Selección de una fuente o fuentes de energía renovable para su uso en una incubadora de huevos.

Estudiante:Mario Arteta Acosta

Profesor:Ing. Iván Tovar

Universidad Autónoma del CaribeBarranquilla

Objetivo general:

seleccionar una fuente de energía alternativa limpia y económicamente viable para suplir las necesidades energéticas de una incubadora de huevos.

Objetivos específicos: consultar sobre las fuentes energéticas disponible. realizar un análisis costo beneficio de cada una de ellas. realizar un análisis de las demandas energética a suplir. en base a lo anterior hacer una selección de la o las alternativas a utilizar.

Introducción

En el mundo de hoy nos encontramos con una serie de problemas que nos afectan a todos como son el calentamiento global el cual es generado por la emisión de gases de efecto invernadero esto ocasiona grandes perjuicios a la humanidad como; la escases de lluvias en algunas regiones del mundo , por ejemplo hoy en día en Colombia se presenta una baja en el nivel de las represas lo cual se refleja en una menor producción energética y tiene que ser suplida por las termoeléctricas que son una fuente de emisión de gases contaminante. También con un incremento en la frecuencia e intensidad de los huracanes y tifones en las regiones donde estos se presentan.

Estos son algunos casos además de los bien conocidos por todos nosotros, esto nos obliga a desarrollar alternativas energéticas para suplir nuestras necesidades.

Fuentes de energía pre seleccionadas para el estudio por su viabilidad para la instalación en el lugar de trabajo. Solar térmico a través de unos intercambiadores de calor.Solar foto voltaico.Eólica.

A continuación encontraremos información de cada una de estas.

CALENTADOR SOLAR DE AIRE PARAALTAS TEMPERATURASRincón Mejía, Eduardo (1); Lentz Herrera, Álvaro (1);Fonseca, Everado (2); Dimas, Gary (2)(1) Programa de Energía de la Universidad Autónoma de la Ciudad de México, Méxicorinconsolar@hotmail.com solar_lentz@yahoo.com.mx(2) Fac. de Ingeniería de la Universidad Autónoma del Estado de México, Méxicomddg_2210@hotmail.comResumenSe presenta un novedoso captador solar para el calentamiento de aire que permitealcanzar temperaturas del orden de 100° C con rendimientos térmicos cercanos a 50%,gracias a un concentrador solar y a la reducción de pérdidas térmicas del aire que, alcircular entre el absorbedor y espejos de sección transversal circular, queda muy bienaislado del medio exterior. Este excelente desempeño, que los calentadores de aireconvencionales difícilmente podrían alcanzar, los hace ideales para aplicaciones comobaños Sauna solares, el secado a alta temperatura y sistemas de acondicionamiento deaire. El captador consiste en un concentrador solar multicompuesto que consta de lossiguientes elementos: Unas cuñas ligeras de plástico transparente que hacen la funciónde lentes para permitir un ángulo de aceptación superior a 47°, con el objeto de norequerir de seguimiento solar, en el caso de que el captador se desee emplear comouna techumbre de una edificación, por ejemplo. La luz refractada por las cuñas ingresaa una serie de concentradores del tipo parabólico compuesto, o “CPC”, truncadosóptimamente para que el espacio entre ellos permita la colocación del absorbedor, queson segmentos metálicos recubiertos con películas selectivas, como se muestra en la

figura 1. La luz que sale de los CPCs es reflejada por espejos cuyas secciones

transversales son arcos de circunferencia. El aire circula entre estos últimos espejos yel absorbedor. La temperatura de salida puede regularse variando el flujo másico delaire. En la figura 2 se muestra un trazado de rayos que ilustra el principio de operacióndel concentrador solar multicompuesto, en el que se basa el calentador de aire. Sepresentan los detalles del diseño de este calentador, así como los resultadosoperacionales preliminares.Absorbedor

Figura 1. Esquema del calentador de aire con base en la óptica anidólica (de no enfoque) [1]. Consiste en una serie de concentradores solares del tipo CPC que envían la luz que previamente pasa a través de unas cuñas transparentes –que actúan como lentes para lograr un ángulo de aceptación mayor a 47°, para no requerir ajustes al variar la declinación solar de -23,45° al inicio del invierno, a + 23,45° al inicio del verano. Esta luz es reflejada por espejos cuyas secciones son arcos de circunferencia -mostrados en la parte inferior del conducto de aire- hacia el absorbedor, que puede ser calentado a temperaturas superiores a 100°C. El aire circula entre los espejos de sección circular, el absorbedor, y los fondos transparentes de los CPCs. La región achurada representa aislante térmico.

Figura 2. Trazado de rayos que inciden sobre la cubierta transparente del captador con un ángulo de 23,5° con respecto a la vertical, mostrando que todos los rayos son captados y dirigidos hacia el lugar en donde se coloca el absorbedor (que no se muestra en la figura). Esta construcción permite alcanzar temperaturas del orden de 100°C con rendimientos alrededor de 50%.IntroducciónCuando se habla de calentamiento solar, por lo general se trata del calentamiento deagua, que ha crecido muy rápidamente en los últimos años, al grado que en laactualidad hay más de 145 GW térmicos instalados [2], de los cuales menos del 2%corresponden a calentadores de aire. Sin embargo, el calentamiento solar de aire estásiendo cada vez más utilizado para la calefacción de interiores de edificaciones, entremuchas otras aplicaciones, como el secado de productos agropecuarios o materialespara diversos fines, el enfriamiento solar por adsorción, etcétera. Existe en la literaturauna gran cantidad de estudios sobre calentamiento solar de aire [3, 4, 5] y en operación los sistemas integrados a edificios, con decenas de metros cuadrados de áreas de captación, se encuentran por casi doquier en Estados Unidos, Canadá, y en países europeos como Alemania. Debido a que la conductividad térmica del aire es del orden de un vigésimo de la correspondiente conductividad térmica del agua, y a que el calor específico por unidad de volumen del aire es cerca de tres órdenes de magnitud menor que el del agua, en el calentamiento de aire hay dos aspectos fundamentales que cuidar: incrementar en lo posible la pobre transferencia de calor entre la superficieabsorbedora y el aire a calentar, y minimizar la caída de presión a través del captador,causada en buena medida por dispositivos o elementos estratégicos empleados para

inducir turbulencia en el flujo de aire y mejorar así la transferencia de calor [6]. A pesarde que es relativamente fácil calentar aire, aún con bajos niveles de irradiancia, engeneral, el rendimiento térmico de los captadores solares para calentamiento de aire es inferior que el de calentadores de agua, a menos que se logren disminuir sensiblemente las pérdidas de calor con algún diseño que aísle eficazmente al aire caliente. Este trabajo presenta un novedoso captador solar para el calentamiento de aire que permite alcanzar incrementos en la temperatura del orden de 100°C con rendimientos térmicos cercanos a 50%, gracias a un concentrador solar y a la reducción de pérdidas térmicas del aire que, al circular entre el absorbedor y espejos de sección circular, queda bien aislado del medio exterior. Este excelente desempeño, que los calentadores de aire convencionales difícilmente podrían alcanzar, los hace ideales para aplicaciones tales como baños Sauna solares, el secado a alta temperatura y sistemas de acondicionamiento de aire. El captador consiste en un concentrador solar multicompuesto que consta de los siguientes elementos: Unas cuñas ligeras de plástico transparente que hacen la función de lentes para permitir un ángulo de aceptación superior a 47°, con el objeto de no requerir ajustes en la inclinación del captador al variar la declinación solar a lo largo del año, de -23,45° al inicio del invierno en el Hemisferio Norte, hasta + 23,45° al inicio del verano en el mismo hemisferio, en el caso de que el captador se desee emplear como una techumbre fija de una edificación, por ejemplo. La luz refractada por las cuñas –que por supuesto pueden constituir una lente tipo Fresnel- ingresa a una serie de concentradores del tipo CPC truncados óptimamente de acuerdo con el criterio de Rincón. En el espacio entre los espejos parabólicos del CPC se coloca el absorbedor, que son segmentos metálicos recubiertos con películas selectivas como se muestra en la figura 1. La luz que sale de los CPC es reflejada por espejos cuyas secciones son arcos de circunferencia. El aire circula entre estos últimos espejos y el absorbedor, formando remolinos que mejoran la transferencia de calor entre el absorbedor y el aire a calentar. Los detalles de este movimiento vorticoso y su efecto en el número de Nusselt es materia de otros estudios. La temperatura de salida puede regularse controlando el flujo másico del aire. En la figura 2 se muestra un trazado de rayos que ilustra el principio de operación del concentrador solar multicompuesto, en que se basa el calentador de aire. Los rayos inciden sobre la cubierta transparente de captador con un ángulo de 23,5° con respecto a la vertical. Se observa que todos estos rayos extremos son captados.

Diseño del concentradorEl diseño del concentrador multicompuesto se basa en los siguientes tres puntos:1. Consta de una serie de concentradores solares bidimensionales del tipo CPC (paraAbsorbedor plano), truncados con el criterio de que los rayos paralelos a los rayosExtremos no sean bloqueados por los espejos del CPC (criterio de Rincón). Estoconlleva a un ángulo de truncamiento, independiente de la geometría del absorbedor,

igual a 90° - 3θ0 , siendo θ0 el semiángulo de aceptación del concentrador. En lugar del Absorbedor plano, para cada CPC hay una placa transparente que permite el paso de los rayos reflejados hacia los espejos de sección circular mostrados en las figuras 1 y 2.2. Una concentración geométrica Cg con un valor de al menos 2, para permitir quequepan los espejos de sección circular sin fugas ópticas (ver figura 1).3. El empleo opcional de cuñas transparentes, sólidas o tipo Fresnel, para aumentar elángulo de aceptación al menos a 47°, en el caso de requerir que el captador funcionede manera estacionaria durante todo el año. Los puntos 1 y 2 anteriores, conducen a un valor del semiángulo de aceptanción del concentrador de θ0 = 14,4808°. Este es pues el valor que satisface el criterio de truncamiento de Rincón y permite una concentración geométrica Cg = 2. Valores más altos de la concentración solar conllevan a semiángulos de aceptación menores, por lo que se adopta este valor de θ0 para los espejos del CPC, y se considera el empleo de las cuñas de refracción para incrementar el semiángulo de aceptación de 18,48° a 23,5° como se muestra en la figura 3.

Figura 3. Vista transversal de un canal CPC truncado óptimamente y con una concentración geométrica Cg = 2. El semiángulo de aceptación para estas condiciones es θ0 = 14,4808°. Para incrementar este valor a 23,5°, que permite una instalación fija del captador, colocados en dirección Este-Oeste, con una inclinación igual a la latitud del lugar de instalación, se emplean las cuñas de refracción.Se puede prescindir de las cuñas si el captador puede ajustarse periódicamente; peropara una instalación fija, por ejemplo en una techumbre de grandes dimensiones, éstas son necesarias para incrementar el semiángulo de aceptación θ0 de 14,4808° a al menos 23,5°. Existen varios materiales plásticos comerciales de bajo coste paraconstruir estas cuñas, cuyo diseño puede hacerse con facilidad basándose en la figura4. Como ejemplo, para uno de estos materiales cuyo índice de refracción es n = 1,49 ,el ángulo de la cuña sería de 9,98° para que rayos que incidan con un ángulo de 23,73° respecto a la normal a la cubierta transparente, incidan en los espejos del CPC con un ángulo de 15,68°, como se muestra en la figura 5. Los

rayos que abandonan los CPC son reflejados por los espejos inferiores de sección circular hacia los absorbedores metálicos que van colocados en las cavidades formadas entre las caras posteriores de los espejos de los CPC. Estos absorbedores alcanzan temperaturas del orden de 200°C en condiciones de cielo despejado, y calientan al aire contenido en dichas cavidades, que circula por convección natural o forzada, formando remolinos que incrementan latransferencia de calor sin incrementar sensiblemente la caída de presión en surecorrido. Tanto el absorbedor como el aire caliente quedan bien aislados térmicamente del medio circundante, por lo que las pérdidas son reducidas. Los detalles de la formación de los remolinos en la corriente de aire y su efecto en la mejora en latransferencia de calor son objeto de estudios experimentales y computacionales endesarrollo y se espera que sus resultados puedan ayudar a afinar el diseño de estoscalentadores de aire. Los resultados operacionales de los prototipos construidos a lafecha son sumamente alentadores, pero requieren disminuir la incertidumbre en losresultados para ser reportables. Las aplicaciones inmediatas son calentamiento de airepara baño sauna doméstico, secado de materia orgánica previa su combustión, yenfriamiento solar por adsorción.

Figura 4. Esquema de un cuña transparente cuyo índice de refracción es n2 . Un rayo incidente con unángulo θ0 con respecto a la vertical, abandona la cuña con un ángulo menor θ3 .

Resultados operacionalesSe construyó un prototipo sin las cuñas, que puede ajustarse manualmente. Para unaaplicación semiestacionaria se requeriría ajustar solamente dos veces al año, pero parauna instalación completamente fija, por ejemplo para una techumbre de grandesdimensiones, se requieren las cuñas de refracción para aumentar el semiángulo deaceptación θ0 de 18,48° a por lo menos 23,5°. La figura 6 muestra un diagrama del

prototipo de seis canales. El aire ingresa al calentador por el lado derecho y fluye porconvección natural (o forzada) incrementando su temperatura conforme circula encontacto térmico con el absorbedor. El captador se coloca con una inclinación igual a lalatitud del lugar de aplicación, y los canales se orientan en dirección Este-Oeste. En lasfiguras 7 y 8 se muestran fotografías de este prototipo.

Figura 5. Un rayo incidente con un ángulo de 23,73° respecto a la normal a la

cubierta transparente, sale de la cuña (n = 1,49) con un ángulo respecto a la vertical de 15,68°. El ángulo de la cuña es 9,98°.

Figura 6. Esquema del prototipo sin cuñas de refracción.

Con una irradiancia global de 850 W/m2, el incremento en la temperatura del aire alpasar a través del captador por convección natural es de 75°C, con flujos másicos de1,3 x 10-2 m-3 / s, que corresponde a un rendimiento térmico superior a 50%. Es posibleregular la temperatura de salida controlando cuidadosamente el flujo másico. Estos

resultados preliminares son altamente esperanzadores, pero se requiere mucho másexperimentación para disminuir la incertidumbre en éstos. Dichos experimentos estánaún en desarrollo. Las aplicaciones inmediatas para este nuevo calentador de aire son:el secado rápido de materiales de construcción, el secado de materia orgánica previa a

su combustión en sistemas de cogeneración, el secado de productos agrícolas, baños sauna solares para uso doméstico, y el enfriamiento de aire por adsorción.

Figura 7. El prototipo de seis canales tiene un área de captación de 2 m2.

Figura 8. Arriba .- Close-up de un canal CPC; Derecha.- Vista trasera del captador mostrandolos espejos de sección circular (previo a la aplicación del aislamiento térmico).

ConclusionesSe ha diseñado un novedoso captador solar para calentamiento de aire que permiteincrementos en su temperatura del orden de 100°C con rendimientos térmicos muyaceptables. Si bien son mucho más complicados que los calentadores solares de aireconvencionales – por cierto muy exitosos-, su excelente desempeño puede justificar suempleo en aplicaciones que requieran temperaturas de 100°C o superiores.

Referencias[1]. R. Winston, J.C. Miñano, P. Benítez, “Nonimaging optics”, Elsevier, 2005.[2]. REN21, “Renewables Global Status Report: 2008 Update”, (in press, 2009).[3] J.A. Duffie and W.A. Beckman, “Solar Engineering of Thermal Processes, 2nd edn.”Wiley Interscience, New York, 1991.[4]. The German Solar Energy Society, “Planning and installing solar thermal systems: aguide for installers, architects, and engineers”, James & James, London, 2005.[5]. E.A. Rincón, M.D. Durán y A.E. Lentz, “Novedoso calentador solar de aire paraaltas temperaturas”, Libro de Actas del XIV Congreso Ibérico y IX CongresoIberoamericano de Energía Solar, pp. 557-562, Vigo, España, 2008.[6]. V. Varum, R.P. Saini & S. K. Singal, “A review on roughness geometry used in solar

air heaters”, Solar Energy, vol. 81, no. 11, pp.1340 - 1350, Aug. 2007.

EVALUACION DEL DESEMPEÑO Y CONFIABILIDAD DEL PRIMER SISTEMA DE GENERACION FOTOVOLTAICA EMBEBIDA INSTALADO EN COLOMBIA,

DESPUES DE DOS AÑOS DE MONITOREO

G. Gordillo

Profesor Titular

Universidad Nacional de Colombia

Cr. 30 45-03, Dep. de Física, Lab. 111B, Bogotá

e-mail: ggordillog@unal.edu.co

A.J. Aristizábal

Estudiante doctorado

Universidad Nacional de Colombia

Cr. 30 45-03, Dep. de Física, Lab. 111B, Bogotá

C. A. Arredondo

Estudiante doctorado

Universidad Nacional de Colombia

Cr. 30 45-03, Dep. de Física, Lab. 111B, Bogotá

1. INTRODUCCIÓN

La producción de energía eléctrica a través de módulos fotovoltaicos se realiza mediante dos topologías básicas: sistemas fotovoltaicos autónomos mediante los cuales se garantiza el suministro eléctrico a una carga aislada sin necesidad de otra fuente, y los sistemas fotovoltaicos interconectados donde la energía generada hace parte de la que fluye dentro del sistema eléctrico. Esta segunda modalidad integrada en edificios y casas permite producir energía limpia y enviar esta electricidad a las redes de distribución local como ya ocurre en varios países [1-2].

En cualquier sistema eléctrico, y en este caso en especial, para los sistemas fotovoltaicos, se deben tener en cuenta estándares cuyo propósito principal es brindar seguridad a personas y equipos, y además garantizar su correcta operación. Dichos estándares están definidos a través de normas específicas generalmente implementadas por instituciones especializadas en cada país. A través de una revisión de las normas que existen en la actualidad para la instalación de sistemas FV interconectados se estableció que en Colombia no existe una normatividad para este tipo de sistemas de generación de potencia eléctrica. Por el contrario, internacionalmente existen varias normas y recomendaciones para este tipo de sistemas. Durante el presente trabajo se realizó una contribución importante al fomento de la energía solar FV en Colombia mediante la instalación del primer sistema FV interconectado a la red eléctrica, el cual funciona satisfactoriamente desde el año 2004, y su desempeño ha sido confiable. Además, se desarrolló un equipo de monitoreo para evaluar el comportamiento del sistema FV interconectado mediante el concepto de instrumentación virtual. Basados en los resultados del monitoreo, se encontró que la calidad de la potencia generada por el sistema interconectado cumple con todas las especificaciones demandadas por las normas nacionales e internacionales para tales sistemas.

2. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA

El sistema FV interconectado instalado en la Universidad Nacional de Colombia, consiste de doce módulos FV de silicio monocristalino (BP Solar-270F) cada uno de 70 Wp. En el dimensionamiento inicial se planeó instalar un arreglo FV de 1000 Wp para suministrar energía eléctrica a la red de distribución a través de un inversor de 1000 W. Entonces, debido a que decidimos usar un inversor modelo Xantrex Sun-Tie 1000 porque al momento en que instalamos nuestro generador FV, estos eran los únicos inversores ofrecidos con esa potencia en Colombia.

Debido a que la entrada DC del inversor esta en un rango entre 48 y 85 V y el voltaje al máximo punto de potencia (VMPP) del módulo es de 17 V, el arreglo FV fue construido interconectando 4 módulos en serie y 3 en paralelo. De esta forma, la capacidad nominal del generador FV es de alrededor de 840 Wp.

La figura 1 muestra un diagrama del sistema FV interconectado. La energía eléctrica es medida usando tres medidores bi-fásicos, el medidor M1 mide la energía eléctrica generada por el sistema FV, el M2 mide la energía que se consume de la red eléctrica por la carga y el M3 mide la

diferencia entre la energía consumida por la carga y la energía generada por el sistema hacia la red.

Figura 1. Diagrama del Sistema FV Interconectado.

El sistema FV está completamente supervisado y monitoreado para evaluar y analizar el desempeño general y la calidad de la potencia generada. Para ello, los siguientes parámetros fueron medidos desde el mes de Enero de 2005 hasta el presente:

- Suministro de potencia DC por el generador FV y suministro de potencia AC por el sistema FV.

- Eficiencia de conversión del inversor y del sistema.- Energía eléctrica generada por el generador FV y la energía eléctrica producida por el

sistema interconectado que se inyecta a la red eléctrica.- Parámetros que determinan la calidad de la potencia eléctrica (%THD, componentes

harmónicos, frecuencia, voltaje, flickers, potencia activa, potencia aparente y potencia reactiva).

- Radiación solar global en el plano de los módulos y temperatura ambiente.

En la figura 2 se muestra un esquema del sistema completo, incluyendo el sistema de monitoreo.

Figura 2. Sistema FV interconectado y los dispositivos que conforman el sistema de monitoreo.

3. SISTEMA DE MONITOREO

Utilizando el concepto de Instrumentación Virtual, empleado desde hace varios años en el Grupo de Materiales Semiconductores & Energía Solar (GMS&ES) del Departamento de Física de la Universidad Nacional de Colombia para el desarrollo de varios trabajos en el área [3-4], se implementó un equipo de monitoreo mediante el cual se adquieren las señales de los parámetros mencionados, se acondicionan y se envían a un computador personal donde son presentadas al usuario y procesadas para hacer análisis del comportamiento del sistema. Las herramientas básicas de análisis requeridas por el sistema durante el proceso de funcionamiento del sistema interconectado son: El elemento de medición para la captura de las señales físicas. Acondicionamiento de señales. Sistema de adquisición de datos basado en PC. Software para el procesamiento de datos.

3.1 DESARROLLO Y MONTAJE DE HARDWARE

Se utilizaron instrumentos de medición que otorgan los resultados de las mediciones de forma directa: están basados en el conocimiento entre la relación de la cantidad a medir y la respuesta del instrumento de medida. De esta forma, la señal de salida de cada instrumento es una tensión de la misma forma de onda y de valor proporcional a la variable que se está midiendo y que se encuentra dentro del rango de entrada de los convertidores análogo-digitales.

A. Acondicionamiento de Señales

Como interfase análoga-digital se utilizaron dos elementos: Módulos Field Point (FP): Es un sistema de E/S modular que está diseñado para trabajar en

ambientes industriales, y que permite llevar a cabo monitoreo y control distribuido desde LabVIEW. Su modularidad ofrece la gran ventaja de tener separados cada uno de los tipos y niveles de lectura, y también el montaje de un nuevo módulo si se necesita, con las

características que se requieran. Los módulos FP reciben las señales provenientes de los medidores de radiación, temperatura, corriente y voltaje DC.

Tarjeta de Adquisición de datos NI-PCI 6024E: Tiene una velocidad de adquisición de 200 mil muestras por segundo, una resolución de 12 bits y un rango de voltaje de entrada de ± 10 V.

3.2 DESARROLLO DE SOFTWARE

Se utilizó el paquete LabVIEW 7.1 (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench), que es un lenguaje de programación gráfica que utiliza iconos en lugar de líneas de texto para crear las aplicaciones. En contraste con los lenguajes de programación basados en texto, donde las funciones determinan la ejecución del programa, en LabVIEW el flujo de datos determina la ejecución.

En LabVIEW los programas reciben el nombre de instrumentos virtuales (VI’s). La interfase con el usuario (llamada Panel Frontal en LabVIEW), interactúa con éste en forma gráfica a través de controles e indicadores que representan las entradas y salidas de información al programa respectivamente. A su vez, un instrumento virtual puede dividirse en varios subprogramas llamados subVI’s, los cuales cumplen funciones específicas dentro del instrumento virtual general. Para el propósito de éste trabajo se realizó un VI llamado “SunVIEW”, en el cual se integraron los subVI’s que fueron desarrollados para observar los diferentes aspectos que representan el funcionamiento del sistema.

Como en Colombia no existe ninguna norma técnica que especifique las características técnicas que debe cumplir el sistema FV interconectado, se decidió que el VI “SunVIEW” verificara en el sistema los parámetros establecidos en el Estándar IEEE 929-2000 [5] el cual describe ampliamente estas características en cuanto a la calidad de la señal eléctrica (porcentaje total de distorsión armónica, componentes armónicos, frecuencia y tensión del sistema, flicker y factor de potencia), las protecciones y la seguridad operativa del sistema.

3.3 INSTRUMENTOS VIRTUALES

A. CALIDAD DE POTENCIA

Este subVI realiza un tratamiento de las señales de tensión y de corriente adquiridas por los instrumentos de medida para mostrar los distintos parámetros que caracterizan la calidad de dichas señales. En la figura 3 se expone el panel frontal del análisis de calidad de potencia. La gráfica muestra en forma de barras el porcentaje de cada componente armónico con respecto a la componente fundamental. En la parte inferior-derecha se despliegan en forma numérica los porcentajes, las amplitudes (Vrms) y las frecuencias de cada uno de los armónicos. En la parte inferior-izquierda del panel frontal se pueden observar los parámetros de calidad de potencia exigidos por estándar IEEE 929-2000, además de aquellos que complementan el análisis de nuestras señales eléctricas: Porcentaje Total de Distorsión Armónica de Tensión y de Corriente (%THD V, %THDI), Valores eficaces de tensión y de corriente (Vrms (V), Irms (A)), Potencia Activa (P(W)), Potencia Aparente (S(VA)), Potencia Reactiva (Q(VAR)), Potencia de Distorsión (D(VAD)), Factor de Potencia (FP), Factor de Forma (F.F), Factor de Cresta (F.C), Factor K, Factor de Interferencia Telefónica (T.I.F), Factor de Distorsión, Frecuecia del Sistema (Freq. (Hz), Presencia de Flicker.

Figura. 3. Panel frontal del VI desarrollado para analizar la Calidad de Potencia.

B. EFICIENCIA

El instrumento virtual analiza las señales de tensión y de corriente de entrada y de salida del inversor y mediante el procesamiento de datos interno entrega la potencia de entrada y salida del mismo equipo, así como también la eficiencia registrada en la conversión de corriente directa a corriente alterna. La fig. 4 presenta el panel frontal de éste análisis.

Figura 4. Panel frontal del VI desarrollado para evaluar la eficiencia.

C. RADIACIÓN Y TEMPERATURA

Es fundamental monitorear permanentemente las condiciones ambientales presentes en el área de funcionamiento del sistema FV interconectado ya que la producción de corriente alterna inyectada a las líneas de la red eléctrica por parte del inversor depende directamente de los parámetros de radiación y temperatura registrados en un instante determinado sobre la zona de captación del generador FV. En la fig. 5 aparecen los resultados relacionados con este aspecto.

Figura 5. Panel frontal del VI desarrollado para medir y monitorear la radiación y la temperatura.

4. RESULTADOS DE DESEMPEÑO DEL SISTEMA FV

4.1 DESEMPEÑO DEL ARREGLO FV

El monitoreo del sistema FV se lleva a cabo hasta el momento desde al año 2005. Los resultados más importantes obtenidos a través del monitoreo del arreglo FV son los siguientes:

- La energía eléctrica generada por el arreglo FV durante los dos primeros años fue de aproximadamente 2662 kWh, con un promedio de energía diaria de 39.98 kWh durante el 2005 y de 37.05 kWh durante el 2006.

- La eficiencia de conversión del arreglo FV varió entre el 8% y el 17% debido al comportamiento no lineal de la característica I-V del arreglo bajo las condiciones meteorológicas del sitio y también porque la eficiencia de conversión depende de la temperatura del módulo.

- Los promedios diarios anuales de radiación fueron de 3635.8 Wh/m2-día para el año 2005 y de 3169.1 Wh/m2-día para el 2006, los cuales son valores muy bajos tendiendo en cuenta que Bogotá se encuentra muy cerca de la región ecuatorial.

- Los promedios de temperatura ambiente encontrados fueron de 14.76 ºC en el 2005 y de 13.69 ºC en el 2006.

4.2 DESEMPEÑO DEL INVERSOR

Durante los dos años de evaluación, la eficiencia del inversor siempre fue superior al 80% y el mayor valor registrado fue de 92% mientras que las mediciones de radiación y temperatura permitieron observar la dependencia de la producción de corriente del generador FV de estas dos variables ambientales. La figura 6 muestra la eficiencia del inversor en dependencia de la potencia de salida para un rango de potencia que alcanza una potencia máxima de 500W. El inversor supera la eficiencia por encima de un valor del 80% cuando la potencia eléctrica de salida es superior a los 300W. Esto indica que la eficiencia del inversor aumenta con el aumento de la potencia de salida, siendo máxima cuando la potencia de salida es igual a la potencia nominal del inversor.

Efficiency ST1000

09/12/2005

0102030405060708090

100

0 100 200 300 400 500 600

Poutput (W)

Eff

icie

ncy

%

Figura 6. Variación de la eficiencia del inversor en dependencia de la potencia generada.

4.3 DESEMPEÑO ENERGÉTICO DEL SISTEMA FV

Existen ciertos parámetros que han sido establecidos por el Programa de Sistemas FV de Potencia de la Agencia Internacional de Energía (IEA), que están descritos en el estándar IEC 61724 [6] y que han sido adoptados por la comunidad científica internacional y son generalmente reportados en periodos mensuales y/o anuales para evaluar el comportamiento energético de sistemas FV interconectados. Los tres más importantes son:

Productividad final (Final Yield YF): Definida como la energía útil producida por el sistema en un cierto período de tiempo (EFV,) dividida por la potencia nominal DC instalada del generador:

Y F=EFV , τ

Pnom(kWh .kW p

−1 ↔h) (1)

Este parámetro permite comparar la potencia generada por el arreglo FV con la capacidad nominal instalada del mismo.

Productividad de Referencia (Reference Yield, YR): Definida como el cociente entre la radiación solar incidente sobre el generador a lo largo de un período de tiempo (G inc,) y la radiación en condiciones estándar (ISTC=1kW/m2).

Y R=Ginc, τ

I STC

( h ) (2)

Rendimiento Global del Sistema (Performance Ratio PR): Relaciona la energía útil generada por el sistema con aquella teóricamente disponible. Este parámetro es afectado por la temperatura ambiente pero es independiente del tamaño (potencia) de la instalación.

PR=Y F

Y R (3)

Este parámetro adimensional cuantifica el efecto general de las pérdidas en cuanto a la eficiencia del inversor, el cableado, uniones, desajustes, sombreado, fallas en componentes, degradación, etc. El PR es un parámetro que por sí solo no representa una cantidad de energía producida, debido a que un sistema con una bajo PR en un lugar de alta radiación podría producir más energía que un sistema con alto PR en un lugar de baja radiación solar. En la siguiente tabla se muestra el comportamiento del sistema FV interconectado con respecto a los parámetros YF y PR para los años 2005 y 2006:

Tabla 1. Valores de energía producida por el sistema FV, radiación y parámetros YF, YR y PR para cada mes del año 2006 y 2006.

El promedio anual de la productividad final encontrado fue de 743.93 kWh/kWp-año para el 2005 y de 669.8 kWh/kWp-año para el 2006.

El primer valor se encuentra dentro del rango de aquellos sistemas instalados en varios países IEA-PVPS con valores que oscilan entre 700 y 1840 kWh/kWp-año [7]. En cuanto a al rendimiento global del sistema, se encontró que este parámetro varió entre 0.44 y 0.61 a lo largo de los dos años de monitoreo; los cuales corresponden a valores que se reportan en períodos de invierno en lugares donde hay presencia de estaciones climáticas, o donde la ubicación no es óptima debido a que los sistemas se instalan para ser parte de fachadas de edificios [8-9].

4.4 RESULTADOS DE CALIDAD DE POTENCIA

Los valores obtenidos para los principales parámetros de calidad de energía analizados bajo estas condiciones fueron los siguientes: La tensión de operación siempre se mantuvo dentro de los límites establecidos en las normas. No existió presencia de flicker. La frecuencia siempre se mantuvo dentro de los límites establecidos en las normas. La mayor

frecuencia registrada fue de 60,001 Hz y la menor fue de 59,998 Hz. El menor factor de potencia registrado fue de 0,925. El mayor %THD de tensión registró 4,16%. Se analizó hasta el decimotercer armónico de la señal de tensión originada por el sistema

interconectado.

De estos resultados se concluye que el sistema FV interconectado implementado cumple satisfactoriamente con las exigencias nacionales e internacionales en materia de calidad de potencia. Cuando los parámetros toman valores fuera de los permitidos en los momentos en que la salida de potencia nominal es menor al 40%, se supone que esa potencia generada es consumida por la instalación y no afecta a otros usuarios cercanos o a la red en general.

5. CONCLUSIONES

Se instaló y se puso en operación el primer sistema FV interconectado de Colombia con capacidad de generación de hasta 840 Wp. Su desempeño mostró que esta tecnología es una excelente alternativa de generación distribuida para nuestro país, que cumple satisfactoriamente con las exigencias nacionales e internacionales en calidad de potencia.

El bajo desempeño observado en el SFV instalado en la Universidad Nacional con respecto a los resultados medios mundiales se debe entre otras causas a que el generador FV tiene una potencia pico instalada menor a la potencia nominal del inversor [10] y a que fue necesario instalar un transformador debido a que la tensión nominal del inversor es más alta que la de la red eléctrica local; la potencia consumida por este afecta la eficiencia del SFV.

El equipo de monitoreo implementado representa una herramienta muy útil por su bajo costo, versatilidad, confiabilidad y seguridad, no sólo para sistemas interconectados, sino también para cualquier clase de instalación eléctrica.

A GUAJIRA, PARAGUANÁ Y LA ENERGIA EÓLICALunes 2 de febrero de 2009 por CEPRID

Joel Sangronis Padrón

CEPRID

No creo que Eolo, el Dios de los vientos de la mitología griega haya pasado alguna vez por nuestra Guajira o por la península de Paraguaná, pero Joútai, el viento en la cosmogonía wayúu y el viento norte de nuestros campesinos coreanos han hecho innecesaria esa transculturada visita.

Las penínsulas de la Guajira y Paraguana son barridas casi todo el año por los vientos alisios que soplan desde el mar caribe con rumbo nordeste suroeste. Esta dos penínsulas, las mas septentrionales de América del sur, conforman, conjuntamente con las mas sureñas de las Antillas menores (Aruba, Curazao y Bonaire) el Cinturón Árido Pericaribeño.

La velocidad del viento en la Península de Paraguana oscila entre los 7 y los 9 metros por segundos, esto es, de 25 a 30 kilómetros por hora, siendo en la Guajira un poco menor, lo que constituyen, escenarios óptimos para la instalación de molinos eólicos (aeromotores) agrupados en grades cantidades (parques eólicos) que sirvan para generar electricidad en forma barata, ecológica y sustentable. Estos aeromotores son maquinas que transforman la energía eólica (viento) en energía mecánica (turbinas) que a su vez genera energía eléctrica.

Es ésta una energía no contaminante y prácticamente eterna porque proviene de una fuente no agotable como lo es el viento. Sabemos que la energía que recibe la tierra del sol es colosal y prácticamente eterna, sabemos también que entre el 1 y el 2% de la energía solar que llega a la tierra se transforma en viento. En nuestras dos penínsulas los vientos alisios soplan casi todo el año, garantizando la viabilidad de esta fuente energética.

La electricidad así producida es totalmente limpia porque al generarse sin ningún tipo de combustión no produce gases que conlleven ningún tipo de polución o que causen efecto invernadero.

Un aerogenerador produce al día la misma cantidad de electricidad que la que producirían tres toneladas y medias de carbón o una tonelada de petróleo. Al no quemarse esas cantidades de petróleo y carbón cada aerogenerador evita la emisión a la atmósfera de 4.109 kilos de dióxido de carbono, 66 kilos de dióxido de azufre y 10 kilos de acido de nitrógeno al año, principales gases causantes del infecto invernadero y de la lluvia ácida. Cada aerogenerador produce en un año el mismo benéfico efecto en la atmósfera que 200 árboles adultos.

Al ser las penínsulas de la Guajira y Paraguaná zonas desérticas, el impacto ambiental de parques eólicos en ellas seria mínimo.

La utilización de la energía eólica no es desconocida para los pobladores de estas zonas. Recuerdo que cuando niño pude observar como muchos de los pequeños pueblos del occidente falconiano, y algunas comunidades de la Guajira, se surtían (algunas aun lo hacen) de agua potable provenientes de

pozos subterráneos utilizando aerobombas para su extracción. Estas eran torres de metal o de madera con un molino multiaspas en su parte superior que era movido por la acción del viento creando una fuerza de succión que extraía el agua de las profundidades.

PDVSA había proyectado comenzar en el año 2005 a construir en la península falconiana un desarrollo eólico que iba a llamarse “Parque Eólico Paraguana” instalado en un área de 921 hectáreas, integrado por 27 turbinas de 1,5 megavatios los que daría a este parque una capacidad de 40 megavatios por año, a un costo de 56 millones de dólares. Este proyecto esta actualmente paralizado

En Latinoamérica Costa Rica es líder en la producción de energía eléctrica a través de parques eólicos con 66 megavatios, seguida de Brasil con 20 y Argentina con 14.

Colombia ha instalado en los últimos años 2 grandes parques eólicos en su departamento de la guajira: El parque eólico Jepirachi ubicado en la alta Guajira, con 15 aerogeneradores inaugurada en el año 2003, y el parque eólico wayúu ubicado entere le cabo de la vela y puerto bolívar con capacidad para 20 megavatios, lo que coloca a Colombia en el segundo lugar en Latinoamérica en cuanto a producción eléctrica a través del viento.

Para el año 2002 el petróleo cubría el 62% de la producción de energía primaria en Venezuela, el gas natural el 16,2%, la hidroenergía el 8,7% y el carbón mineral el 2.8%.

La producción de energías ecológicas, no contaminantes y sustentables era y es prácticamente inexistente en Venezuela. Cuando hablamos de revolución energética sería necio hablar de reproducir y profundizar el modelo de consumo y derroche que el sistema capitalista instauró y en el que se han formado los habitantes de nuestra sociedad.

Debemos comenzar a utilizar las energías alternativas que nos permitan avanzar en el camino de la sustentabilidad energética. Nuestras grandes reservas de hidrocarburos no nos hacen inmunes al cambio de paradigma que la humanidad ha de asumir en vista a un futuro limpio, sustentable y vivible.

Cuando en Venezuela se comienza a hablar de instalar plantas de energía nuclear, con la amenaza implícita para la vida que ellas conllevan, habría que recordar que el socialismo del siglo XXI será ecológico y sustentable o no será……alguien debería hacérselo saber a los jerarcas de este proceso.

Joel Sangronis Padrón es profesor de la Universidad Nacional Experimental Rafael Maria Baralt (UNERMB), Venezuela.

Generador de imanes permanentes para aplicaciones industriales

Generator of Permanent Magnets for Industrial Applications

M.Sc. Ernesto Yoel Fariñas Wong, Dr. Ing. Abdel Jacomino Bermúdez 

y M.Sc. Idielin Martínez Yong.Centro de Estudios de Termoenergética Azucarera (CETA).

ResumenEn lugares apartados de las redes eléctricas nacionales es necesario un suministro estable de energía eléctrica para determinadas aplicaciones; una fuente muy usada en el mundo es la producción de esta a partir de generadores de imanes permanentes. Si bien es cierto que la adaptación de alternadores de autos para generar brindan resultados satisfactorios para ciertas condiciones de carga y requerimientos de potencia, no es así en aquellos casos donde la fuerza motriz es variable, por lo que se necesita otro tipo de equipamiento, como un generador de imanes permanentes. Este tipo de máquina no requiere de sistemas de transmisión ni alimentación a un circuito de campo.

El generador de imanes permanentes también encuentra su aplicación en picocentrales hidráulicas y ruedas hidráulicas.

La configuración básica consiste en un rotor de imanes permanentes de neodimio ferrítico, para establecer el flujo magnético de forma axial. Se opta por esta disposición debido a la simplicidad del diseño.

Palabras claves: Generadores, generador de imanes permanentes, turbinas, aeroturbinas

AbstractA stable power supply for certain applications is indispensable in remote places of the national electric grids. The energy production from permanent magnet generators has long been a worldwide practice. It's true that the adaptation of car alternators to generate power, has yielded satisfactory results for certain load conditions and power requirements; however, this is not the case when the engine force is variable and another type of equipment is required and it's when the use of permanent magnet generator is indispensable, this type of machine does not need transmission systems nor feeding a field circuit. This generator is also used in hydraulic picocentrales (power centers reaching a peak level), hydraulic wheels and the like. 

The generator basic configuration consists of a rotor of permanent magnets of ferritic neodymium to establish a magnetic flow in an axial way. This generator was chosen for the simplicity of the design.

Key words: Generator, permanent magnet generator, turbine, wind turbine.

IntroducciónLa problemática de la generación de electricidad en Cuba adquiere en el país una importancia científico-técnica y económica significativa, dada las necesidades de producción de este tipo de energía y las condiciones en que se acomete en la etapa actual.

Como resultado de una línea de desarrollo orientada con bases científicas y a partir de estudios realizados en varios centros de investigación de países desarrollados, dan como resultado un trabajo de desarrollo de generadores a partir de imanes permanentes que ineludiblemente tendrá repercusión social, pues el desarrollo de estos equipos además de poseer un variado uso industrial está vinculado al Programa Nacional de Ciencia y Técnica, donde el partido y los organismos de administración del Estado centran todo su esfuerzo.

Este tipo de generador se viene difundiendo desde hace unos años a partir del desarrollo que ha alcanzado la electrónica, lo que ha permitido el uso de estos equipos por organismos como el MINAZ, el MINAGRI y el MINBAS.

La producción de estos equipos actualmente no se ha desarrollado en nuestro país dada las limitaciones que existían en su uso y explotación; estos trabajos constituyen los primeros que se hacen en el campo de los generadores de imanes permanentes para aplicaciones industriales.

Por medio de este estudio se muestra cómo se puede hacer el diseño de un equipo muy necesario en la industria en general, de gran uso en estos momentos y debido a los avances de la electrónica, que permite la manipulación de estas máquinas con gran precisión.

Descripción generalRotor de imanes permanentes de ocho polos.Imanes de neodimio grado N 38.Estator con bobinado calibre AWG 14. Carcasa de aluminio.

Las posibles configuraciones para el estator en una máquina de flujo axial son las que se muestran en la figura 1.

Fig. 1. Esquemas de disposiciones de rotor axial.

La configuración elegida es la correspondiente a la disposición (b). Este tipo permite la flexibilidad de conexión estrella o delta de acuerdo con el régimen de operación del generador.

Representa también una ventaja sobre la disposición mostrada en (a) el hecho de que en esta disposición (a) se requiere la presencia de núcleos, lo cual genera mayores pérdidas; así mismo, menos pérdidas se tienen en una rectificación de onda completa para un circuito trifásico que para un monofásico.

Consideraciones magnéticasEl flujo de campo magnético es establecido por los imanes permanentes; esto a su vez generará el voltaje inducido de acuerdo con la Ley de Faraday. La optimización del flujo de campo magnético dependerá del circuito magnético, es decir, los materiales y la geometría involucrada determinarán un mayor o menor aprovechamiento del campo magnético del imán permanente.

La principal conclusión que se obtiene para este prototipo es que existe dispersión del flujo magnético debido a la presencia de espacios "de aire" entre bobinas y entre imanes. Adicionalmente, las tolerancias de fabricación poseen una gran importancia debido a que el logro de tolerancias exigentes en las superficies de apoyo determinarán la reluctancia del circuito magnético, que opondrá resistencia al flujo del campo magnético.

Como puede observarse en la figura 2, el objetivo es obtener un punto de operación del imán, determinado por la intersección de la curva de carga con la curva de magnetización del imán, por encima del punto de energía máxima del imán (Bhmax).

Fig. 2. Curva característica de imán.

Consideraciones eléctricasEl diseño del circuito eléctrico del generador se basa en la Ley de Faraday, para la tensión inducida en vacío se tiene la siguiente relación:

donde:EA: Tensión inducida.N: Número de vueltas o espiras por bobina.m: Número de bobinas.: Flujo que atraviesa una bobina.F: Frecuencia eléctrica.

Las pérdidas en la tensión inducida dependerán del bobinado del estator y de las condiciones de operación del equipo.

La forma de conexión puede ser en delta (triángulo) o estrella. Dado que las máquinas que operarán en regímenes de carga variables deben poseer la capacidad de conmutación entre ambas configuraciones.

En el caso de operar con una línea de tensión de 12 V será conveniente que el generador tenga una configuración delta (triángulo) en el bobinado; para el caso de una línea de 24 V lo conveniente será una configuración estrella.

Adicionalmente deberá considerarse el uso de sistemas electrónicos de control para la regulación de carga y protección de las baterías. Estos equipos tienen como función derivar los excesos de carga, por la presencia de cargas variables, hacia bancos de resistencias de disipación; de esta forma se evitan sobrecargas en las baterías. Si las baterías están sometidas a niveles prohibitivos de descarga, los equipos de protección tienen por misión desconectar las cargas de las baterías, esto es importante pues descargas excesivas de las baterías implican disminución en su tiempo de vida.

Fig. 3. 

Fig. 4.

Conclusiones1. No se requiere de corriente de excitación para crear el campo inductor, pues este es proporcionado por los imanes. Esto hace innecesaria la lectura de la velocidad de giro del rotor para controlar la conexión del generador a las baterías solo cuando se alcanzan las revoluciones por minuto de generación. Por consiguiente, se simplifican los dispositivos de control electrónico.

2. Dado el diseño particular del generador de imanes permanentes, no se requiere emplear una transmisión de velocidad, puesto que su acoplamiento con el rotor es directo. De este modo se consigue generar a bajas velocidades de giro. Si bien es cierto que el empleo de una transmisión

de velocidad en un generador con alternador de auto permitía un aumento de dicha velocidad, también aumentaba el torque mecánico; además, se produce una pérdida de potencia en dependencia de la eficiencia de la transmisión.

3. Se logra una simplificación notable del equipo; esto se traduce en un mantenimiento menos complejo y una disminución en la probabilidad de falla de los componentes del equipo.

4. Teniendo en cuenta que los equipos mencionados son de gran aplicabilidad práctica tanto en la industria azucarera como en la industria en general, se propone la fabricación de dichas máquinas para usos industriales.

BibliografíaBARDELL, P. R. Materiales magnéticos en la industria eléctrica. Bilbao: Ediciones URMO, 1970.Essentials of Magnet Design. http://www.magnetsales.com/design_guide.html. Magnet Sales & Manufacturing Inc.HENDERSHOT, J. R. AND T. J. E. MILLER. Design of Brushless Permanent-Magnet Motors. New York: Magna Physics Div. Tridelta Industries Inc., Hilsboro, Ohio and Oxford University Press Inc., 1994.MILLER, T. J. E. Brushless Permanent-Magnet and Reluctance Motor Drives. Oxford: Oxford University Press, 1993.NASSAR S. A., I. BOLDEA AND L. E. UNNEWEHR. Permanent Magnet, Reluctance, and Self-Synchronous Motors. Florida: CRC Press Inc., 1993.Página WEB de Magnet Sales & Manufacturing Inc.: http://www.magnetsales.comREITZ, JOHN R. Fundamentos de la teoría electromagnética. Delaware: Addison-Wesley Iberoamericana, cuarta edición, 1996.WEAKLEY, ROBERT H. Design of permanent-magnet alternators. AIIE Transactions, Vol. 70, parte II, 1951.

Calentamiento de agua para uso hogareño (complementado con los sistemas convencionales)

Esquema:

El anterior esquema muestra la forma de implementar un calentador solar de agua intercalado entre el tanque de agua domiciliario y los sistemas más convencionales de calentamiento de la misma (termotanque, calefón)

Cálculos de rendimiento

(Fórmulas y datos extraído del libro “Energía solar” de Quadri Néstor)

Para calcular la superficie de paneles solares a colocar en una vivienda se debe utilizar la siguiente fórmula:

 

Dónde:

Cd: caudal diario de agua a calentar (l/día)

ts: temperatura de salida del agua del tanque (ºC)

te: temperatura de entrada del agua de la red al tanque (ºC)

It: surge de la radiación proyectada, por el sol por metro cuadrado, sobre la superficie inclinada del colector, en función de las horas de asoleamiento y la latitud correspondiente.

n: es el rendimiento del colector que es igual a

te : temperatura del agua de entrada (ºC)

ts: temperatura del agua de salida (ºC)

ta: temperatura del aire exterior

i: intensidad de radiación solar promedio sobre el área del colector (watt/metro cuadrado)

Para resolver el cálculo de la superficie de colectores necesarios se debe tener en cuenta que:

una persona normal consume 50 litros de agua caliente diarios, la temperatura a la cual se desea llegar es normalmente 50 ºC (mejor punto de equilibrio

entre temperatura y rendimiento), la temperatura del agua de entrada oscila entre 10 ºC y 15 ºC Para los cálculos prácticos el valor de n suele estimarse entre 0,5 ºC m²/W o 1 ºC m²/W

Es conveniente agregar siempre un 20% más de superficie de colector para igualar las pérdidas de calor que se producen en el acumulador y el circuito que transporta el agua.

Calentamiento de agua para piscinas

Aunque realizar un cálculo de este tipo es complicado se puede tener como referencia, que si se colocan tantos metros cuadrados de colector como el 50% de la superficie de la piscina, el agua de la misma incrementaría su temperatura en 8 ºC. Además se debe tener en cuenta que el sol incidirá directamente sobre ella y de noche se podría recubrir para reducir las pérdidas.

Precalentamiento de agua para usos industriales

Mediante una gran cantidad de colectores se puede lograr un precalentamiento de agua para usos industriales. Aunque en la industria se necesitan temperaturas más altas de las que puede brindar el colector, este precalentamiento que se le puede brindar, permitiría ahorrar energías convencionales.

Recordemos que: es más eficiente calentar grandes volúmenes de agua a temperaturas medias que calentar pequeños volúmenes de agua a altas temperaturas.

Calefacción de hogares

Mediante la conexión de la salida del acumulador a una serie de radiadores se puede lograr que el agua caliente circule a través de ellos dentro del hogar. La temperatura necesaria que debe tener el agua oscila entre los 40ºC a 60ºC

Por lo encontrado en las anteriores investigaciones y artículos podemos observar las ventajas y desventajas de cada una de estas alternativas las cuales expondré a continuación:

1. Generación de energía por foto celdasBeneficios : En nuestro entorno es muy productiva por encontrarnos en el ecuador región en la cual la

incidencia de sol es directa durante todo el año. Una sola inversión. Casi ningún mantenimiento. Desventajas: Alto costo de la inversión inicial. Solo genera energía durante una pequeña fracción del día. Si se encuentra en regiones aisladas necesita un sistema de baterías las cuales tiene que

ser más grandes que en un sistema eólico porque este puede generar energía durante más tiempo en dependencia de su ubicación.

2. Generación de energía eólica Beneficios: En dependencia de su ubicación y su altura puede generar energía durante buena parte

del tiempo. En la actualidad poseen de larga durabilidad y resistencia a los elementos porque muchas

de sus piezas se están fabricando con polímeros y metales no ferrosos.Desventajas: Al igual que el fotovoltaico su fabricación e instalación es costosa.

Requiere de mantenimiento constante porque posee piezas mecánicas en movimiento y algunos con grandes variadores de velocidad para poder alcanzar las 3600 RPM. Requerida por algunos sistema de generadores.

Es vulnerable a vientos huracanados. Es difícil encontrar este tipo de tecnología disponible al público para su utilización

3. Calentadores de agua por colectores. Beneficios: Muy bajo costo al momento de la instalación en comparación con las anteriores

tecnologías. poco o ningún mantenimiento. Larga vida útil.Desventajas: Solo produce calor. Este tiene poca utilización en la industria. Bajas temperaturas solo de uso domestico (calentar agua, irradiar calor para calentar

algún recinto).