Subido por Franz Jhonatan Fuentes Acuña

ENERGIA SOLAR TERMICA

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UNIVERSIDAD NACIONAL DE JAEN
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA FORESTAL Y AMBIENTAL
“ESTACIONES SOLARES TERMICAS, DEFININICION Y COMPONENTES,
PANELES SOLARES TERMICOS Y INSTALACIONES SOLARES TERMICAS”.
CURSO:
ENERGIAS RENOBABLES
DOCENTE:
Ing. M. Sc. WILFREDO RUIZ CAMACHO.
INTEGRANTES:
HERRERA RUIZ, JOEL VERSALI.
MARTINO SANTUR, LUCERO STEFANNY.
NAVARRO VASQUEZ, LENIN DAYIRO.
TINEO GUEVARA, DIANA GUEVARA.
TOCTO LIZANA, RONAL PAUL.
VALDES LEON, MAGNA LUCERO.
JAEN 9 DE SEPTIEMBRE DEL 2019
I.
INTRODUCCIÓN:
La energía solar térmica o energía termo solar consiste en el
aprovechamiento de la energía del Sol para producir calor que puede
aprovecharse para cocinar alimentos o para la producción de agua caliente
destinada al consumo de agua doméstico, ya sea agua caliente sanitaria,
calefacción, o para producción de energía.
Dicho fluido es conducido hacia un generador de vapor, donde transfiere su
calor a un segundo fluido, el cual, convertido así en vapor, acciona los álabes
del grupo turbina-alternador para generar energía eléctrica: El fluido es
posteriormente condensado en un aerocondensador para repetir el ciclo.
La energía solar térmica EST (STE por sus siglas en inglés) se refiere al calor
generado por la radiación solar.
Una energía garantizada para los próximos 6.000 millones de años
El Sol, fuente de vida y origen de las demás formas de energía que el hombre
ha utilizado desde los albores de la Historia, puede satisfacer todas nuestras
necesidades, si aprendemos cómo aprovechar de forma racional la luz que
continuamente derrama sobre el planeta. Ha brillado en el cielo desde hace
unos cinco mil millones de años, y se calcula que todavía no ha llegado ni a
la mitad de su existencia.
En los países más desarrollados, la demanda total de energía ya es del
orden de 50 kWh por persona y día. Para satisfacer esa demanda en una
comunidad de tamaño medio por ejemplo 100.000 personas, mediante el
método de mayor rendimiento con el que pudiésemos contar en la actualidad,
se necesitarían unos colectores con una superficie total mayor de 5 km'. Esta
superficie es del mismo orden que el área de terreno sobre la que se
construye la ciudad, incluso para las intensidades medias de una ciudad
antigua. Si se utilizase una zona alrededor del perímetro de esta ciudad,
tendría que ser de una anchura de varios cientos de metros. Donde el clima
es menos favorable, hay muchos países del mundo donde el consumo de
energía excede a la energía solar que incide sobre todo su territorio, habitado
o no.
Uno de los obstáculos para el aprovechamiento en general de la energía
solar es su baja intensidad. Incluso para las condiciones de tiempo
despejado, ha quedado claro que la baja intensidad (y la variabilidad) de la
energía son desventajas importantes en una potencial fuente de energía.
II.
OBJETIVOS:
OBJETIVO GENERAL:
 Que el alumno conozca la Importancia de la energía solar térmica,
así como los componentes básicos que forman esta instalación.
OBJETIVOS ESPECIFICOS:
 Aprovechar la energía solar con la instalación de Estaciones Solares
Térmicas.
 Definir los componentes utilizados en la instalación de este tipo de
energía.
 Definir e Identificar los tipos de captadores solares.
 Detallar las ventajas y desventajas de este tipo de energía solar
térmica.
III.
MARCO TEÓRICO
El Sol, fuente de vida y origen de las demás formas de energía que el hombre
ha utilizado desde los albores de la Historia, puede satisfacer todas nuestras
necesidades, si aprendemos cómo aprovechar de forma racional la luz que
continuamente derrama sobre el planeta. Ha brillado en el cielo desde hace
unos cinco mil millones de años, y se calcula que todavía no ha llegado ni a
la mitad de su existencia.
¿QUÉ ES LA ENERGÍA SOLAR TÉRMICA?
Se aprovecha la radiación solar para convertirla en energía utilizable y así
poder tener agua caliente y calefacción de un modo ecológico, renovable y
de producción propia. Los paneles solares son denominados colectores y su
función recoger la energía del sol.
3.1.
COMPONENTES DE LA ENERGÍA SOLAR TERMICA.
Una instalación solar puede estar basada en dos sistemas de energía
solar diferentes. Por un lado, encontramos el panel fotovoltaico, y por
otro, el panel solar térmico. En el caso de estos últimos, que son los que
estudiaremos en esta ocasión, su funcionamiento se basa en un circuito
cerrado. Este, a su vez, está formado por diferentes partes, que son las
que permiten que el calor circule y que se almacene cuando no es
utilizado.
En el mercado existen distintos tipos y configuraciones de dichos
componentes y la adecuada selección de los mismos es indispensable
para la correcta implementación de la tecnología Solar Térmica para cada
aplicación.
¿CUÁLES SON LOS COMPONENTES DE LA ENERGÍA SOLAR
TÉRMICA?
Cuando queremos implementar una instalación solar en nuestra vivienda,
debemos saber que esta no solo consiste únicamente en los conocidos
paneles solares. Para poder recoger la energía de los rayos solares,
almacenarla y aprovecharla como energía térmica, es necesario instalar
otros componentes que forman parte de los sistemas de energía solar
térmica. Para que la instalación solar funcione, debemos incluir todos los
componentes de un sistema de energía solar térmica que indicamos. De
lo contrario, si aquellos están incompletos, no podrá circular el fluido ni
producirse el intercambio de calor. A continuación, detallamos todos los
elementos que forman parte de este tipo de instalación solar.
A) CAPTADORES SOLARES
Los captadores solares son más conocidos como placas o paneles
solares. Son, como sabemos, la parte visible de una instalación solar, ya
que van ubicados en los tejados o azoteas de viviendas unifamiliares o
edificios. No obstante, a simple vista, si no tenemos claro cuáles son
exactamente los componentes de la energía solar térmica, podemos
confundirlos con los fotovoltaicos. Estos componentes de los sistemas de
energía solar térmica son los encargados de recoger la radiación solar.
Como captadores solares se conocen los de placa plana, los de tubos
de vacío y los captadores absorbedores sin protección ni aislamiento.
Los sistemas de captación planos (o de placa plana) con cubierta de
vidrio son los comunes mayoritariamente en la producción de agua
caliente sanitaria. El vidrio deja pasar los rayos del Sol, estos calientan
unos tubos metálicos que transmiten el calor al líquido dentro. Los tubos
son de color oscuro, ya que las superficies oscuras calientan más.
Sobre estas placas se calienta el fluido que transporta el calor y que
posteriormente irá circulando por el interior del circuito. Los captadores
también pueden ser de diversos tipos:
De baja temperatura
La primera de las opciones que tenemos con respecto a estos
componentes de los sistemas de energía solar térmica son los colectores
de baja temperatura. Se trata de captadores planos que carecen de
protección. La temperatura máxima que pueden alcanzar son los 50ºC.
Son los más utilizados en las viviendas, ya que son suficiente para
proporcionar calefacción y agua caliente sanitaria.
De media temperatura
En segundo lugar, los paneles solares pueden ser de media temperatura.
En ese caso, la placa lleva incorporada una cubierta transparente. Su
finalidad es evitar que se produzcan pérdidas de calor en el panel. La
temperatura máxima que pueden alcanzar es de 90ºC.
De alta temperatura
Y en tercer y último lugar, encontramos los paneles solares de alta
temperatura. Llevan instalada una cubierta más entre la anterior y el
convertidor. Este es uno de los componentes de la energía solar térmica
más importantes. Puesto que se crea un vacío entre ambas capas, su
temperatura puede llegar a los 150ºC.
Imag2. Captador plano estándar y captador de tubos de vacío
B) CIRCUITO PRIMARIO
El circuito primario de una instalación de energía solar térmica, es
circuito cerrado, transporta el calor desde el captador hasta
el acumulador (sistema que almacena calor). El líquido calentado
(agua o una mezcla de sustancias que puedan transportar el calor)
lleva el calor hasta el acumulador. Una vez enfriado, retorna al
colector para volverse a calentar, y así sucesivamente. Hay que
distinguir entre el circuito de ida de una instalación solar, y el de
retorno. Este circuito cerrado está formado básicamente por las
tuberías que unen el resto de componentes del circuito. Otra
diferenciación entre estos componentes de los sistemas de energía
solar térmica es que uno funciona como primario y otro como
secundario. El primario es el que une a los captadores, va hasta el
intercambiador y vuelve, y el secundario el que sale desde el
intercambiador y va al depósito de acumulación solar, y distribuye el
agua en la vivienda.
C) INTERCAMBIADOR DE CALOR
El tercero de los componentes de la energía solar térmica es el
intercambiador de calor. El intercambiador de calor calienta el agua
de consumo a través del calor captada de la radiación solar. Se sitúa
en el circuito primario, en su extremo. Tiene forma de serpentín, ya
que así, se consigue aumentar la superficie de contacto y por tanto,
la eficiencia.
El agua que entra en el acumulador, siempre que esté más fría que
el serpentín, se calentará. Esta agua, calentada en horas de Sol, nos
quedará disponible para el consumo posterior. Como su nombre
indica, su función en la instalación solar es la de intercambiar calor.
En algunas ocasiones, el intercambiador no es un elemento
individual, sino que está integrado dentro del acumulador, como se
puede ver en el esquema de funcionamiento.
D) ACUMULADOR
El acumulador de calor es el siguiente de los componentes de un
sistema de energía solar térmica, y muy importante. Dado que no
consumimos esta energía de forma inmediata, con este equipo
podemos almacenar el agua caliente para ser consumida en un
momento posterior. Su trabajo consiste principalmente en acumular
el agua sin que se enfríe de forma rápida, y luego suministrarla
cuando haya demanda. Dicho de otro modo, se trata de depósitos
con aislamiento que tienen una capacidad concreta y que evitan las
pérdidas de energía en una instalación solar.
E) CIRCUITO SECUNDARIO
El circuito secundario o de consumo, (circuito abierto), entra agua fría
de suministro y por el otro extremo el agua calentada se consume
(ducha, lavabo..). El agua fría pasa por el acumulador primeramente,
donde calienta el agua caliente hasta llegar a una cierta temperatura.
Las tuberías de agua caliente del exterior, deben estar cubiertas por
aislantes.
F) BOMBAS
En una instalación solar, las bombas, también como su nombre
indica, bombean al fluido para que se mueva a lo largo de todo el
circuito. Dicho de otra forma, son el corazón que con su movimiento,
provocan que el agua o el glicol, en el circuito secundario y primario
respectivamente, se muevan. Por otra parte, evita que se produzcan
las pérdidas de carga que aparecen en los circuitos. Es otro de los
componentes de la energía solar térmica que son imprescindibles.
G) VASO DE EXPANSIÓN
El vaso de expansión absorbe variaciones de volumen del fluido
caloportador, el cual circula por los conductos del captador,
manteniendo la presión adecuada y evitando pérdidas de la masa del
fluido. Es un recipiente con una cámara de gas separada de la de
líquidos y con una presión inicial la que va en función de la altura de
la instalación.
Lo que más se utiliza es con vaso de expansión cerrado con
membrana, sin transferencia de masa en el exterior del circuito.
H) TUBERÍAS
Las tuberías de la instalación se encuentran recubiertas de un
aislante térmico para minimizar la pérdida termodinámica con el
entorno.
I)
PANEL DE CONTROL
Se dispone también de un panel principal de control en la instalación
solar térmica, donde se muestran las temperaturas en cada
instante (un regulador térmico), de modo que pueda controlarse el
Funcionamiento del sistema en cualquier momento. Aparecen
también los relojes encargados del intercambio de bombas.
3.1.2. PANELES SOLARES TÉRMICOS:
Si nos preguntamos qué es un panel solar, la respuesta es que los
paneles
solares
son
dispositivos
tecnológicos
que
pueden
aprovechar la energía solar convirtiéndola en energía utilizable por
los seres humanos para calentar el agua sanitaria o para producir
electricidad.
¿Qué es un panel térmico?
La ENERGÍA SOLAR TÉRMICA consiste en la utilización de la
energía del Sol para calentar y así aprovecharla para producir agua
caliente, calefacción, climatización de piscinas o cualquier otra
aplicación que permita elevar la temperatura de un líquido. Para su
utilización es necesario instalar paneles térmicos.
¿Cuáles son las ventajas de los paneles solares?
Es renovable.
Siempre tendremos energía solar. ...
Es abundante. ...
Amigable con el ambiente. ...
Disponibilidad en todo el mundo. ...
Reduce los costos de electricidad. ...
Sistemas compartidos. ...
Es silenciosa. ...
De bajo mantenimiento.
IV.
RECOMENDACIONES:
 Antes de nada hay que especificar que por energía solar se puede
entender la energía fotovoltaica y la energía térmica. Por ello es
conveniente hacer una diferenciación de cada una de ellas. Y otro
detalle importante es saber qué tipo de instalación se requiere hacer,
no es lo mismo una instalación para alimentar una vivienda que para
dedicarlo a un uso concreto como puede ser una piscina.
 Calcular convenientemente la instalación. Una instalación mal
calculada puede resultar contraproducente y dar muchos problemas.
 Estos
sistemas
requieren
de
muy
poco
mantenimiento,
pero necesitan mantenimiento (limpieza), coloca el sistema en
algún lugar en el que se pueda acceder.
V.
CONCLUSIONES:
 La energía solar térmica consiste en aprovechar la radiación solar
para convertirla en energía utilizable y así poder tener agua caliente
y calefacción de un modo ecológico, renovable y de producción
propia El por qué elegir este tipo de energía alternativa como
principal, es debido a que, en realidad, todos los tipos de energía
utilizables provienen directa o indirectamente del Sol, así que la forma
más asequible de obtener su energía es captar la radiación que incide
en la Tierra. De hecho, muchas de las energías conocidas hoy, tales
como la biomasa, los combustibles fósiles, la hidráulica y la eólica,
vienen en parte derivadas de la energía radiante del Sol.
 Los tipos de captadores son de baja temperatura: La temperatura
máxima que pueden alcanzar son los 50ºC, media temperatura: La
temperatura máxima que pueden alcanzar es de 90ºC y alta
temperatura su temperatura puede llegar a los 150ºC.
 Una instalación de energía solar térmica está formada por:
Captadores solares, Circuitos primario y secundario, Intercambiador
de calor, Acumulador, bombas, Vaso de expansión, Tuberías, Panel
de control principal.
 VENTAJAS:
-
Ayuda en la lucha contra el cambio climático y efecto
invernadero.
-
Es inagotable (al menos en los próximos 6.000 millones de
años)
-
No disminuye la calidad de aire y suelos.
-
Ahorro económico en la factura de electricidad.
-
Fomenta el desarrollo de la Investigación, el Desarrollo y la
-
Innovación mediante mejoras en los sistemas actuales,
desarrollo de nuevos modelos, etc.
-
Fomenta el desarrollo rural en zonas poco favorecidas, lo que
permite crear pequeñas empresas.
DESVENTAJAS:
-
Es costosa. Un exhaustivo análisis determinará el costo de un
sistema de paneles solares
-
Mucho espacio. No todas las ciudades cuentan con el beneficio
de la captación solar (densidad energética) que se mide en watts
por metro cuadrado. Hay lugares donde se necesitan muchos
más paneles para recolectar la misma cantidad de energía.
-
Es intermitente. Aunque siempre está presente, no se sabe
cuanta radiación solar tendremos en determinado punto. Puede
haber nubosidad o lluvia que reduzcan su efectividad.
VI.
BIBLIOGRAFIA:
 file:///C:/Users/user/Downloads/La-energía-solar-térmica-¡Dejaque-entre-el-sol!-Un-recurso-renovable-para-los-procesosindustriales.pdf
 https://www.hogarsense.es/energia-solar/componentesenergia-solar-termica
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