductividad termina se compro un tuvo de cobre por el cual va a circular el fluido en este caso será agua, se acoplaron unas mangueras a cada lado, en una de ellas se le puso una llave para dejar que pase el fluido o en otros casos que este sea estacionario

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Figura 5.

1. Por ultimo se procedió a hacer pruebas ya con el tanque acoplado al colector solar, y así verificar el funcionamiento del mismo  

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Figura 6.

1. CALCULOS

1. Parábola

El punto focal se halla con la ecuación de la parábola (ecuación 1) siendo P la altura en la que se encuentra dicho punto.

X= 25cm

Y= 10cm

P= ?

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Ecuación 1.

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Punto focal: (0,25.62)

Se calculan 5 puntos de coordenadas más (tabla 1)  y asi realizar una parábola ideal para el colector solar, reemplazando P en la ecuación 2 y X con intervalos de 5cm.

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