comitÉ tÉcnico para energÍas renovables · 2020. 6. 12. · el presente material ha sido...

canacintra

PROGRAMA MODULAR DE FORMACIÓN PROFESIONAL ORIENTADO AL MEDIO AMBIENTE

COMITÉ TÉCNICO PARA ENERGÍAS RENOVABLES

MMAANNUUAALL DDEELL CCUURRSSOO--MMÓÓDDUULLOO:: IINNSSTTAALLAACCIIÓÓNN DDEE SSIISSTTEEMMAASS FFOOTTOOTTÉÉRRMMIICCOOSS

México, 2002

Instalación de Sistemas Fototérmicos

CANACINTRA-GTZ-HOPE 2

ÍNDICE Página Presentación 5 Instrucciones de uso del manual 6 Objetivo general del manual 7 Objetivos particulares del manual 7 Introducción 8 I. Fundamentos de solarimetría 11 1. 1 Comportamiento de la radiación solar 12

1.1.1 Los rayos solares 12 1.1.2 Movimientos de la Tierra 13 1.1.3 Factores climatológicos y geográficos 13

Actividad No. 1 14 1.2 Geometría solar 15

1.2.1 Concepto y aplicaciones 15 1.2.2 La ventana solar 15

Actividad No. 2 16 1.3 Medición de la radiación solar 16

1.3.1 Equipos de medición 16 1.3.2 Unidades y factores de conversión 17 1.3.3 Variables que afectan la medición 17 1.3.4 Valoración de la radiación solar 17 1.3.5 Procedimientos comunes de medición 17

Actividad No. 3 18 Autoevaluación 19

II. Colectores solares 20 2.1 Sistemas fototérmicos 21 2.1.1 Pasivos 21 2.1.2 Activos 21

2.2 Colectores planos 22 2.2.1 Características 22 2.2.2 Eficiencia y rendimiento 22 2.2.3 Aplicaciones 24 Actividad No. 4 24 2.3 Colectores evacuados 25

2.3.1 Características 26 2.3.2 Eficiencia y rendimiento 26 2.3.3 Aplicaciones 26 2.4 Colectores parabólicos 26

2.4.1 Características 27 2.4.2 Eficiencia y rendimiento 27 2.4.3 Aplicaciones 27 Actividad No. 5 28 Actividad No. 6 29 Autoevaluación 31



III. Componentes de un sistema fototérmico solar 32

3.1 Componentes comunes 33 3.1.1 Elementos captadores de radiación solar 33 3.1.2 Elementos aislantes 34 3.1.3 Conductos de fluidos 35 Actividad No. 7 36 3.1.4 Gabinetes y contenedores 36 3.1.5 Juntas y selladores 37 3.1.6 Elementos y métodos de fijación 38 3.1.7 Componentes opcionales 39 Actividad No. 8 39 3.2 Circulación del fluido en componentes comunes 40 3.2.1 La circulación del fluido 40 3.2.2 Factores condicionantes de la circulación de fluidos 42 3.2.3 Optimización de la circulación de fluidos 42 3.2.4 Distribución de flujos y presión 42 Actividad No. 9 42 Autoevaluación 44 IV. Conexión de componentes de un sistema fototérmico 45 4.1 Interconexión de colectores solares 46 4.1.1 Tipos de interconexión 46 4.1.2 Equipos y materiales de apoyo de la interconexión 46 4.1.3 Bombas 48 4.1.4 Medidores 49 Actividad No. 10 49 4.2 Conexión con el tanque de almacenamiento 50 4.3 Conexión de válvula anticongelante 52 4.4 Puesta en marcha de un sistema 52 4.4.1 Preoperación 52 4.4.2 Operación 52 4.4.3 Evaluación de la operación 53 Actividad No. 11 53 4.5 Mantenimiento de sistemas 55 4.5.1 Correctivo 55 4.5.2 Preventivo 55 Actividad No. 12 55 Autoevaluación 57



V. Variantes en la instalación de los sistemas fototérmicos 58 5.1 Principales variables 59 5.1.1 El factor inclinación 59 5.1.2 El factor orientación 59 Actividad No. 13 60 5.2 Tipos de interconexiones en situaciones particulares 60 5.2.1 En techos y azoteas 60 5.2.2 Fachadas 61 5.2.3 En pisos regulares e irregulares 61 Actividad No. 14 62 Autoevaluación 64 Glosario 65 Tablas de magnitudes, símbolos y unidades 69 Equivalencia aproximada entre unidades 70 Fuentes de información 71 Componentes comunes de 4 colectores solares planos 73 Estados de la república Mexicana con latitud, longitud y elevación 75 Irradiación global media en la república Mexicana 76 Temperaturas medias en diferentes ciudades de México 78 Diagrama de vapor de agua 79



PRESENTACIÓN El presente material ha sido desarrollado como parte de los trabajos del Comité Técnico para las Energías Renovables y el Programa Modular de Formación Profesional Orientado al Medio Ambiente que desarrolla la Cámara Nacional de la Industria de la Transformación (CANACINTRA) y la Cooperación Técnica Alemana (GTZ), con la finalidad de contar con un material base que dé inicio a las actividades de capacitación y formación de Instaladores de sistemas fototérmicos solares.



INSTRUCCIONES DE USO DEL MANUAL Este manual está constituido de 5 grandes secciones que integran los conocimientos y habilidades básicas para el perfil del instalador de sistemas fototérmicos. Cada sección representa una unidad temática, la que presenta los aspectos prácticos en forma de actividades a realizar inmediatamente después de la exposición de aspectos de carácter teórico.

El manual posee un total de 14 actividades prácticas que incluyen el nombre de la actividad, el objetivo a lograr con la misma con relación a las habilidades deseables en el participante, los elementos, equipos e instrumentos de apoyo, así como con los pasos a realizar o procedimiento con actividades y preguntas de reflexión que tienen la función de orientar en la discusión, cuyos productos son expuestos ante el plenario del grupo para retroalimentar a los demás participantes.

Al término de cada unidad temática, se incluye una autoevaluación, la cual contiene ítems especialmente elaborados para cada aspecto estudiado en tal unidad y que tiene la finalidad de orientar a los instructores en las preguntas necesarias que se deben realizar para determinar el grado de cumplimiento de los objetivos del taller.

Al finalizar todas las unidades, se propone un pequeño glosario técnico, así como de una tabla de símbolos y unidades y la principal bibliografía recomendada para saber más de forma autodidacta.

El manual, en su diseño presenta palabras clave que guían la autoevaluación y que sirven de apoyo a la experiencia del instructor. Asimismo, tales aspectos importantes son los que se retoman en el paquete de acetatos para la impartición del taller por parte de los instructores.

De igual modo, el diseño ha tratado de exponer dibujos, gráficas y esquemas que ilustran de forma más completa los elementos teóricos presentados.

OBJETIVO GENERAL DEL MANUAL El objetivo general de este manual, es el constituir un auxiliar en la proporción de fundamentos y prácticas dirigidas a la instalación, evaluación y mantenimiento de los sistemas existentes y más usualmente utilizados para el calentamiento solar del agua, mediante el conocimiento y aplicación de los aspectos clave tanto teóricos como metodológicos que permitan la adquisición de habilidades para tal fin.

OBJETIVOS PARTICULARES DEL MANUAL Proporcionar la base documental y didáctica del curso módulo de Instalación de Sistemas Fototérmicos.

Proporcionar la guía para la realización de los aspectos prácticos mediante actividades estructuradas.

Aportar un paquete didáctico para el instructor en su tarea de exponer los temas relativos a la instalación de Sistemas Fototérmicos.



INTRODUCCIÓN La producción, transformación, almacenamiento, transportación y consumo de los energéticos son factores con un impacto directo y probado en el medio ambiente. Sin embargo, el desarrollo económico y social requiere de una base energética y en la sociedad del consumo, la demanda energética ha venido en aumento en los últimos años.

Ahora nos enfrentamos a una posible crisis energética en el horizonte de tiempo corto, reflejada en el aumento de precio de los energéticos primarios y en la menor disponibilidad de los mismos. El problema real es cómo conseguir suficiente energía para el 100% de la humanidad con una distribución equitativa a bajo costo y con poco o nulo impacto ambiental.

La energía debe ser un componente del desarrollo sustentable para actuar sobre el ambiente. Se entiende el desarrollo como sustentable si satisface las necesidades del presente sin comprometer la capacidad de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades, manteniendo siempre un principio de equidad.

En el sentido anterior, de la segunda mitad de la década de los veinte a la mitad de la década de los setenta, la población mundial creció en un 100% y el producto mundial bruto se multiplicó por 6, y de igual manera el consumo de energía se incrementó 6 veces y para la última década del siglo XX (los noventa), el 80% de la energía producida en el mundo proviene de los hidrocarburos.

Característicamente, las decisiones de política energética que se han tomado en todo el mundo han partido de seis supuestos: que la demanda de combustibles fósiles (carbón, petróleo y gas natural) debe cubrirse con la oferta; que la demanda seguirá creciendo en el futuro previsible, porque los costes unitarios no aumentarán significativamente; que se puede considerar en la práctica que los combustibles tienen una disponibilidad ilimitada y se pueden sustituir uno por otro ilimitadamente; que siempre se descubrirán nuevas reservas; que el daño ambiental producido por su combustión puede mantenerse a niveles aceptables y, por último, que las nuevas tecnologías seguirán mejorando la eficiencia en el uso de los combustibles.

Se utilizan, incluso, las cifras comparadas de consumo per cápita de combustibles fósiles como indicadores de la prosperidad relativa. Así, el aumento de la demanda de combustibles y su cobertura por los productores y distribuidores del sector energético se interpreta como el reflejo de una mejora en el nivel de vida. Al mismo tiempo, los gobiernos han invertido fuertemente en las industrias energéticas, para garantizar que se cubra la demanda futura.

Cada vez queda más claro que los supuestos convencionales tienen graves defectos, y que las pautas actuales de consumo de combustibles tienen muchos efectos adversos y plantean cuestiones preocupantes sobre el futuro:

Las repercusiones sobre la calidad del medio ambiente de las industrias de extracción de combustibles y de generación de energía.

La cantidad de gases de efecto invernadero producidos por la generación de energía y se trata de regular mediante tratados como el de Kioto.

Los límites a la disponibilidad de combustibles fósiles y de uranio.

El derecho a las generaciones futuras a estos recursos.

La dependencia de las compras a países cuyos gobiernos son o pueden ser inestables.



Por otra parte, no hay duda de que la población mundial continuará incrementándose, duplicando posiblemente su tamaño actual, antes de estabilizarse; las necesidades de suelos cultivables y la explotación y utilización de los recursos naturales renovables aumentarán grandemente, debido a los requerimientos de los sistemas agroalimentarios y a que las necesidades de energía también aumentarán notoriamente. Es por esto fundamental tomar conciencia de que el deterioro del medio ambiente, sea por contaminación, por uso de tecnologías inadecuadas o por sobreexplotación, empobrece la base de los recursos naturales y disminuye la capacidad de respuesta del medio ambiente a las crecientes demandas de recursos. Se hace indispensable entonces, apresurar el desarrollo económico, instrumentar un uso racional del medio ambiente y de la explotación de los recursos naturales, apresurar la estabilización demográfica, con el fin de disminuir al máximo el deterioro y desperdicio de éstos y conservar el patrimonio ambiental.

Es en este sentido que las energías renovables adquieren importancia, ya que éstas son formas de energía que, a diferencia de las energías fósiles por ejemplo, no se agotan con su explotación: el Sol, el viento, el agua, etc., son sin lugar a dudas, las que mejor permiten conciliar el medio ambiente y el desarrollo sustentable.

Entre las anteriores, la energía solar, cobra cada día más importancia, ya que México está dotado en casi la totalidad de su extensión territorial de una buen aporte solar anual.

La energía que recibimos del Sol se puede dividir en dos tipos: energía térmica y energía luminosa -en calor y luz- que se pueden aprovechar directamente para calentar agua mediante colectores planos, y en electricidad mediante celdas fotovoltaicas, mejor conocidas como celdas solares.

A diferencia de las celdas antes mencionadas, las aplicaciones solares térmicas no producen electricidad (que además constituye la utilización más compleja y costosa de la energía solar) sino calor o frío. Éstas son muy comunes en la producción de agua caliente sanitaria y especialmente en la climatización.

Las aplicaciones térmicas se dividen en categorías, dependientes de su temperatura:

Temperatura baja: 50-80º C.

Para el calentamiento doméstico de agua, mediante colectores planos, los cuales consisten básicamente en una tubería por la que circula el fluido que recibe el calor de una superficie absorbente y todo esto se encuentra aislado térmicamente y con una cubierta transparente.

En la industria se puede utilizar en varias etapas para precalentamiento de agua.

En la industria agropecuaria también, para calentamiento de agua y para procesos de elaboración de productos lecheros, por ejemplo.

En secado de alimentos, granos y frutas.



Temperatura intermedia: 80-200º C.

Mediante tubos solares evacuados y concentradores parabólicos. Estos tienen muchas más aplicaciones industriales y de refrigeración por absorción, aire acondicionado y producción de energía eléctrica comercial.

Temperatura alta: hasta 2000º C.

Hornos solares pequeños en los que se pueden hasta fundir metales.

Planta de receptor central para la producción de energía eléctrica comercial.

Hornos solares grandes en los que se pueden fundir metales y disociar moléculas como la del agua y así producir hidrógeno, que es un combustible no contaminante y es una forma limpia de almacenar energía solar.

Los párrafos anteriores son sólo una muestra del gran alcance que tiene la aplicación de la energía solar en el mundo, razón por la cual se pretende desarrollar más a fondo estas aplicaciones descritas de forma muy sencilla.

Es por ello que este manual aborda más a profundidad las aplicaciones que tienen los sistemas fototérmicos solares, de entre éstos los planos, sus características y rentabilidad, su construcción y principales aplicaciones.



FUNDAMENTOS DE SOLARIMETRÍA

UNIDAD 1

OBJETIVO

Aplicar los métodos y herramientas para la medición de la radiación solar incidente en un lugar determinado y comprender la forma en que las condiciones ambientales influencian los resultados obtenidos.



1. BASES PRELIMINARES Para iniciar la planeación de un sistema de calentamiento solar del agua en algún lugar, es necesario realizar mediciones de la radiación proveniente de la energía solar, de la intensidad de la luz incidente y del calor que llega del Sol, en consideración de las variables que afectan las mediciones solares. Recibe el nombre de solarimetría, el conjunto de mediciones que pueden realizarse de la energía que llega del Sol en un lugar dado.

Para iniciar con las mediciones solarimétricas, es necesario conocer la forma en la que se comporta el Sol y las diferentes formas de energía que de él emanan.

1.1 Comportamiento de la radiación solar.

1.1.1 Los rayos solares. Cuando una persona observa los haces luminosos del Sol que inciden en la misma, siente dos tipos de manifestaciones, la primera y tal vez la más evidente, es la de deslumbramiento, por la luz que penetra su retina. Por otro lado, se siente calor, aumento de la temperatura, sin embargo, existen además de estas dos maneras en las que el Sol se expresa, otras formas de energía que provienen de él.

La radiación, es un fenómeno físico consistente en la producción de ondas electromagnéticas que poseen energía y que se mueven en el espacio hacia todas direcciones. La fuente emisora de estas ondas es el Sol, y es la tierra que las recibe al estar en su camino. De todos los rayos que se producen en el sol, el 47% son luminosos, el 46% son infrarrojos y el 7% son ultravioleta.

La característica que poseen estos rayos solares se observa en sus longitudes de onda, las cuales son diferentes y que determinan sus propiedades energéticas y destructivas, así pues los rayos infrarrojos tienen longitudes de onda largas y energía moderada, mientras que los rayos ultravioletas poseen longitudes de onda muy pequeñas y cargas energéticas altas, de ahí que actualmente existan muchos estudios para conocer sus efectos, así como de la cada vez mayor incidencia de los mismos en la tierra por falta de ozono en las capas atmosféricas.

Figura 1. La constante solar. Es la cantidad de energía que

se recibe por segundo del sol en un metro cuadrado.

Definición de la constante solar. 1,365

W/m2

La solarimetría es básica para la instalación de sistemas de calentamiento solar.

La longitud de onda es inversamente proporcional a su frecuencia.



En términos generales, la energía que llega del Sol, aún cuando se ha estimado que el 70% es absorbida por la Tierra, varía con relación a las diversas condiciones que se dan en ella. A pesar de ello, existe la constante solar (figura 1) que sería la cantidad de energía que incide en la en un segundo hora en un metro cuadrado de área transversal a la radiación.

1.1.2 Movimientos de la Tierra.

Los movimientos de rotación y translación de la tierra son un factor importante, ya que de ellos depende la lejanía o cercanía con el Sol, así como de la calidad y cantidad de los rayos solares determinados por la estación en la que se encuentra el planeta. Así el efecto de inversión térmica que se da en la Zona Metropolitana de la Ciudad de México se acentúa en la estación invernal por la falta de energía térmica proveniente del Sol que caliente por convección las capas de aire.

1.1.3 Factores climatológicos y geográficos.

Sin duda, factores relacionados con el clima, los meteoros presentes (lluvias, tornados, niebla y otros), así como la latitud y altitud, condicionan la cantidad de energía solar incidente en un lugar determinado y su relación con otros fenómenos ambientales contemporáneos, tales como el albedo, el efecto invernadero o la inversión térmica.

Figura 2. La geografía del planeta, determina la insolación que existe en él.

Ante las condiciones meteorológicas imperantes se distinguen, diferentes tipos de rayos, los solares directos, los difusos, los cenitales, los reflejados y los globales.

Es un hecho que es la energía que absorbe la Tierra la que delinea el ambiente, así como sus manifestaciones de carácter climático y meteorológico, tales como el ciclo del agua, la formación de vientos y corrientes, etc.

La insolación de un lugar depende básicamente de su situación geográfica.



No hay cambios en un arco de 20º Latitud

Figura 3. Angulo óptimo de inclinación del colector para un sistema fototérmico solar.

Objetivo. Realizar observaciones acerca de las condiciones climáticas y meteorológicas de la zona en la que se encuentra la sala solar o el lugar donde se encuentran los calentadores solares. Para ello, se realizarán los siguientes pasos:

1. Conformar un equipo de trabajo. 2. Salir de la sala de clases. 3. Dirigirse al sitio donde se encuentra un colector en funcionamiento. 4. Realizar observaciones acerca de las condiciones climáticas y

meteorológicas del lugar. 5. Desarrollar una discusión para contestar las preguntas de reflexión. 6. Presentar en plenaria los resultados logrados por los equipos.

Preguntas y actividades de reflexión: ¿Qué tipo de aspectos climatológicos influencian la captación de energía solar en el lugar? ¿Qué tipo de aspectos meteorológicos influencian la captación de energía solar en el lugar? Describa la forma en la que los aspectos anteriores influencian las mediciones solarimétricas y la captación de energía solar. Represente esquemáticamente dicha situación.

Actividad No. 1 Observar las condiciones climáticas



Tiempo de realización: 1.5 horas.



1.2 Geometría solar. 1.2.1 Concepto y aplicación. Cuando además de los factores antes mencionados, la orientación de un objeto, implica también diferentes grados de energía solar incidente, así que es muy importante considerar durante la instalación del sistema la posición del colector, se aplica el concepto de la “Geometría solar”, es decir considerar los límites prácticos de orientación de un colector, los cuales es posible que dependan del diseño de construcción, las sombras y el área geográfica.

En este punto, los movimientos del Sol, son muy importantes, éste sale por el este, atraviesa el cielo sur y se oculta más o menos por el oeste y más cercano o más lejano, dependiendo de la estación del año en la que se realice la observación. Los mapas solares son útiles para determinar los movimientos del Sol para cualquier día del año y para cualquier área geográfica.

1.2.2 La ventana solar. Es el área (imaginaria) a través de la cual puede llegar a los colectores la cantidad máxima de energía solar durante los días del año. Esta ventana se delimita en la bóveda transparente del cielo y en su centro está el sistema fototérmico situado en una casa. La línea superior de la ventana quedaría trazada por el curso que sigue el sol al principiar el verano y la línea inferior es el curso del sol en el invierno, y los lados serían determinados por la posición del sol, tres horas antes y tres horas después del medio día solar.

N O E S 15º 15º

Figura 4. Límites prácticos para la orientación de un colector. El término conocido como “sombra solar” es atribuido a la sombra que arrojan diferentes objetos sobre el colector a diferentes horas del día y en diferentes fechas.

En conclusión, la ventana solar y la sombra, son aspectos a considerar para la geometría solar de un sistema fototérmico y su ubicación final.

El término de Geometría solar es útil para comprender el papel que tienen la ubicación en la captación de energía solar.



Objetivo. Determinar las posibles ubicaciones de un colector, en consideración de la ventana solar y la sombra solar de un determinado lugar. Para ello, se realizarán los siguientes pasos:

1. Conformar un equipo de trabajo. 2. Salir de la sala de clases. 3. Dirigirse al lugar de estudio. 4. Determinar dos posibles ubicaciones donde podría estar un colector en

el lugar de estudio. 5. Desarrollar una discusión para contestar las preguntas de reflexión. 6. Presentar en plenaria los resultados logrados por los equipos.

Preguntas y actividades de reflexión: ¿Qué tipo de elementos del lugar determinan la ventana solar? ¿Qué tipo de elementos del lugar determinan la sombra solar? Describa la forma en la que los aspectos anteriores influencian las mediciones solarimétricas y la captación de energía solar. Represente esquemáticamente dicha situación.

Tiempo de realización: 1.5 horas. 1.3 Medición de la radiación solar. 1.3.1 Equipos de medición. Actualmente, existen diferentes equipos y sistemas de medición de la energía solar que van desde los muy sencillos como los termómetros de máximas y mínimas, hasta los sensores automáticos que envían señales a interfaces de software en computadoras adyacentes y elaboran registros y gráficos detallados por día y por temporada. 1.3.2 Unidades y factores de conversión. Sin duda, las principales unidades que se utilizarán para la instalación de sistemas fototérmicos son las del Sistema Internacional de Unidades, o SI (que se encuentran en el final del manual). Las unidades relativas al manejo de la energía y la potencia con frecuencia aparecen en otras unidades, tales como los BTU, las calorías y los Langleys. No obstante, la principal unidad manejada actualmente es el Joule (J).

Actividad No.2 Determinar la ventana y la sombra solar

Instrumentos sencillos como termómetros normales pueden ser muy útiles para medir.

El análisis dimensional y el uso de factores de conversión son usados en el diseño de sistemas solares.



Unidad inglesa Factor de conversión Unidad métrica

Pie/lb 1.356 Joule = N/m BTU 1055 Joule = N/m BTU 252 Calorías

BTU/pie2 0.271 Langleys BTU/hora 0.293 Watts Tabla 1. Unidades comunes en el manejo de Sistemas Fototérmicos.

1.3.3 Variables que afectan la medición. Tal y como se mencionó en los párrafos anteriores, algunas de las variables que afectan la medición son la zona geográfica donde se realiza la misma, la latitud, la altura sobre el nivel del mar, la estación del año, la hora y la calidad atmosférica (lo que está determinado por la contaminación en un día determinado), ya que éstas actuarán a modo de filtro o de pantalla solar, reduciendo la radiación solar a niveles bajos de efectividad.

1.3.4 Valoración de la radiación solar. En términos generales, la cantidad de energía recibida por la capa superior de la atmósfera equivale a 1,160,000 calorías por metro cuadrado-hora, es decir 2 calorías por minuto y centímetro cuadrado o 1.7 x 10 14 k W y varía sólo en un 3.3 % conforme de aleja del Sol durante el año.

1.3.5 Procedimientos comunes de medición. Lo más común es determinar indirectamente la energía que absorbe un fluido o un cuerpo y que se manifiesta en aumento de la temperatura del mismo. Para ello, se requerirá sólo de termómetros.

Figura 5. Software para las mediciones solarimétricas con sensores.

Sólo el 70% de la radiación que llega del espacio en forma de radiación directa y radiación difusa.



Objetivo. Efectuar mediciones sencillas de la radiación solar captada por diferentes objetos expuestos a la misma. Se cuenta con los siguientes elementos: Termómetro de máximas y mínimas. Termómetro normal de 0 a 50º C. Termómetro digital. Sensor captador de la radiación solar. Corte de caucho sintético expuesto a la radiación solar. Contenedor con agua expuesta a la radiación solar. Corte de tubo de cobre expuesto a la radiación solar Vidrio expuesto a la radiación solar. Para ello, se realizarán los siguientes pasos:

1. Conformar un equipo de trabajo. 2. Salir de la sala de clases. 3. Dirigirse al lugar de estudio. 4. Medir la temperatura de los materiales expuestos con los equipos de

medición a diferentes intervalos de tiempo. 5. Realizar cálculos de la radiación solar captada por cada elemento. 6. Desarrollar una discusión para contestar las preguntas de reflexión. 7. Presentar en plenaria los resultados logrados por los equipos.

Preguntas y actividades de reflexión: ¿Cómo fue el uso de los equipos de medición? ¿Qué problemas existieron para efectuar las mediciones? ¿Qué tipo de cálculos se realizan para obtener datos específicos de la radiación solar captada por un medio o que se encuentra en el ambiente? ¿Cómo son interpretados los datos resultado de la medición? Presente la lógica de los cálculos realizados. ¿Qué tipo de equipos y materiales son adecuados para la realización de mediciones solarimétricas?


Actividad No.3 Midiendo la radiación solar



Autoevaluación de la unidad.

Parte I. Opción múltiple. Instrucciones. Elige la respuesta correcta de entre las posibles que se ubican en la línea inmediata al enunciado propuesto. 1. La radiación es un fenómeno de tipo.

a) Físico b) Químico c) Biológico 2. Tipo de energía que provienen del Sol.

a) Térmica b) Radiante c) Ambas 3. Las lluvias, niebla, tormentas, etc. son factores que afectan la captación de energía solar y son de tipo.

a) Geográficos b) Climatológicos c) Ninguno 4. Es un área imaginaria a través de la cual puede llegar a los colectores la cantidad máxima de energía solar durante los días del año.

a) Ventana solar b) Sombra solar c) Viento solar 5. Unidad de energía térmica necesaria para elevar la temperatura de un gramo de agua en un grado centígrado.

a) Joule b) Caloría c) Watt subtotal: 5 puntos.

Parte II. Capacidad de síntesis. Instrucciones. Elabore un esquema ilustrativo de los principales pasos que se deben realizar para obtener buenas mediciones solares.



Subtotal 5 puntos. Total: 10 puntos.

COLECTORES SOLARES

UNIDAD 2

OBJETIVO

Comparar los diversos tipos de colectores solares existentes, sus características, su eficiencia, rentabilidad, fines y aplicaciones, con el propósito de seleccionar el mejor colector para cada aplicación determinada.



2.1 Sistemas fototérmicos. Son los sistemas que transforman la energía del Sol en calor útil para las actividades del hombre. Estos se dividen en sistemas pasivos y activos.

2.1.1 Pasivos. Estos sistemas son poco costosos, no requieren mantenimiento y duran relativamente todo el tiempo, sin embargo, son poco eficientes, ya que poseen poca capacidad de almacenamiento o autocontrol. Entre éstos se encuentran el techo almacén térmico, la ganancia directa y la malla convectiva. 2.1.2 Activos. Son más costosos que los anteriores, puesto que requieren equipo e instalación más complejo y especial que el anterior, además de mantenimiento relativamente frecuente. No obstante, tienen mayor vida útil, mejores diseños y calidad, permitiendo el almacenamiento de energía y la adición de controles automáticos. Algunos de éstos son los colectores planos, los evacuados y los concentradores.

Tipo de sistema

Elementos

Ganancia directa. Pared Trombe. Espacio solar agregado. Techo almacén térmico.

Pasivos. Malla convectiva.

Colectores planos. Colectores tubulares. Colectores concentradores.

Estacionarios Estanques solares.

Curvatura simple de un eje de seguimiento.

Distribuidos

Curvatura compuesta de dos ejes de seguimiento.

Activos

Seguidores del Sol.

Torre central

Tabla 2. Elementos de los sistemas termodinámicos para el aprovechamiento directo de la energía solar.

Los sistemas fototérmicos más eficientes son activos o dinámicos.



2.2 Colectores planos. Estos son de los más utilizados para aplicaciones domésticas e industriales exitosas y son llamados así debido a que presentan plana la superficie de absorción. Se clasifican en relación al fluido de transferencia que usan con ellos, por lo que existen los de medio líquido y de medio aire (gaseoso). 2.2.1 Características. De forma general, estos son de montaje sencillo, funcionamiento y operación muy elemental y con la característica de ser modulares complementarios, lo que permite su ampliación para cubrir la superficie que sea necesaria a relativamente bajo costo y accesibilidad. Del mismo modo, los componentes con que se fabrican son muy diversos, de rendimientos térmicos variables, pero fáciles de conseguir. Sin embargo y no obstante que no requiere de grandes tecnologías para su instalación y orientación, permiten cualquier adiciones de dispositivos tecnológicos, superficies reflectoras y cualesquier elemento adicional que aumente su eficiencia. Por ejemplo, para el caso de los sistemas solares de medio líquido existen los que incluyen sistemas de serpentín, los de venas embutidas, los de tubos de calor y los combinados o mixtos, que pueden ser usados con líquido o gas que fluyen a través de colectores solares planos metálicos o de cama de caucho.

Figura 6. Ejemplo de colector solar plano.

2.2.2 Eficiencia y rendimiento.

Estos colectores térmicos no alcanzan el 100% de eficiencia ya que aproximadamente sólo el 60% de la radiación que incide en el cristal logra pasar al fluido interior de los tubos de la placa. No obstante, los sistemas fototérmicos solares tienen un rendimiento medio bajo, generando temperaturas inferiores a los 100 ºC, pero aportando el suministro calórico útil para las necesidades domésticas de viviendas o de centros deportivos.

Los colectores planos pueden ser cerrados o abiertos como sistemas.



Sin embargo y aún a pesar de que el rendimiento de estos colectores va del 30% al 70%, éste puede aumentar mediante el uso de buenos aislamientos térmicos, cubiertas de cristal dobles o triples y demás adiciones necesarias. Requieren de un mantenimiento mínimo a lo largo de su vida útil, que puede ser de 20 a 25 años o más, si ha sido correctamente diseñado y construido. La eficiencia térmica (o rendimiento) de un colector plano (que se mide como la razón entre la energía útil y la energía disponible), se define a través de la siguiente fórmula: Energía captada X 100= % de eficiencia del colector. Energía disponible Es importante considerar las circunstancias que pueden influir en el rendimiento real de la capacidad receptora de las placas solares, como las de tipo climático o meteorológico de tipo imprevisto o de las relativas a malos diseños o sobrevaloraciones del comportamiento del modelo. Del mismo modo, las fugas de calor o el estancamiento del fluido en los elementos componentes del colector. p ---- (mm H2O/m) l 10

8 30°C

6

50°C 4 70°C

2

2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

Q (Litro/min) Figura 7. Ejemplo de una curva de eficiencia de un colector plano que demuestra las pérdidas de carga de los absorbedores de caucho para calentamiento de agua

de alberca a distintos valores de la temperatura del agua. p: Pérdida de carga en milímetros de columna de agua.

l: Longitud del absorbedor (m). p/l: Pérdida de carga por unidad de longitud del absorbedor.

Q: Caudal de agua que circula en el absorbedor.

El mantenimiento de los sistemas fototérmicos planos es vital para su buen funcionamiento.



2.2.3 Aplicaciones. Como se ha mencionado, las aplicaciones de los colectores solares planos son amplias y van desde la proporción de agua solar con fines domésticos para todo tipo de viviendas, para empresas y sus requerimientos de agua de lavado, baños y cocina, para albercas de todo tipo, para calefacción o refrigeración, proporción baja de vapor, climatización de invernaderos.

Figura 8. Ejemplo de aplicación de colectores solares planos.

Los sistemas fototérmicos solares planos son de los más ampliamente utilizados con fines domésticos.



Objetivo. Analizar la eficiencia en el funcionamiento de los diferentes tipos de colectores solares planos, sus posibles aplicaciones y los factores que afectan el mismo. Se cuenta con los siguientes elementos: Gráficas de las curvas de rendimiento de diferentes tipos de colectores solares planos. Especificaciones de cada colector solar plano analizado. Para ello, se realizarán los siguientes pasos: Parte I.

1. Conformar un equipo de trabajo. 2. Obtener las especificaciones y curva de rendimiento de un colector

solar plano. 3. Desarrollar una discusión para contestar las preguntas de reflexión. 4. Presentar en plenaria los resultados logrados por los equipos.

Preguntas y actividades de reflexión: ¿Qué tipo de aplicaciones tiene el colector solar de acuerdo con su curva de rendimiento? ¿De qué tipo de materiales está construido el colector solar plano? ¿Qué tipo de factores pueden afectar el rendimiento de tal colector? Represente esquemáticamente dicha afectación. Parte II.

1. Conformar un nuevo equipo de trabajo. 2. Obtener la gráfica de la curva de rendimiento de los calentadores de la sala

solar. 3. Observar las características de los colectores solares planos de la sala

solar. 4. Desarrollar una discusión para contestar las preguntas de reflexión. 5. Presentar en plenaria los resultados obtenidos en equipo.

Preguntas y actividades de reflexión: ¿A cuál colector corresponde cada gráfico proporcionado? ¿Cuáles son sus especificaciones? ¿Qué tipo de factores pueden afectar el rendimiento de tal colector?

Actividad No.4 Trabajando con colectores solares planos



Tiempo de realización: 2 horas.



2.3 Colectores evacuados Se conocen como colectores de “tubos evacuados” porque con el objeto de disminuir las pérdidas de calor, se ha hecho el vacío entre el tubo absorbedor y la cubierta transparente. Se asemejan a una lámpara tubular, un termo o un bulbo de los que usaban las antiguas televisiones.

2.3.1 Características. Este es un tubo de vidrio que se encuentra al vacío como aislador (para evitar la pérdida de calor) en contra de la meteorización provocada por la exposición al ambiente. Al igual que los colectores planos, éste utiliza tanto aire como líquido para transferir calor o bien sólo aire o sólo gas. El colector es parecido a un termo invertido y colocado sobre un tubo en forma de herradura y lleno de líquido. El recipiente de vidrio es de doble pared y posee una capa absorbedora en sus superficies interiores. La radiación solar atraviesa el vidrio exterior y cae sobre la capa, calentando el aire que contiene el recipiente. A su vez, el aire caliente eleva la temperatura del líquido que está en el tubo. El extremo del recipiente del vacío desemboca en un receptor aislado que contiene el múltiple colector. Vidrio exterior Alto vacío Salida Receptor Entrada Aire Vidrio interior Superficie selectiva Conducto de circulación

Figura 9. Ejemplo de colector de tubo evacuado. 2.3.2 Eficiencia y rendimiento. Es bastante eficiente y rentable, existiendo diseños para recoger eficientemente la radiación directa como la difusa, elevando la temperatura de los fluidos muy alto, no ofreciendo bajas temperaturas. 2.3.3 Aplicaciones. Es útil para procesos industriales que requieren agua de altas temperaturas o vapor. Del mismo modo para operar enfriadores de absorción en los sistemas de refrigeración residencial y comercial.

Los tubos evacuados son muy útiles para obtener temperaturas altas de fluido.



2.4 Colectores parabólicos. Estos tienen más nombre, tales como concentradores, de enfoque o seguidores y tienen el principio de concentrar los rayos solares en una estructura reflejante curva (parabólica) que puede ser de acero inoxidable, metal cromado, espejo u otro material capaz de hacer labor de concentración de energía a un punto captador único. Este es el fundamento de muchas estufas solares. 2.4.1 Características. Son colectores que admiten diferentes tipos de adiciones tecnológicas para elevar su eficiencia ya que siguen al Sol durante su declinación, es decir que captan energía en muchas direcciones y orientaciones, tienen un elevado poder calorífico, pero son en general poco prácticos, costosos comparados con los concentradores del tipo parabólico compuesto. Concentración Superficie reflejante

Figura 10. Principio de funcionamiento de los colectores concentradores. 2.4.2 Eficiencia y rendimiento. Los diseños que se tienen pueden alcanzar hasta 4,000° C, siendo por lo tanto muy eficientes, sin embargo, su costo y su complejidad reducen su rentabilidad. 2.4.3 Aplicaciones. Permite captar energía a temperaturas elevadas para refrigeración y para aporte de agua caliente para fines industriales. Sin embargo, ecotecnologías simples como las estufas solares, están basadas en este principio de funcionamiento.

Se pueden dividir en concentradores parabólicos y concentradores lineales.

Algunas industrias los usan en la actualidad.



Figura 11. Ejemplo de aplicación ecotecnológica.

Con los anteriores aspectos se ha confeccionado la siguiente tabla donde se comparan los tres tipos de colectores presentados.

Tipo de colector

Características Eficiencia Aplicaciones

Plano Sistemas modulares de corte plano, constituidos por un caja con una superficie absorbedora, aislantes y ductos de circulación.

Poco eficientes, pero con cada vez modelos de mejores rendimientos y aplicaciones de altas temperaturas. Sin cristal pueden alcanzar de los 50 a los 60 ºC. Con cristal sencillo alcanzan temperaturas menores a los 100 ºC. Con doble cristal de los 135 a los 140 ºC. Triple cristal a los 180 – 190 ºC.

Domésticas. Calentamiento albercas. Calefacción y climatización. Cada vez más aplicaciones industriales.

Evacuado. Tubos al vacío con capa absorbedora interna y medio aire como fluido de calentamiento.

Eficientes. Alcanzan temperaturas que van de los 80 a los 200 °C.

Industriales.

Concentrador Constituidos por superficies reflejantes que concentran la energía.

Eficientes en determinadas circunstancias. Llegan a alcanzar de los 200 a los 4000°C

Domésticas. Industriales. Calefacción y climatización.

Tabla 3. Comparación entre los principales aspectos de los colectores solares.



Objetivo. Analizar la eficiencia en el funcionamiento de colectores solares evacuados y concentradores, sus posibles aplicaciones y los factores que influencian dicho funcionamiento. Se cuenta con los siguientes elementos: Gráficas de las curvas de rendimiento de los colectores evacuados y los concentradores. Especificaciones de cada colector solar analizado. Para ello, se realizarán los siguientes pasos:

1. Conformar un equipo de trabajo. 2. Obtener las especificaciones y curva de rendimiento de los colectores

solares evacuados y concentradores. 3. Desarrollar una discusión para contestar las preguntas de reflexión. 4. Presentar en plenaria los resultados logrados por los equipos.

Preguntas y actividades de reflexión: ¿Qué tipo de aplicaciones tienen los colectores solares de acuerdo con su curva de rendimiento? ¿De qué tipo de materiales está construido un colector solar evacuado? ¿De qué tipo de materiales está construido el colector solar concentrador? ¿Qué tipo de factores pueden afectar el rendimiento de tales colectores? Represente esquemáticamente dicha afectación.


Actividad No.5 Trabajando con otros colectores solares



Objetivo. Seleccionar con base en criterios de desempeño, calidad y precio, colectores solares para aplicaciones determinadas. Se cuenta con los siguientes elementos: Gráficas de las curvas de rendimiento de colectores solares planos, tubulares y concentradores. Especificaciones relativas a precio y calidad de los materiales. Situaciones dadas que requieren aplicaciones a modo de estudio de caso. Para ello, se realizarán los siguientes pasos:

1. Conformar un equipo de trabajo. 2. Obtener las especificaciones relativas a precio, calidad de los

materiales y curva de rendimiento de los colectores. 3. Analizar las situaciones dadas. 4. Desarrollar una discusión para contestar las preguntas de reflexión. 5. Presentar en plenaria los resultados logrados por los equipos.

Preguntas y actividades de reflexión: ¿Qué tipo de colector conviene a cada situación presentada? ¿Cómo afecta el factor precio en la toma de decisión? ¿Qué tipo de influencia tiene la calidad del colector final en la toma de decisión? ¿Cómo participó el rendimiento de cada calentador para las situaciones dadas? Realice un esquema de asociación de las ideas (mapa mental) de precio, calidad y rendimiento con la de selección del colector solar para aplicaciones dadas.


Actividad No.6 Selección de colectores y aplicaciones




Parte I. Capacidad de síntesis en una matriz de interacción.

Instrucciones. Complemente los cuadros que a continuación se presentan con información útil.

Colector Plano Evacuado Concentrador Características

Eficiencia y rendimiento

Aplicaciones

Subtotal: 5 puntos.

Parte II. Interpretación. Instrucciones. Realice la interpretación de la curva de rendimiento y escriba sus conclusiones de su análisis en base a preguntas como ¿a qué tipo de colector corresponde?, ¿las horas son en noche o día?, ¿aplicación...?

Temp. (°C) 90 80 70 60 50 40 30 20 10

5 10 15 20 25 30 Tiempo en horas



Subtotal: 5 puntos. Total: 10 puntos.

COMPONENTES DE UN SISTEMA FOTOTÉRMICO SOLAR

UNIDAD 3

OBJETIVO

Ensamblar los componentes de los sistemas fototérmicos solares, identificando las aplicaciones y los circuitos que el fluido puede realizar de acuerdo con las condiciones de operación.



3.1 Componentes comunes. A continuación se mostrarán los principales componentes, así como su principal función y utilidad para los sistemas. Del mismo modo y aunque bueno comentar acerca de los diferentes tipos de colectores, cabe destacar que se hablará en su mayoría de los colectores solares de tipo plano.

3.1.1 Elementos captadores de radiación solar. Estos son sin duda de los principales elementos del sistema, ya que sin ellos, el sistema carece de sentido, puesto que son los que por sus propiedades proporcionan la característica de captar la energía solar térmica. Se hablará de dos elementos, las capas de absorción y las placas de absorción. En un colector plano, la placa de absorción es la responsable de recoger la energía térmica. Es frecuente que sea de color oscuro o negro, ya que así aumenta su capacidad de absorción sin reflejarla.

Figura 12. Placa de absorción en color oscuro. Cabe destacar que los términos capa absorbente y placa de absorción, pueden ser considerados como elementos diferentes, ya que la capa la constituyen óxidos metálicos selectivos o pinturas negras no selectivas, mientras que la placa absorbente es un metal con buena capacidad de captación y conducción del calor, tales como cobre, aluminio, acero inoxidable o al carbón. En algunos casos se aplica un método electroquímico para dar el negro de cromo que tiene un gran poder receptivo sin mostrar grandes efectos con el paso del tiempo. Sin embargo, es altamente contaminante y tóxico para las personas que lo manipulan. En algunos modelos esta placa absorbente puede ser de caucho sintético (por ejemplo los que se usan para calentar el agua del alberca).

La capa de absorción es mejor si es de substancias obscuras y rugosas que capten la mayor cantidad de energía y emitan la menor.



En los colectores de tubos evacuados, la superficie captadora de la energía solar es selectiva de carácter metálico y se encuentra protegida por un vidrio interior. En los colectores concentradores la superficie de absorción es muy reducida y su función es recibir la energía concentrada mediante espejos o lentes.

3.1.2 Elementos aislantes. Desde luego que algo muy importante durante la operación del sistema será evitar pérdidas de calor, lo que se logra mediante el uso de elementos aisladores, los cuales tienen la función de proporcionar máxima eficiencia del colector. El aislamiento debe darse por detrás y por los lados mediante el uso de alguna de los siguientes materiales recomendados para aislar:

• Fibra mineral • Fibra cerámica. • Espuma de vidrio o termoplástico. • Fibra de vidrio.

También es recomendable usar virutas de madera, el corcho natural en pliego o granulado. Uno muy recomendado por los expertos es la fibra de vidrio para alta temperatura, que casi no tiene aglutinante y que se vende en láminas y con diferentes densidades. Para seleccionar bien el aislante se deberá consultar el valor de su conductividad térmica. Mientras más bajo sea su valor, mejor aislante es el material. Un buen aislante debe soportar altas temperaturas constantes o en ciclos sin deterioro de su estructura física y química, así como con una muy baja conductancia térmica y sin mucha capacidad higroscópica (es decir que no absorba humedad).

1.- Marco de aluminio anodizado.

2.- Cubierta de vidrio templado.

3.- Placa absorbedora.

4.- Cabezales de alimentación de agua.

5.- Aislante, usualmente poliestireno.

6.- Caja del colector,

Figura 13. Elementos constitutivos, aislante entre ellos.

Actualmente se investiga a fondo sobre nuevos elementos aislantes.

Ahora pueden adquirirse buenos aislantes en el mercado y de bajo costo, como el poliuretano.



En los tubos evacuados es el vacío el medio aislante (lo que le brinda una gran eficiencia) y en los concentradores la superficie aislante es parecida a la de los colectores planos para ciertos casos de colectores concentradores.

3.1.3 Conductos de fluidos. Los conductos de fluido que dan lugar al circuito, están ligados muy estrechamente a la placa de absorción, ya que son tubos metálicos, de caucho o plástico, integrados y espaciados en la placa antes mencionada. Los conductos se encargan de llevar el calor hasta el acumulador o al lugar de destino. Frecuentemente es un ducto (tubo) de mediano calibre (o pequeño) dependiendo del volumen de líquido necesario, construido en material buen conductor térmico y reacio a la corrosión. Los ductos antes mencionados recorren varias veces la superficie de absorción de forma longitudinal o transversal. Existen por lo menos 7 diferentes tipos de configuración de los ductos muy utilizadas, siendo una de la más recomendada el tubo en cinta para formar un serpentín.

En los tubos evacuados, existen un conducto que se encuentra aislado y protegido.

Figura 14. Conducto de fluido de tubo en cinta.

Figura 15. Conducto de fluido continuo.

Uno de los materiales más comúnmente utilizados son el cobre y el aluminio..



Objetivo. Identificar en diferentes tipos de colectores solares, los componentes imprescindibles. Se cuenta con los siguientes elementos: Diferentes tipos de colectores solares planos y tubulares. Corte ejemplo de un colector solar plano. Ejemplo de materiales de construcción de diferentes tipos de colectores. Para ello, se realizarán los siguientes pasos:

1. Conformar un equipo de trabajo. 2. Analizar los materiales, cortes y colectores solares de la sala solar. 3. Desarrollar una discusión para contestar las preguntas de reflexión. 4. Presentar en plenaria los resultados logrados por los equipos.

Preguntas y actividades de reflexión: ¿Qué tipo de elementos captadores de la energía solar existe en cada colector de la sala solar? ¿Qué tipo de elementos aislantes existe en cada colector de la sala solar? ¿Qué tipo de ductos de fluido existe en cada colector de la sala solar? ¿Cuál tipo de calentador es más costoso y de mayor calidad y por qué? ¿Para qué tipo de aplicaciones son los colectores de la sala solar? Realice un esquema de la forma en la que se da la captación de la radiación solar en los colectores de la sala solar.


3.1.4 Gabinetes y contenedores. De manera general se conoce como caja o carcasa del colector y es el lugar donde se integran los diferentes elementos que contendrán los elementos absorbedores, los conductos y circuitos debidamente aislados. En los colectores planos, tiene forma rectangular y se compone de cuatro paredes laterales que constituyen el bastidor (este determina la longitud, anchura y grosor de la placa), y de una lámina trasera que cierra una cara del rectángulo llamado fondo.

Actividad No.7 Identificando componentes básicos



El gabinete así formado tiene tres funciones:

• Constituye un recipiente hermético para la placa de absorción y los aisladores.

• Permite fijar con firmeza el módulo colector a la estructura (el edificio). • Es un mecanismo de apoyo, hermético y seguro para la cubierta.

Sin embargo, existen colectores solares planos, que tal vez sólo requieran de un fondo que de toda una caja, tal es el caso de los colectores para el calentamiento de albercas. Los materiales para la fabricación de las cajas, varía, pero es posible utilizar materiales que sean adecuados en consideración de una exposición permanente a las inclemencias del tiempo y por lo tanto a los problemas de la corrosión.

Algunos materiales recomendados son: • Aluminio. • Lámina galvanizada. • Fibra de vidrio laminada. • Termoplásticos de alta temperatura. • Madera. • Ferrocemento.

Figura 16. El gabinete más común de los colectores solares, “la caja” Es importante conocer las características de los materiales al momento de decidir los materiales con los cuales hacer las cajas para una mayor eficiencia de los mismos y evitar problemas con el ensamble de las mismas.

3.1.5 Juntas y selladores. Es muy importante contar con elementos que nos permitan evitar la penetración de humedad, polvo, insectos, etc., al colector, así como de la separación de la cubierta o cubiertas del bastidor o del fondo. Esto se logra utilizando adecuados métodos de sellado y con el apoyo de juntas adecuadas. Se recomiendan usar selladores y juntas que cumplan con las siguientes características:

El uso de cajas en los sistemas fototérmicos es más común para aplicaciones domésticas.

Gran parte de los problemas en los sistemas es la penetración de polvo, humedad e insectos.



• Resistentes a la radiación UV con el paso del tiempo. • Resistir los efectos de la meteorización en el tiempo. • No endurecerse ni volverse quebradizos. • Con buen poder adhesivo a cualquier superficie. • Soportar ciclos de alta y baja temperatura. • Alargarse y contraerse en forma suficiente para soportar las dilataciones y

contracciones sin ser destruidos.

3.1.6 Elementos y métodos de fijación. Otra parte muy importante es sin duda, la fijación de los colectores solares en los lugares adecuados, para lo cual se utilizan diferentes formas y métodos, entre los cuales se encuentran:

• Escuadras de anclaje al piso. • Anclaje directo del colector al piso (cuando tiene la inclinación adecuada). • Montículo de anclaje, elaborados con tierra.

La fijación puede darse de forma lateral, frontal y vertical.

Figura 17. Métodos de fijación de un colector comercial.

El uso de anclas de cemento es importante para evitar movimientos y cambios de orientación por presión mecánica.



3.1.7 Componentes opcionales.

Regularmente, la caja del panel solar carece de cubierta superior, eso es un componente opcional que regularmente es una placa protectora o cubierta transparente, que tiene la misión de permitir el paso de los rayos luminosos solares y no los deja salir (efecto invernadero) aumentando la temperatura interior y eficientando el proceso de calentamiento. Es frecuente la utilización del vidrio, pero ahora se utilizan materiales más baratos y resistentes, tales como el policarbonato, metacrilato, el cloruro de polivinilo, etc.

Figura 18. Colector solar plano con cubierta de vidrio.

Además de los componentes anteriores, también los implementos y dispositivos tecnológicos que puedan integrarse al colector son útiles si aumentan su eficacia sin detrimento de su rentabilidad. Termostatos, equipos que proporcionan movimiento al colector y cubiertas automáticas y fotosensibles son algunos ejemplos. En la parte final del manual se encuentra una tabla donde se muestra la comparación de los elementos de 4 colectores planos ¿puede observar sus diferencias?

La adición de cubiertas a los sistemas es una estrategia para aumentar su eficiencia.



Objetivo. Identificar en diferentes tipos de colectores solares otros componentes básicos, así como de otros considerados opcionales. Se cuenta con los siguientes elementos: Diferentes tipos de colectores solares planos y evacuados. Corte ejemplo de un colector solar plano. Ejemplo de materiales de construcción de diferentes tipos de colectores. Para ello, se realizarán los siguientes pasos:

1. Conformar un equipo de trabajo. 2. Analizar los materiales, cortes y colectores solares de la sala solar. 3. Desarrollar una discusión para contestar las preguntas de reflexión. 4. Presentar en plenaria los resultados logrados por los equipos.

Preguntas y actividades de reflexión: ¿Qué tipo de gabinetes o contenedores existen en cada colector de la sala solar? ¿Qué tipo de juntas y selladores existen en cada colector de la sala solar? ¿Qué tipo de elementos de fijación posee cada colector de la sala solar y cómo fue el método para fijarlo? ¿Qué tipo de elementos opcionales posee cada colector de la sala solar? ¿Cuál tipo de los anteriores elementos es más costoso y de mayor calidad y por qué? Realice un esquema de la forma en la que participa el gabinete y los elementos opcionales para una mejor captación de la radiación solar en los colectores de la sala solar.

Tiempo de realización: 1.5 horas. 3.2 Circulación de fluido en componentes comunes. 3.2.1 La circulación del fluido. Ésta debe ser la que permite que el colector cumpla con su función, que es la de permitir que un líquido caliente o aire caliente sean conducidos hasta el lugar donde tendrán su uso primordial: el calentamiento de otros fluidos o la calefacción de interiores.

Actividad No.8 Identificando componentes básicos y opcionales

El circuito del colector se concibe como el sistema que posee los elementos necesarios para recoger el calor, tales como el colector, los tubos, bombas, tanques, válvulas, etc.



De manera general, la circulación del fluido en el sistema fototérmico se puede dar usando el poder que proporcionan las bombas de presión, lo que desde un punto de vista es más complejo y caro en función del gasto que significan las mismas. Sin embargo, el principio clásico (además del que tiene que ver con el efecto invernadero) con el cual se logra la circulación es con el principio de termosifón. El principio funciona de la siguiente manera, cuando se calienta un líquido (agua por lo general), el líquido que se encuentra en la parte baja aumenta su temperatura, sube por convección a la superficie, intercambiándose con las capas o estratos más fríos que tienden a ocupar ahora los espacios cercanos al fondo, donde se inicia el aumento de temperatura y repetir el fenómeno cíclicamente, aportando dinamismo al sistema (que es lo que observamos al hervir el agua).

Este principio es aprovechado por el colector solar si conectamos la salida de agua del colector a la parte alta del tanque de almacenamiento y la entrada de agua del colector en la parte baja del tanque de almacenamiento. Así, el agua calentada por energía solar subirá hasta la superficie del agua en el tanque de almacenamiento y el agua fría de la parte baja del tanque de almacenamiento bajará al colector donde será calentada repitiéndose el ciclo hasta que se caliente el agua. El proceso de circulación en el calentador es muy sencillo, al principio el agua de alimentación llena todo el sistema, conforme el agua se va calentado en el colector, ésta va fluyendo hacia el tanque de almacenamiento de agua caliente y a su vez, del fondo de este mismo baja el agua fría que se introduce al colector. Cuando se requiere de agua caliente, ésta sale por la parte superior del tanque de almacenamiento, ya que el agua caliente se encuentra siempre en la parte más alta. Sin embargo, cuando por razones de carácter de consumo, de población dirigida, de diseño o de apoyos financieros, es muy útil contar con el apoyo de un buen sistema de bombas, las que se colocan en el sistema con la finalidad de forzar la circulación y llevar el agua caliente al tanque de almacenamiento.

Figura 19. La circulación del fluido y el circuito.



3.2.2 Factores condicionantes de la circulación de fluidos.

De entre los principales problemas que limitan la circulación de fluidos, se encuentran, las caídas de presión, las pérdidas de carga por fricción en el bombeo, la inadecuada distribución de flujos y la inadecuada adquisición de equipo de bombeo, malos diseños y errores de construcción de los colectores o de sus elementos protectores, aislantes, selladores, etc. 3.2.3 Optimización de la circulación de fluidos. Es necesario contar con especificaciones claras de la construcción del calentador, así como de los materiales y equipos empleados, aplicar buenos criterios para la selección y uso de las bombas, sus juntas y conexiones, se debe verificar que todos los elementos de cada colector, individual o en serie, están debidamente conectados y ensamblados. Se debe determinar el gasto del circuito del colector, etc. 3.2.4 Distribución de flujos y presión. Para evitar pérdidas por fricción en el bombeo, debe vigilarse la configuración del dispositivo, la velocidad del líquido, el tipo de líquido utilizado y el diámetro del tubo, y determinar exactamente, los lugares donde será necesaria presión para conducir fluidos, así como determinar la potencia de las bombas.

Figura 20. Bomba para el flujo de fluido en un colector.

Es muy importante considerar la carga del sistema.



Objetivo. Comprender la forma en la que se dan los circuitos de fluido en un colector solar. Se cuenta con los siguientes elementos: Diferentes tipos de colectores solares planos y tubulares. Colector solar con fines didácticos. Bomba ejemplo instalada. Colector solar plano en funcionamiento. Para ello, se realizarán los siguientes pasos:

1. Conformar un equipo de trabajo. 2. Analizar los diferentes tipos de colectores solares de la sala solar, el

colector solar didáctico, la bomba instalada y el colector en funcionamiento ubicado en la azotea del centro de capacitación.

3. Desarrollar una discusión para contestar las preguntas de reflexión. 4. Presentar en plenaria los resultados logrados por los equipos.

Preguntas y actividades de reflexión: ¿Cuáles son los diferentes circuitos de fluido que se observaron en los colectores?. ¿Qué apoyos y efectos tiene la presión y la distribución de flujos en el circuito de fluido observado? ¿Qué potencia de la bomba es recomendable para cada tipo de colector de la sala solar? ¿Qué elementos de cada colector solar determinan los circuitos de fluido que podrán llevarse a cabo en el mismo? ¿Qué influencia tiene el tipo de aplicación requerida y las condiciones de operación en los diferentes circuitos que el fluido puede realizar? Esquematice las respuestas anteriores.


Actividad No.9 Analizando circuitos de fluido




Falso y Verdadero. Instrucciones. Coloca en el paréntesis de la izquierda “F” si el enunciado es falso en lo que asevera, y “V” si es verdad lo que establece. 1. La fibra de vidrio es un buen captador de la energía solar. ( ) 2. En los tubos evacuados es el vidrio el medio aislante. ( ) 3. La placa absorbente está hecha de metales como cobre. ( ) 4. Los conductos se encargan de llevar el calor al sitio destino. ( ) 5. La caja o carcasa es un elemento opcional. ( ) 6. Un buen sellador debe ser resistente a la radiación UV. ( ) 7. El anclaje es un método de fijación. ( ) 8. La cubierta eficienta el proceso interior del sistema. ( ) 9. Las caídas de presión no condicionan la circulación de fluido. ( ) 10. El gasto del sistema, determina la potencia de las bombas. ( ) Total: 10 puntos.



CONEXIÓN DE COMPONENTES DE UN SISTEMA FOTOTÉRMICO

UNIDAD 4

OBJETIVO

Realizar la interconexión de colectores a los suministros de fluido, en consideración a las medidas de seguridad y componentes complementarios del sistema, con la finalidad de operarlos y realizar una revisión diagnóstica de los mismos en cuanto a su funcionamiento para corregir y prevenir posibles fallas en el mismos.



4.1 Interconexión de colectores solares. Al igual que en la anterior unidad, se hablará con más amplitud de los colectores solares planos ya que por sus características, estos pueden formar cadenas o constituir módulos que se acoplan a otros similares. Para el caso de los tubos evacuados y de los concentradores es un poco diferente.

4.1.1 Tipos de interconexión. Los colectores solares planos pueden interconectarse de dos formas:

En serie.

En paralelo.

En serie. Cuando el tubo de salida de cada placa se conecta con la boca de entrada del módulo siguiente, ejemplo:

Figura 21. Conexión en serie.

En paralelo. Cuando obtienen el aporte de fluido de una tubería general que la suministra por separado, asimismo la salida se da a un suministro general paralelo. Por ejemplo:

Figura 22. Conexión en paralelo.

Es muy común en las instalaciones para albercas.



4.1.2 Equipos y materiales de apoyo a la interconexión.

Los materiales necesarios para la interconexión, serán uniones, conexiones transversales y juntas de goma o metal. Se recomienda utilizar también mangueras de presión o de uso rudo que evita el uso de tuberías de metal. Los enchufes ciegos son utilizados para cerrar ductos que no son utilizados tanto parcial como totalmente. Para la interconexión es necesario contar con un juego de herramientas básicas, destornilladores, pinzas, llaves, cortador de tubo, etc.

Figura 23. Tipo de interconexión de un sistema fototérmico solar.

Los materiales plásticos o de PVC, deben ser analizados con cuidado para su inclusión en el sistema.



Es posible utilizar purgadores de aire y sensores de temperatura como elementos que pueden ser instalados opcionalmente. La integración de filtros al sistema es también un elemento importante. Adicionalmente a los anteriores, es recomendable usar un lugar de almacenamiento del agua caliente en forma de calentador o boiler, intercambiador de calor o acumulador de agua caliente.

Figura 24. Interconexión en sistemas Powermat para albercas.



4.1.3 Bombas. Como se dijo en la unidad anterior, el cálculo del gasto, determina la potencia de las bombas, y ésta es una parte muy importante, ya que éstas serán las que darán vida al circuito al hacer fluir el líquido en calentamiento y estarán conectadas a la fuente de abastecimiento de líquido y de recepción del mismo con el uso de tubería de metal de los diámetros adecuados con relación a la potencia de la misma. El uso de válvulas es recomendable. Hay que recordar que de ser usado el principio de termosifón, se ahorra energía. Las bombas regularmente se conectan en la salida de agua caliente al tanque de almacenamiento, pero también para dinamizar con velocidad de flujo al sistema, por lo que se pueden utilizar para cargar de agua fría el colector.

Figura 25. Forma en la que se da la circulación de fluido. 4.1.4 Medidores. El contar con datos de la cantidad de líquido que se consume o que fluyen en el sistema es importante, para ello, es recomendable contar con medidores, manómetros y válvulas.

Las bombas tienen la misión de forzar el movimiento circulatorio del agua.



Objetivo. Realizar la interconexión de un colector solar plano con el tanque de almacenamiento y los accesorios de protección contra el congelamiento y la sobrepresión, así como con las bombas y demás componentes del sistema. Se cuenta con los siguientes elementos: Diferentes tipos de colectores solares planos ejemplo sin conexión. Accesorios para cada uno de ellos. Especificaciones para la conexión. Herramienta básica. Para ello, se realizarán los siguientes pasos: Parte I

1. Conformar un equipo de trabajo. 2. Obtener un colector solar plano sin conexión. 3. Realizar la conexión solicitada en las especificaciones con el apoyo de

los accesorios y la herramienta básica. 4. Presentar en plenaria la conexión obtenida por cada equipo.


Parte II.


Preguntas y actividades de reflexión: ¿Qué problemas hubo para realizar una adecuada interconexión con los diferentes accesorios y elementos?. ¿Qué relación existe entre la forma de interconexión con la presión y la distribución de flujos en el colector solar? ¿Qué factores externos influencian la interconexión en el colector solar? ¿Qué criterios de calidad del desempeño utilizó durante la interconexión del colector con los elementos y accesorios? ¿Qué influencia tiene el tipo de aplicación requerida y la forma de llevar a cabo la interconexión del colector solar? Esquematice las respuestas anteriores.

Actividad No.10 Realizando la interconexión de un colector solar plano



4.2 Conexión con tanque de almacenamiento. Uno de los aspectos más importantes de la interconexión de los sistemas fototérmicos solares, es con el tanque de almacenamiento, el cual es un depósito que contiene el agua caliente obtenida por la circulación en el colector y debe estar forrado de un material aislante térmico para evitar que se enfríe el agua. Como se ha mencionado en la unidad anterior, el material usado para aislar el termotanque puede ser fibra de vidrio, poliestireno o materiales acolchonados. La capacidad del tanque de almacenamiento está determinada por la superficie o área de la placa absorbedora del colector.

Los tanques difieren uno de otro en la parte práctica, pudiendo ser de diversos materiales, tales como plástico, metal, o bien los hechos especialmente para tal función y que se encuentran a la venta por compañías especializadas en el calentamiento solar del agua.

Es muy importante diferenciar los tipos de tanques o depósitos que se tienen en los colectores solares, ya que cada uno tendrá una función distinta.

En la práctica, el tanque de almacenamiento debe estar colocado a una altura mínima de 30 cm o máxima de 1.50 m respecto del colector solar si deseamos usar el principio del termosifón, que como ya se ha mencionado con anterioridad, no es otra cosa que subir el agua a cierta altura por diferencia de temperatura ya que el agua caliente es más ligera que el agua fría. Las distancias y alturas de separación para la conexión son vitales, ya que de no hacerse así, no podrá subir el agua al tanque de almacenamiento y será obligado el usar bombas.

El tanque de almacenamiento tiene tres tipos de conexiones: una que va directo al colector, otra para unirlo al depósito alimentador y una más que puede darse a un calentador auxiliar y de ahí a la red de servicio o instalación hidráulica del lugar que se verá beneficiado con agua caliente solar. Sin embargo, es posible que del tanque de almacenamiento salga una sola salida de donde se dan dos caminos, uno al tanque alimentador y otro al calentador auxiliar y a la instalación hidráulica.



Tanque de almacenamiento

Tanque Alimentador 1.50m Colector 40-45° Calentador auxiliar Agua de la red A instalación hidráulica

Figura 26. Conexión entre componentes.



4.3 Conexión de válvula anticongelante. La conexión de una válvula (que puede ser una check) anticongelante es realmente una recomendación del cuidado del sistema en épocas de baja temperatura, con la finalidad de impedir la entrada de agua fría (demasiado) del alimentador o tinaco al sistema y mantenerlo desalojado de agua si no hay presencia de energía térmica, a fin de impedir que las partes del sistema se rompan por congelamiento. Tinaco Válvula Tanque de almacenamiento eliminadora de aire Agua Válvula Caliente a Anticongelante servicio Colector Figura 27. Conexión de válvula anticongelante en un Módulo solar de termosifón.

4.4 Puesta en marcha de un sistema.

4.4.1 Preoperación. Antes de poner en marcha continua un sistema, es recomendable realizar pruebas de operación o preoperarlo, con la finalidad de observar y evaluar su comportamiento en un día soleado, observar los materiales estructurales, los selladores, las juntas y las conexiones. Se recomienda de un día a dos de preoperación, si en este tiempo no existen anomalías y su funcionamiento es normal, se inicia la operación formal.



4.4.2 Operación. La operación consiste en hacer fluir el líquido a calentar a través del circuito en presencia de horas de Sol para obtener agua caliente, conducirla mediante el poder que proporcionan las bombas, almacenarla y usarla a la temperatura adecuada. Se mide el gasto mediante medidores y se reinicia el ciclo de calentamiento.

Figura 28. Sistema listo para operar. 4.4.3 Evaluación de la operación. Es altamente recomendable observar periódicamente, la forma en la que trabaja el sistema, con la finalidad de conocer su eficiencia en diferentes horas del día o estaciones del año, de forma tal que sea posible planear su uso. Para tal fin, es posible contar con listas de verificación que permitan agilizar su evaluación.

Para la operación del sistema, tenga todas las especificaciones de los materiales a la mano.



Objetivo. Preoperar y operar un sistema en presencia de radiación solar para evaluar la interconexión realizada y su funcionamiento. Se cuenta con los siguientes elementos: Diferentes tipos de colectores solares planos ejemplo con conexión a diferentes accesorios. Fuente de energía eléctrica. Herramienta básica. Para ello, se realizarán los siguientes pasos: Parte I

1. Conformar un equipo de trabajo. 2. Cargar el sistema interconectado con anterioridad, dotarlo de energía

eléctrica y exponerlo a la radiación solar por un tiempo determinado. 3. Realizar mediciones de la radiación solar en el medio a intervalos

regulares de tiempo. 4. Observar y analizar la forma en la que preoperó y operó el sistema. 5. Presentar en grupo el sistema en operación.

Parte II.


Preguntas y actividades de reflexión: ¿Qué problemas se presentaron durante la preoperación y la operación del sistema?. ¿Cómo fue el rendimiento del colector solar interconectado en el tiempo establecido para su operación? ¿Qué factores externos influencian el funcionamiento del colector solar? ¿Es útil para el tipo de aplicación requerida? ¿Qué problemas presentaron los diferentes elementos constitutivos de los colectores solares interconectados? ¿Qué tipo de sugerencias es posible realizar para optimizar el funcionamiento del colector solar? Realice una propuesta de gráfico de curva de rendimiento.

Actividad No.11 Puesta en marcha de un sistema



4.5 Mantenimiento de sistemas. Esta sección es vital para asegurar la vida del sistema como sistema mecánico susceptible de presentar fallas, para ello, los dos principales enfoques del mantenimiento del sistema. 4.5.1 Correctivo. Éste es necesario cuando se presenta un problema; es muy frecuente que los selladores presenten problemas con el tiempo, así como de la calidad de los materiales. Algunas veces problemas contingenciales tales como rupturas accidentales, problemas de presión, etc. 4.5.2 Preventivo. Este enfoque está basado en el último punto de la sección anterior relativa a la evaluación del sistema, ya que permite adelantarse a los problemas y prevenirlos, está íntimamente ligado a la limpieza continua del sistema, liberándolo de polvo, exceso de humedad, conocer perfectamente las especificaciones del material con el cual se construyó el sistema, etc. Es importante revisar periódicamente la válvula eliminadora de aire y el sistema de conexión para evitar taponamientos. Asimismo hay que mantener libres de obstáculos las tuberías y verificar el paso del agua cada 6 meses. Objetivo. Efectuar el mantenimiento del sistema interconectado y operado. Se cuenta con los siguientes elementos: Diferentes tipos de colectores solares planos ejemplo con conexión a diferentes accesorios y con lo necesario para operar. Para ello, se realizarán los siguientes pasos:

1. Conformar un equipo de trabajo. 2. Analizar la forma en la que se dio la operación del sistema. 3. Detectar las fallas y la necesidad de proporcionar mantenimiento. 4. Desarrollar una discusión para contestar las preguntas de reflexión. 5. Presentar en plenaria los resultados logrados por los equipos.

Actividad No.12 Proporcionando mantenimiento al sistema

Para asegurar la larga vida de los componentes del sistema y aprovechar la evaluación del funcionamiento.



Preguntas y actividades de reflexión: ¿Qué problemas fueron detectados?. ¿Existe la necesidad de proporcionar mantenimiento al sistema? ¿El mantenimiento es de carácter preventivo o correctivo? ¿Qué efectos puede traer en el sistema, el no proporcionar mantenimiento a los problemas observados? Elabore una tabla donde se ubiquen los principales problemas detectados, el tipo de mantenimiento a efectuar, la acción concreta y el impacto económico de la acción.

Tiempo de realización: 1 hora. Autoevaluación de la unidad.

Parte I. Opción múltiple.

Instrucciones. Elige la respuesta correcta de entre las posibles que se ubican en la línea inmediata al enunciado propuesto.

1. Los colectores solares planos pueden interconectarse así. a) En serie b) Paralelo c) Ambos

2. Es un material necesario para la interconexión. a) Fibra de vidrio b) Uniones de goma c) Ninguno

3. Fuerzan al movimiento circulatorio del agua. a) Bombas b) Tubos c) Tornillos

4. Son útiles para contar datos de gasto y consumo. a) Manómetros b) Válvulas c) Los dos anteriores

5. Los colectores que tienen la característica de poder formar módulos. a) Tubulares b) Concentradores c) Planos

subtotal: 5 puntos.

Parte II. Falso y Verdadero.

Instrucciones. Coloca en el paréntesis de la izquierda “F” si el enunciado es falso en lo que asevera, y “V” si es verdad lo que establece.

1. La operación tiene la finalidad de observar y evaluar. ( )

2. La preoperación consiste en operar inicialmente el sistema. ( )

3. El mantenimiento es para asegurar la vida del sistema. ( )

4. El mantenimiento correctivo es necesario para evitar fallas. ( )

5. El mantenimiento preventivo evita fallas futuras. ( )



subtotal: 5 puntos.

Total: 10 puntos.



VARIANTES EN LA INSTALACIÓN DE LOS SISTEMAS FOTOTÉRMICOS

UNIDAD 5

OBJETIVO

Seleccionar el sitio adecuado para la instalación del sistema de calentamiento solar en consideración de las condiciones óptimas para su operación.



5.1 Principales variables. Durante la instalación e interconexión de colectores solares y sistemas completos, se recomienda considerar las diferentes variables que se pueden presentar durante la misma. 5.1.1 El factor inclinación. Este es importante, ya que cuando se planea una instalación es necesario conocer la inclinación natural del lugar donde se ubicarán los colectores, ya que para lograr buena eficiencia de los mismos, deben colocarse con una inclinación sobre el horizonte igual a la latitud del lugar, por ello, dependiendo de la inclinación del lugar, cualquiera que sea ésta, por ejemplo, si el sitio donde se va a instalar se localiza en latitud 20º , el colector tendrá una inclinación de 20º sobre un nivel horizontal.

Figura 29. Colector con la inclinación adecuada. 5.1.2 El factor orientación. La orientación del colector deberá coincidir con el eje norte-sur, con una tolerancia de 15º hacia el este o el oeste. La incidencia de rayos solares perpendiculares a la placa de absorción propondrá mayor cantidad de energía, pero como los colectores están fijos, la relación entre el mismo y la radiación incidente presentará variaciones conforme pasa el año, dada las características cambiantes de los rayos incidentes (perpendiculares en verano y oblicuos en invierno). Ante tal panorama, existen orientaciones para que el calentador funcione con más eficiencia en verano, por lo que se recomienda se instale el colector de forma horizontal con una inclinación igual a la latitud geográfica del lugar menos 15º. Para todo el año sería igual a la misma latitud más de 10 a 15º .

La inclinación es un factor importante, se deberá entonces ser cuidadoso.

El uso de brújulas para la determinación de la orientación óptima es necesaria.



Objetivo. Considerar diferentes factores para la instalación de colectores solares planos. Se cuenta con los siguientes elementos: Diferentes tipos de colectores solares planos. Esquemas ejemplos de diversas situaciones de aplicación a modo de caso estudio. Para ello, se realizarán los siguientes pasos:

1. Conformar un equipo de trabajo. 2. Seleccionar un colector solar plano existente en la sala solar. 3. Analizar la situación del caso estudio seleccionado. 4. Desarrollar una discusión para contestar las preguntas de reflexión. 5. Presentar en plenaria los resultados logrados por los equipos.

Preguntas y actividades de reflexión: ¿Qué tipo de instalación se recomienda para el caso estudio?. ¿Qué elementos son necesarios para la instalación a la situación particular? ¿Qué factores externos, una vez instalado, pueden influenciar el rendimiento del sistema? ¿Cómo se deberá evaluar el funcionamiento del sistema bajo estas condiciones particulares? Elabore un esquema alusivo de la forma en la que se dará la instalación del sistema para cada situación particular.

Tiempo de realización: 2 horas. 5.2 Tipos de interconexiones en situaciones particulares. 5.2.1 En techos y azoteas. Es una de las situaciones más comunes y que en ocasiones no requiere de grandes trabajos, ya que muchos techos tienen el grado de inclinación deseado, ya sólo se busca la orientación. Del mismo modo, regularmente, las azoteas y techos están libres para ser utilizados y son espaciosos para la instalación de sistemas completos. Pueden ser dispuestos en los lados que se desea (sur o norte) y pueden colocarse estructuras para lograr la inclinación y/o la orientación ideal. Aquí se establecen disposiciones horizontales (terrazas, patios elevados, etc.) y oblicuas como en los tejados.

Actividad No.13 La instalación en diferentes situaciones

Las azoteas son los lugares más frecuentes de instalación.



Figura 30. Colector instalado en un techo.

5.2.2 Fachadas. Esta es una situación no tan frecuente, pero que se planea como parte integral de los edificios o estructuras y regularmente se disponen de forma vertical como en los muros y en forma oblicua como en los tejados. Cabe aclarar que cuando es una disposición arquitectónica, los lugares donde se dispondrán cuentan con la inclinación adecuada. Sin embargo, puede tratarse de colectores superpuestos en la obra existente de forma vertical completamente con dirección sur o suroeste, que son eficientes en temporadas del año y muy económicos y fáciles de instalar.

Figura 31. Colector solar Instalado en una fachada. 5.2.3 En pisos regulares e irregulares. Es una situación frecuente, ya que en algunos lugares se colocan los sistemas de forma independiente en áreas y construcciones separadas de los lugares donde se almacenan y utilizan los líquidos calentados con el mismo. Este tiene el problema de proporcionar la inclinación, para lo cual se utilizan estructuras de metal con anclajes de cemento. En algunos casos se utilizan montículos de tierra con la inclinación adecuada. Se recomiendan las estructuras de metal para fijar los colectores en patios de cemento o tierra. Sin embargo, en lugares muy irregulares



en cuanto a la pendiente, se recomienda aplanar el terreno o dar una superficie lo más plano posible para lograr la inclinación adecuada.



Figura 32. Instalación en un sitio irregular.

Objetivo. Considerar diferentes factores para la instalación de colectores solares planos. Se cuenta con los siguientes elementos: Diferentes tipos de colectores solares planos. Esquemas ejemplos de diversas situaciones de aplicación a modo de caso estudio. Para ello, se realizarán los siguientes pasos:

1. Conformar un equipo de trabajo. 2. Seleccionar un colector solar plano existente en la sala solar. 3. Analizar la situación del caso estudio seleccionado. 4. Desarrollar una discusión para contestar las preguntas de reflexión. 5. Presentar en plenaria los resultados logrados por los equipos.

Actividad No.14 La instalación en diferentes situaciones



Preguntas y actividades de reflexión: ¿Qué tipo de instalación se recomienda para el caso estudio?. ¿Qué elementos son necesarios para la instalación a la situación particular? ¿Qué factores externos, una vez instalado, pueden influenciar el rendimiento del sistema? ¿Cómo se deberá evaluar el funcionamiento del sistema bajo estas condiciones particulares? Elabore un esquema alusivo de la forma en la que se dará la instalación del sistema para cada situación particular.





Complementación. Instrucciones. Responda correctamente a cada pregunta formulada. 1. ¿Por qué la inclinación del colector es un elemento importante para el funcionamiento del sistema?

2. ¿Cuál es la orientación más adecuada para un colector solar?.

3. ¿Qué ventajas tiene contar con terrazas y patios elevados como lugar para la instalación del sistema solar?.

4. ¿Cuál es la mejor forma de interconectar cuando el sitio para la instalación es en una fachada?.

5. ¿Qué camino se debe seguir cuando el lugar de instalación es un piso irregular o de tierra?.

Total: 10 puntos.



GLOSARIO Y TERMINOLOGÍA RELATIVA A ENERGÍA SOLAR Absorbedor. Es la parte del colector sobre la cual incide la radiación solar. Hace posible su captación y que ésta sea transmitida por medio de la placa de cubierta que la convierte en energía térmica.

Agua almacenada. Es la que es útil para almacenar el calor solar destinado a calentar el agua o el ambiente (calefacción). Por lo general es agua no potable, desmineralizada y tratada con inhibidores de la corrosión y los hongos.

Almacenamiento de energía solar. Se emplea un tanque de almacenamiento, o una cama de grava para acumular la energía solar recogida y conservarla hasta el momento de ser utilizada.

Ángulo de incidencia. Ángulo con el cual incide la energía solar sobre una superficie.

Ángulo de inclinación del colector. Ángulo formado por el colector y una superficie horizontal o a nivel.

Bomba de calor. Equipo que utiliza un refrigerante para transferir el calor de una fuente a otra, enfriando la primera y calentando la segunda. Puede ser líquido a aire o aire a aire. Cambiando su modalidad, puede proporcionar calor en invierno y aire fresco en verano.

Caja del colector. Es la estructura que impide que la humedad, polvo y demás contaminantes penetren hasta el colector.

Calor específico. En el SI es la cantidad de energía ( en joules), necesaria para elevar la temperatura de un kilogramo del cualquier material en un grado Celsius.

Caloría. Unidad de energía térmica equivalente al calor necesario para elevar de 14.5 ºC a 15.5 ºC la temperatura de un gramo de agua a la presión normal.

Capacidad térmica. Cantidad de calor que se puede almacenar en un medio.

Capa de absorción. Cubre la placa del absorbedor y mejora su capacidad para absorber energía sin reflejarla. De preferencia es una película selectiva.

Circuito del sistema. Parte del sistema de energía solar provista de colectores solares, un tanque de precalentamiento o almacenamiento de agua, un intercambiador de calor y los tubos, válvulas, bombas por donde circulan los fluidos calentados.

Colector solar. Dispositivo que sirve para recoger la radiación solar (energía) y convertirla en calor utilizable.

Colector parabólico compuesto. Colector concentrador que utiliza espejos especiales para recoger la radiación solar, tanto directa como difusa, sin necesidad de seguir el curso del sol.

Colector concentrador. Colector que utiliza dispositivos reflectores o conjuntos de lentes ópticas para concentrar los rayos del Sol en un área más pequeña. Por lo general debe seguir el curso del Sol.



Colector de aire. Colector que utiliza el aire como medio para transferir calor.

Colector de líquido. Colector que utiliza un líquido como medio para transferir calor.

Colector plano. Convierte la radiación solar en calor en una superficie plana, generalmente colocada dentro de una simple caja. No utiliza superficies reflectoras ni juegos de lentes.

Conducción. Transferencia de calor a través de una masa sólida.

Conductos de fluido. Son los múltiples caminos que sigue el medio que transfiere calor para entrar y salir del sistema fototérmico solar.

Conductividad Térmica. Es la propiedad que tienen los materiales de transmitir el calor intermolecularmente, por la diferencia de temperaturas en dos caras opuestas.

Conjuntos de bombas. Método para incrementar el flujo o compensar las pérdidas de carga. Las bombas en serie se colocan en la misma línea; las bombas en paralelo se instalan en dos líneas separadas que alimentan a otra común.

Convección. Movimiento del calor en un cuerpo móvil de aire o líquido.

Eficiencia del colector. Rendimiento de un colector, medido como la relación entre la energía útil recogida y la energía incidente (disponible) que incide sobre el colector. Comúnmente se expresa como un porcentaje.

Energía. Es la capacidad para realizar un trabajo.

Energía solar. Todo tipo de manifestación energética proveniente del sol.

Índice de absorción. Fracción de la cantidad de energía que la superficie será capaz de absorber.

Insolación. El total de energía solar que llega a la placa de cubierta del colector en un determinado periodo. Comprende las radiaciones difusa, directa y reflejada.

Intercambiador de calor. Equipo que transfiere el calor de una sustancia a otra, sin mezclarlas.

Joule. Es igual al trabajo realizado por una fuerza de un Newton al mover un objeto a través de una distancia paralela de un metro.

Kilowatt-hora. Unidad de energía equivalente a 3.6 M J. Con base en esta unidad se vende la energía eléctrica.

Medio de transferencia de calor. Aire o líquido que se calienta para transmitir energía hasta el punto de utilización.

Placa de cubierta. Lámina transparente de vidrio o plástico colocada sobre la placa absorbedora.

Radiación solar. Energía emitida por el Sol, que llega a la tierra en forma de rayos directos, difusos y reflejados.



Rayos solares directos. Son los recibidos en una superficie perpendicular a la dirección de los propios rayos.

Rayos solares difusos. Presentan una radiación más débil que los anteriores, sin dejar de ser térmicamente aprovechables.

Sistema fototérmico solar. Sistema diseñado y provisto de elementos para colectar la energía solar y transportarla mecánicamente hasta el lugar donde se usará para calentar el agua o el ambiente y quizá para enfriar este último. Es un sistema dinámico.

Sistema pasivo. Sistema de energía solar que carece de medios mecánicos para activar o regular el suministro de la energía recogida.

Superficie selectiva. Capa de un panel absorbedor, que absorbe la mayor parte de la luz solar que incide sobre ella y emite muy poca radiación térmica. Generalmente están constituidas de óxidos metálicos como el TiNO, CuO, etc.

Transmisión de calor. Transferencia de energía entre cuerpos que tienen diferentes temperaturas.

Ventana solar. Región determinada área del cielo a través de la cual llega a la tierra, en el transcurso de un año, una cantidad máxima de radiación solar directa. La determinan el solsticio de verano, el solsticio de invierno y el tiempo solar de 9:00 a.m. a 3:00 p.m.



TABLAS DE MAGNITUDES (DIMENSIONES), SÍMBOLOS Y UNIDADES

Unidades básicas del Sistema Internacional de Unidades (SI)

MAGNITUD UNIDAD BÁSICA SÍMBOLO Longitud metro m

Masa kilogramo kg Tiempo segundo s

Temperatura kelvin K Cantidad de sustancia Kilogramo mol kg mol o mol Intensidad luminosa candela cd Corriente eléctrica ampere A

Unidades no básicas empleadas en el SI

MAGNITUD UNIDAD y SÍMBOLO EXPRESIÓN EN OTRAS UNIDADES

Fuerza newton (N) kg m s -2

Presión y esfuerzo pascal (Pa) N m-2

Energía joule (J) N m Potencia watt (W) J/s

Carga eléctrica coulomb (C) A/s Potencial eléctrico volt (V) W/A

Frecuencia hertz (Hz) 1/s Irradiancia G W/m2

Irradiación, radiación H J/m2

Calor específico c J/kg K Conductividad térmica κ W/m K

Coeficiente de transferencia de calor por convección h W/m2 K



EQUIVALENCIA APROXIMADA ENTRE UNIDADES DEL SISTEMA INTERNACIONAL CON LA DE OTROS SISTEMAS DE UNIDADES

SISTEMA

INTERNACIONAL OTROS SISTEMAS DE UNIDADES

1 m 3.280839895 pies 39.37007874 pulg

1 m3 35.31466672 pie3 264.1720512galones

1 kg 2.2046226 libras 0.068521766 slug

1 N 0.101971621 kg f 0.224808944 lb fuerza

1 k J = 10 3 J 238.845897 cal 0.947817078 Btu

1 M J = 10 6 J 0.277777778 kWh 737562.152 lb f pie

1 k W= 103 W 1.341022092 H P 3412.141635 Btu/h

1 M Pa = 10 6 Pa = 10 bar 7500.616738 mm de Hg 7500.616738 torr

1 bar = 105 Pa 0.986923267 atm 14.5037738 lib/pulg2

1 W/m2 2388.46 lanley/s 4.1868 cal/ s m2

1 MJ/m2 2388.5 M langley 0.27777778 kWh/m2

1 K 1.8 °R (° C + 273)



FUENTES DE INFORMACIÓN

• AGUILAR, M. (1990). Tecnologías apropiadas. México: Fundación Friedrich Ebert. 103p.

• BOYLE, G. (1996). Renewable Energy. Inglaterra: Oxford University Press. pp 41-88.

• DE CUSA, J. (1994). Energía solar para viviendas. España: Ediciones CEAC. 190p.

• DEL VAL, A. (1993). El libro del reciclaje. España: Integral. pp 143-187.

• DEFFIS, C. A. (1999). Energía. México: Árbol Editorial. pp 2-4.

• DEFFIS, C. A. (1988). La casa ecológica autosuficiente. México: Editorial Concepto. 348p.

• EKINS, P. (1992). Riqueza sin límites. España: Editorial EDAF, S.A. de C.V. pp 88-89.

• ELLIOT, P. HILLMAN, M. HUTCHISON, R. (1980). Diseño, tecnología y participación. España: Editorial Gustavo Gili. 122p.

• EZQUERRA, P. P. (1988). Dispositivos y sistemas para el ahorro de energía. España: Marcombo. 160p.

• FIKSEL, J. (1997). Ingeniería de diseño medioambiental, DFE. México: McGraw-Hill. 512 p.

• JARDÓN, U. J. (1995). Energía y medio ambiente. México: Plaza y Valdés. pp 179-181.

• MEINEL, A. B. MEINEL, M. P. (1982). Aplicaciones de la energía solar. España: Editorial Reverté. 699p.

• MONTGOMERY, R. H. (1994). Energía solar. México: Limusa Noriega Editores. 240p.

• ROBKE-DOERR, P. (1995). Energía solar. España: Ediciones CEAC. 77p.

• VALE, B, VALE, R, (1981). La casa autónoma. España: Editorial Gustavo Gili. 221p.



PARA INFORMACIÓN ADICIONAL REVISTAS

• JOURNAL OF SOLAR ENERGY ENGINEERING, Transactions of the ASME, publicación trimestral de la American Society of Mechanical Engineers, ASME Press, USA.

• SOLAR ENERGY, The official Journal of the International Solar Energy Society (ISES), publicación mensual . Pergamos Press, Oxford, U.K.

• RENEWABLE ENERGY WORLD, publicación bimensual de James & James (Science Publishers) Ltd., London , U.K.

• SUN WORLD, Official magazine of the ISES, The Franklin Company Consultants Ltd, Birmingham, U.K.

LIBROS

• DUFFIE J.A. AND BECKMAN W.A. (1980), Solar Engineering of Thermal Processes, Wiley Interscience, New York, USA.

• PALZ WOLFGANG (1978), Electricidad Solar. Estudio económico de la energía solar, Ed. Blume, Unesco, Barcelona, España.

DIRECCIONES ELECTRÓNICAS UTILIZADAS COMO FUENTES DE INFORMACIÓN

• www.anes.org (Asociación Nacional de Energía Solar)

• www.conae.gob.mx (Comisión Nacional para el Ahorro de Energía)

• www.imprema.com

• www.ecotecsa.com

• www.censolar.org

• www.reflex.de

• www.inegi.gob.mx

• www.femisca.org.mx



COMPONENTES COMUNES DE 4 COLECTORES SOLARES PLANOS

ELEMENTOS 1 2 3 4

Largo (mm) 1937 1937 1937 1937

Ancho (mm) 1022 1022 1022 1022

Alto (mm) 77 77 77 77

Peso vacío (kg) 31.5 40 40 28

Peso lleno (kg) 34.5 43.8 43.8 29.9

Volumen del fluido (l) 3 3.8 3.8 1.9

Presión máxima (kPa) 600 300 300 450

Presión de prueba (kPa) 1400 620 620 -

Área útil (m2) 1.8 1.86 1.86 1.8

PLACA DE ABSORCIÓN

Descripción Aletas aluminio Chapa estampada Chapa estampada Aletas aluminio

Material Tubo cobre Acero dulce Acero dulce Tubo cobre

Espesor (mm) 0.9 0.6 0.6 0.9

Tratamiento externo Fosfato zinc Fosfato zinc Níquel Fosfato zinc

Acabado Polvo negro poliester

Polvo negro poliester Cromo negro Polvo negro

poliester

Absorbancia (60ºC) 0.95 0.93 0.95 a 0.98 0.95

Emitancia (60ºC) 0.4 0.12 0.09 a 0.12 0.15

Nº de canales 6 36 36 7

Diámetro de canales (mm) 12.7 0.6 0.6 9.8



ELEMENTOS 1 2 3 4

CAJA DEL COLECTOR

Material Aluminio Marine Aluminio Marine Aluminio Marine Aluminio Marine

Aleación H3004-H32 H3004-H32 H3004-H32 H3004-H32

Espesor (mm) 0.7 0.7 0.7 0.7

Aislamiento Lana de roca Lana de roca Lana de roca Lana de roca

Densidad 10 kg/m3 10 kg/m3 10 kg/m3 10 kg/m3

Sellado caja/placa Férrulos EPDM Férrulos EPDM Férrulos EPDM Férrulos EPDM

Sellado caja/vidrio Cinta adhesiva Cinta adhesiva Cinta adhesiva Cinta adhesiva

CUBIERTA TRANSPARENTE

Material Vidrio templado Vidrio templado Vidrio templado Vidrio templado

Espesor (mm) 3.2 3.2 3.2 3.2

Transmisión 94% 94% 94% 94%

Dimensiones (mm) 1926x1011 1926x1011 1926x1011 1926x1011

CONEXIONES

Nº de conexiones 4 4 4 4

Posición A cada esquina A cada esquina A cada esquina A cada esquina

Sellado Anillo "O" Met-cónico Met-cónico Met-cónico

Roscado métrico 35 x 1.50 20 (3/4") 20 (3/4") 20 (3/4")

Diámetro (mm) 25.4 20 20 20

Rango op. de Tª -30 a 120ºC -30 a 120ºC -30 a 120ºC -30 a 120ºC



LATITUD, LONGITUD, CAPITALES Y ALTITUD DE

LOS ESTADOS DE LA REPÚBLICA MEXICANA

LATITUD LONGITUD ESTADO Al NORTE Al SUR Al ESTE Al OESTE

CAPITAL ALTITUD msnm

Aguascalientes. 22°, 27´ 21°, 38´ 101°, 53´ 102°, 52´ Aguascalientes 1,870 Baja California. 32°, 43´ 28°, 00´ 112°, 47´ 117°, 07´ Mexicali. 10 Baja California Sur.

28°, 00´ 22°, 52´ 109°, 25´ 115°, 05´ La Paz. 30

Campeche. 20°, 51´ 17°, 49´ 89°, 09´ 92°, 24´ Campeche. 10 Coahuila. 29°, 53´ 24°, 32´ 99°, 51´ 103°, 58´ Saltillo. 1,600 Colima. 19°, 31´ 18°, 41´ 103°, 29´ 104°, 35´ Colima 508 Chiapas. 17°, 59´ 14°, 32´ 90°, 22´ 94°, 14´ Tuxtla

Gutiérrez. 528

Chihuahua. 31°, 47´ 25°, 47´ 103°, 18´ 109°, 07´ Chihuahua. 1,430 Durango. 26°, 50´ 22°, 17´ 102°, 30´ 107°, 09´ Durango. 1,889 Guanajuato. 21°, 52´ 19°, 55´ 99°, 41´ 102°, 09´ Guanajuato. 2,000 Guerrero. 18°, 53´ 16°, 19´ 98°, 00´ 102°, 11´ Chilpancingo. 1,260 Hidalgo. 21°, 24´ 19°, 36´ 97°, 58´ 99°, 53´ Pachuca. 2,380 Jalisco. 22°, 45´ 18°, 55´ 101°, 28´ 105°, 42´ Guadalajara. 1,567 México. 20°, 17´ 18°, 22´ 98°, 36´ 100°, 37´ Toluca. 2,680 Michoacán. 20°, 24´ 17°, 55´ 100°, 04´ 103°, 44´ Morelia. 1,920 Morelos. 19°, 08´ 18°, 20´ 98°, 38´ 99°, 30´ Cuernavaca. 1,560 Nayarit. 23°, 05´ 20°, 36´ 103°, 43´ 105°, 46´ Tepic. 915 Nuevo León. 27°, 49´ 23°, 11´ 98°, 26´ 101°, 14´ Monterrey. 538 Oaxaca. 18°, 39´ 15°, 39´ 93°, 52´ 98°, 32´ Oaxaca. 1,550 Puebla. 20°, 50´ 17°, 52´ 96°, 43´ 99°, 04´ Puebla. 2,162 Querétaro. 21°, 40´ 20°, 01´ 99°, 03´ 100°, 36´ Querétaro. 1,820 Quintana Roo 21°, 35´ 17°, 49´ 86°, 42´ 89°, 25´ Chetumal. 10 San Luis Potosí. 24°, 29´ 21°, 10´ 98°, 20´ 102°, 18´ San Luis Potosí 1,877 Sinaloa. 27°, 02´ 22°, 29´ 105°, 23´ 109°, 28´ Culiacán. 60 Sonora. 32°, 29´ 26°, 18´ 108°, 25´ 115°, 03´ Hermosillo. 210 Tabasco. 18°, 39´ 17°, 15´ 91°, 00´ 94°, 07´ Villahermosa. 10 Tamaulipas. 27°, 40´ 22°, 12´ 97°, 08´ 100°, 08´ Ciudad Victoria. 321 Tlaxcala. 19°, 44´ 19°, 06´ 97°, 38´ 98°, 43´ Tlaxcala. 2,252 Veracruz. 22°, 28´ 17°, 09´ 93°, 36´ 98°, 39´ Jalapa. 1,427 Yucatán. 21°, 36´ 19°, 30´ 87°, 32´ 90°, 25´ Mérida. 10 Zacatecas. 25°, 09´ 21°, 04´ 100°, 49´ 104°, 19´ Zacatecas. 2,420



IRRADIACIÓN GLOBAL MEDIA EN LA REPÚBLICA MEXICANA, DATOS EN kwh / m2-día

Estado Ciudad Núm. Ene Feb Mar Abr May Jun Jul Ago Sep Oct Nov Dic Min Max Med

Sonora Hermosillo 1 4.0 4.6 5.4 6.6 8.3 8.6 6.9 6.6 6.7 6.0 4.7 3.9 3.9 8.6 6.0 Sonora Guaymas 2 4.5 5.7 6.5 7.2 7.3 6.8 5.9 5.8 6.3 5.9 5.1 5.6 4.5 7.3 6.0 Chihuahua Chihuahua 3 4.1 4.9 6.0 7.4 8.2 8.1 6.8 6.2 5.7 5.2 4.6 3.8 3.8 8.2 5.9 Coahuila Piedras Negras 4 3.1 3.6 4.2 4.5 4.8 6.0 6.7 6.3 4.9 4.1 3.3 2.9 2.9 6.7 4.5 Coahuila Saltillo 5 3.8 4.2 4.8 5.1 5.6 5.9 5.9 5.6 5.2 4.4 3.6 3.3 3.3 5.9 4.8 Nuevo León Monterrey 6 3.2 3.6 4.1 4.3 4.8 5.5 6.1 5.6 5.0 3.8 3.3 3.0 3.0 6.1 4.4 San Luis Potosí Río Verde 7 3.6 4.0 4.6 4.9 5.4 5.6 5.8 5.8 5.1 4.3 3.7 3.3 3.3 5.8 4.7 San Luis Potosí

San Luis Potosí 8 4.3 5.3 5.8 6.4 6.3 6.1 6.4 6.0 5.5 4.7 4.2 3.7 3.7 6.4 5.4

Zacatecas Zacatecas(la bufa) 9 4.9 5.7 6.6 7.5 7.8 6.2 6.2 5.9 5.4 4.8 4.8 4.1 4.1 7.8 5.8

Campeche Campeche 10 4.0 4.1 5.5 5.8 5.5 4.9 4.9 5.1 4.7 4.4 4.2 3.7 3.7 5.8 4.7 Guanajuato Guanajuato 11 4.4 5.1 6.1 6.3 6.6 6.0 6.0 5.9 5.8 5.2 4.8 4.6 4.4 6.6 5.6 Colima Colima 12 4.4 5.1 5.3 5.8 6.0 5.2 4.9 5.0 4.6 4.4 4.4 3.9 3.9 6.0 4.9 Colima Manzanillo* 13 N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D. N.D.Aguascalientes Aguascalientes 14 4.5 5.2 5.9 6.6 7.2 6.3 6.1 5.9 5.7 5.1 4.8 4.0 4.0 7.2 5.6 Guerrero Chilpancingo 15 4.1 4.5 4.9 5.2 5.2 5.2 5.1 5.1 4.7 4.4 4.1 3.8 3.8 5.2 4.7 Guerrero Acapulco 16 4.8 5.3 6.1 5.9 5.6 5.1 5.3 5.4 4.9 5.2 5.0 4.7 4.7 6.1 5.3 Nayarit Tepic 17 3.9 4.3 4.8 5.5 6.1 5.3 4.9 5.3 4.4 4.4 4.0 4.8 3.9 6.1 4.8 Veracruz Tuxpan 18 3.1 3.8 4.4 4.8 4.7 4.4 4.7 5.5 4.4 4.1 3.4 3.1 3.1 5.5 4.2 Veracruz Córdoba 19 3.1 3.3 3.6 3.8 4.1 4.4 4.6 4.5 4.1 3.5 3.1 2.8 2.8 4.6 3.7 Veracruz Orizaba 20 3.3 3.5 3.9 4.2 4.9 4.4 4.5 4.6 4.3 3.6 3.3 3.1 3.1 4.9 4.0 Veracruz Jalapa 21 3.2 3.5 3.8 4.3 4.6 4.4 4.9 5.0 4.4 3.7 3.3 3.0 3.0 5.0 4.0 Veracruz Veracruz 22 3.7 4.5 4.9 5.1 5.1 4.8 4.7 5.1 4.6 4.8 4.1 3.6 3.6 5.1 4.6 Chiapas Comitán 23 4.1 4.4 4.8 4.9 5.1 4.8 5.5 5.5 4.8 4.0 4.0 3.7 3.7 5.5 4.6 Chiapas Arraiga 24 5.1 5.4 5.5 5.9 5.6 5.2 5.9 5.5 5.1 5.3 5.1 4.7 4.7 5.9 5.4

Chiapas Tuxtla Gutiérrez 25 3.8 4.4 4.6 4.8 5.3 5.1 5.4 5.3 4.9 4.4 4.1 3.7 3.7 5.4 4.7

Chiapas San Cristóbal 26 4.0 4.3 4.5 4.5 4.8 4.7 5.4 5.3 4.6 4.2 3.9 3.7 3.7 5.4 4.5 Chiapas Tapachula 27 5.4 4.9 4.8 4.6 4.7 4.7 5.2 5.1 4.6 4.1 4.3 4.1 4.1 5.4 4.7 Quintana Roo Chetumal 28 3.9 4.7 5.4 5.7 5.3 4.7 4.9 5.0 4.5 4.4 4.0 3.7 3.7 5.7 4.7 Quintana Roo Cozumel 29 3.9 4.6 5.3 5.7 5.2 4.8 4.9 4.9 4.6 4.4 4.0 3.8 3.8 5.7 4.7 Oaxaca Salina Cruz 30 5.4 6.3 6.6 6.4 6.1 5.0 5.6 5.9 5.2 5.9 5.7 5.2 5.0 6.6 5.8 Oaxaca Oaxaca 31 4.9 5.7 5.8 5.5 6.0 5.4 5.9 5.6 5.0 4.9 4.8 4.4 4.4 6.0 5.3 Jalisco Colotlán 32 4.6 5.7 6.5 7.5 8.2 6.6 5.8 5.6 5.8 5.3 4.9 4.1 4.1 8.2 5.9

Jalisco Lagos de Moreno 33 4.5 5.3 6.1 6.7 7.2 6.1 5.8 5.6 5.5 5.0 4.7 4.0 4.0 7.2 5.5



Jalisco Guadalajara 34 4.6 5.5 6.3 7.4 7.7 5.9 5.3 5.3 5.2 4.9 4.8 4.0 4.0 7.7 5.6 Durango Durango 35 4.4 5.4 6.5 7.0 7.5 6.8 6.0 5.6 5.7 5.1 4.8 3.9 3.9 7.5 5.7 Tamaulipas Soto la Marina 36 3.4 4.2 4.9 4.9 5.1 5.3 5.4 5.4 4.9 4.6 3.7 3.2 3.2 5.4 4.6 Tamaulipas Tampico 37 3.3 4.1 4.7 6.4 5.0 4.9 4.9 4.9 4.6 4.6 3.7 3.2 3.2 6.4 4.5 Yucatán Progreso 38 4.1 4.9 5.4 5.5 5.3 5.1 5.3 5.3 5.0 5.0 4.4 4.0 4.0 5.5 4.9 Yucatán Valladolid 39 3.7 4.1 3.1 5.4 5.7 5.3 5.4 5.4 4.9 4.2 3.8 3.5 3.1 5.7 4.5 Yucatán Mérida 40 3.7 4.0 4.6 5.2 5.7 5.5 5.7 5.5 5.0 4.2 3.8 3.4 3.4 5.7 4.7 Baja California La Paz 41 4.4 5.5 6.0 6.6 6.5 6.6 6.3 6.2 5.9 5.8 4.9 4.2 4.2 6.6 5.7 Baja California San Javier 42 4.2 4.6 5.3 6.2 6.5 7.1 6.4 6.3 6.4 5.1 4.7 3.7 3.7 7.1 5.5 Baja California Mexicali 43 4.1 4.4 5.0 5.6 6.6 7.3 7.0 6.1 6.1 5.5 4.5 3.9 3.9 7.3 5.5 Sinaloa Mazatlán 44 3.9 4.8 5.4 5.7 5.7 5.6 4.8 4.9 4.7 5.0 4.5 3.9 3.9 5.7 4.9 Sinaloa Culiacán 45 3.6 4.2 4.8 5.4 6.2 6.2 5.4 5.1 5.2 4.6 4.2 3.4 3.4 6.2 4.9 Querétaro Querétaro 46 5.0 5.7 6.4 6.8 6.9 6.4 6.4 6.4 6.3 5.4 5.0 4.4 4.4 6.9 5.9 D.F. Tacubaya 47 4.4 5.2 5.8 5.8 5.7 5.1 4.9 4.9 4.7 4.4 4.2 3.8 3.8 5.8 4.9 México Toluca 48 4.4 4.9 5.3 5.4 5.2 5.2 4.9 4.9 4.6 4.4 4.2 3.9 3.9 5.4 4.8 México Chapingo 49 4.5 5.1 5.6 5.8 5.9 5.4 5.2 5.2 5.0 4.7 4.6 3.9 3.9 5.9 5.1 Tlaxcala Tlaxcala 50 4.6 5.1 5.5 5.4 5.6 5.2 5.3 5.2 5.1 4.9 4.7 4.0 4.0 5.6 5.1 Puebla Puebla 51 4.9 5.5 6.2 6.4 6.1 5.7 5.8 5.8 5.2 5.0 4.7 4.4 4.4 6.4 5.5 Hidalgo Pachuca 52 4.6 5.1 5.6 6.8 6.0 5.7 5.9 5.8 5.3 4.9 4.6 4.2 4.2 6.8 5.4 Michoacán Morelia 53 4.2 4.9 5.5 5.8 5.9 5.2 5.0 5.1 4.9 4.6 4.3 3.7 3.7 5.9 4.9

Mínimo 3.1 3.3 3.1 3.8 4.1 4.4 4.5 4.5 4.1 3.5 3.1 2.8 2.8 4.5 3.7 Máximo 5.4 6.3 6.6 7.5 8.3 8.6 7.0 6.6 6.7 6.0 5.7 5.6 5.4 8.6 6.7 Promedio 4.1 4.7 5.3 5.7 5.9 5.6 5.6 5.5 5.1 4.7 4.3 3.8 3.8 5.9 5.0



TEMPERATURA MÍNIMA MEDIA, MÁXIMA MEDIA Y MEDIA ANUAL

EN DIFERENTES CIUDADES Y REGIONES DEL PAÍS

TEMPERATURA MEDIA (°C) CAPITAL DEL ESTADO ENERO JULIO PROMEDIO ANUAL

Villahermosa, Tab. 25.1 29.1 28.1 Mérida, Yuc. 22.9 27.3 25.9 La Paz, B.C.S. 17.9 28.9 23.6 Mexicali, B.C. 12.3 33.1 22.3 Monterrey, N.L. 14.9 28.1 22.2 Guadalajara, Jal. 15.6 20.6 19.4 Chihuahua, Chih. 9.8 25.3 18.4 Puebla, Pue. 13.8 17.1 16.6 San Luis Potosí, S.L.P. 12.7 18.0 16.5 Distrito Federal. 12.9 16.0 15.6



DIAGRAMA DE VAPOR DE AGUA El punto de ebullición normal del agua es 100°C por el hecho de que esa es la temperatura a la cual la presión de vapor del agua es 1 atmósfera (760 mm de mercurio). Si la presión sobre la superficie de cualquier líquido es menor que 1 atm, se alcanzará la ebullición a una temperatura inferior al punto de ebullición normal. Si la presión externa es mayor a 1 atm, la ebullición se iniciará a una temperatura más alta. P 218 atm Punto crítico Agua 1 atm Gas Vapor de Agua 100°C 374°C Curva de vaporización del agua. Cualquier punto de la curva representa condiciones de presión y de temperatura en las que el agua puede hervir. La curva termina abruptamente en la temperatura crítica, debido a que el agua sólo puede existir en forma de gas más allá de ese punto. Fuente: Tippens, Paul E. (1996). Física, conceptos y aplicaciones. 5ª. Edición. McGraw-Hill. México, D.F. pp 430.

comitÉ tÉcnico para energÍas renovables · 2020. 6. 12. · el presente material ha sido...

Documents