Colectores solares térmicos

Tecnológico de Monterrey | Innovación Educativa

9 Dec 201607:25

Summary

TLDREl video describe diferentes tipos de colectores solares térmicos que captan la radiación solar para transferir energía térmica a un fluido. Se mencionan los colectores de cama plana y de tubos al vacío, ambos utilizados en aplicaciones residenciales. Además, se explican los concentradores solares, que incrementan la energía térmica mediante superficies reflectoras y son útiles en aplicaciones de alta temperatura, como la fundición de materiales. También se habla de torres solares y concentradores híbridos que generan energía eléctrica. Finalmente, se discuten los estanques solares salinos que almacenan energía térmica para diversas aplicaciones comerciales y residenciales.

Takeaways

☀️ La radiación solar es captada por diferentes tipos de colectores solares, que varían en eficiencia dependiendo de la relación entre la radiación incidente y la energía transferida al fluido.
💧 El colector solar de cama plana es el más simple y se utiliza principalmente para calentar agua en aplicaciones residenciales y comerciales.
🛠️ Los colectores de cama plana consisten en una placa metálica con tubos que circulan el agua, con un recubrimiento especial para maximizar la absorción de radiación solar.
🔋 Los colectores de tubos al vacío tienen mayor eficiencia que los de cama plana, ya que reducen las pérdidas de calor gracias a la eliminación de aire entre el vidrio y el tubo.
🌡️ Los tubos al vacío utilizan un efecto de termosifón, donde el agua caliente asciende al tanque y es reemplazada por agua fría, creando un ciclo continuo.
🚀 En los colectores solares de concentración, los rayos solares se concentran en una pequeña superficie receptora, lo que permite aumentar la energía térmica del fluido para aplicaciones de alta temperatura.
🌍 Los concentradores solares se clasifican en parabólicos de revolución y parabólicos lineales, dependiendo de la forma de la superficie reflectora.
📡 Las torres concentradoras solares utilizan heliostatos para reflejar la radiación hacia un receptor en la parte superior de la torre, permitiendo generar energía térmica con sales líquidas.
⚡ Los concentradores solares híbridos combinan paneles fotovoltaicos y tecnología térmica, capturando energía solar tanto para producir electricidad como para calentar un fluido.
💧 Los estanques solares salinos capturan energía térmica mediante un gradiente de salinidad, lo que permite almacenar calor en la zona inferior y reducir las pérdidas de calor.

Q & A

¿Qué es un colector solar térmico y cómo funciona?
-Un colector solar térmico es un dispositivo que capta la radiación solar y la convierte en energía térmica para calentar un fluido, generalmente agua. La radiación solar se absorbe en una superficie, y el calor se transfiere al fluido que circula por el colector.
¿Cuál es el principio de funcionamiento de un colector solar de cama plana?
-El colector solar de cama plana está compuesto por una placa metálica con tubos por donde circula el agua. La placa tiene un recubrimiento especial para maximizar la absorción de la radiación solar, y está dentro de una caja con una cubierta de vidrio para reducir pérdidas de calor.
¿Cómo se reduce la pérdida de calor en los colectores solares de tubos al vacío?
-En los colectores solares de tubos al vacío, el aire se elimina del espacio entre la superficie de vidrio y el tubo, creando un vacío que reduce significativamente las pérdidas de calor al ambiente, lo que aumenta su eficiencia.
¿Qué diferencia a los colectores solares de tubos al vacío más económicos?
-Los colectores de tubos al vacío más económicos tienen una pared cilíndrica de doble vidrio con una pequeña distancia al vacío entre ellas, y la pared interior tiene un recubrimiento metálico para aumentar la absorción de la radiación solar.
¿Qué es el efecto de termosifón en los colectores solares?
-El efecto de termosifón ocurre cuando el agua calentada en los tubos de un colector solar asciende debido a la disminución de su densidad, mientras que el agua fría desciende para ser calentada, generando un ciclo natural sin necesidad de bombas.
¿Cómo funcionan los colectores solares concentradores parabólicos?
-Los colectores solares concentradores parabólicos utilizan una superficie reflectora curva que concentra los rayos solares en una pequeña superficie receptora. Esta concentración de radiación aumenta la temperatura del fluido en el receptor.
¿Qué es una torre concentradora solar y cómo opera?
-Una torre concentradora solar tiene un receptor en su parte superior que recibe la radiación solar de múltiples heliostatos ubicados en la base de la torre. Los heliostatos se ajustan para maximizar la radiación captada durante el día, que se usa para calentar sales líquidas y generar electricidad.
¿Cuál es la ventaja de los concentradores solares híbridos?
-Los concentradores solares híbridos combinan paneles fotovoltaicos y un sistema de calentamiento de fluidos, lo que permite generar energía eléctrica y térmica al mismo tiempo. Además, el fluido que circula ayuda a enfriar los paneles fotovoltaicos, incrementando su eficiencia.
¿Cómo funcionan los estanques solares salinos?
-Los estanques solares salinos captan la radiación solar en un cuerpo de agua con un gradiente de salinidad. El agua caliente no asciende debido a su mayor densidad, evitando la mezcla vertical y reduciendo las pérdidas de calor al ambiente, lo que permite almacenar energía térmica en su parte inferior.
¿Cómo se elige la tecnología solar más adecuada para una aplicación específica?
-La selección de la tecnología solar más adecuada depende de la cantidad de energía térmica y la temperatura que se requiera en la aplicación, ya sea residencial, comercial o industrial.

Outlines

00:00

☀️ Colectores solares: eficiencia y tipos

La radiación solar es captada por diferentes tipos de colectores solares, cuya eficiencia depende de la relación entre la radiación incidente y la energía transferida al fluido. Se describen varios tipos de colectores solares térmicos, comenzando con el colector de cama plana, que se utiliza para calentar agua en aplicaciones residenciales y comerciales. Este colector incluye una placa metálica con tubos recubiertos que incrementan la absorción solar y se encuentra en una caja aislada para minimizar las pérdidas de calor. Además, se mencionan los colectores de tubos al vacío, que son más eficientes gracias a la eliminación del aire entre los tubos, reduciendo las pérdidas de calor. Existen diferentes variantes de colectores de tubos al vacío, algunos con termosifón para hacer circular el agua caliente.

05:00

🌡️ Concentradores solares y su aplicación en energías térmicas y eléctricas

Los concentradores solares utilizan superficies reflectoras para aumentar la radiación en una superficie receptora pequeña. Esto permite generar energía térmica para aplicaciones que requieren altas temperaturas, como la fusión de materiales. Existen varios tipos de concentradores solares, como los parabólicos de revolución y los parabólicos lineales, cada uno con una geometría distinta que determina cómo se concentra la radiación. Además, estos sistemas suelen contar con mecanismos de seguimiento solar para maximizar la eficiencia. Entre los concentradores más avanzados se encuentran las torres solares, que concentran la radiación desde múltiples reflectores, y los concentradores híbridos que combinan paneles fotovoltaicos con generación de energía térmica, mejorando la eficiencia de ambos sistemas.

Mindmap

Keywords

💡Colectores solares

Los colectores solares son dispositivos que captan la radiación solar para transformarla en energía térmica, la cual se transfiere a un fluido, como el agua. En el video se describen diferentes tipos de colectores solares, como los de cama plana, tubos al vacío y concentradores solares, que varían en diseño y eficiencia, dependiendo de su aplicación en residencias o industrias.

💡Cama plana

El colector de cama plana es uno de los tipos más sencillos de colectores solares, utilizado principalmente para calentar agua en aplicaciones residenciales y comerciales. Consiste en una placa metálica con un arreglo de tubos por los que circula el fluido, y está diseñado para maximizar la absorción de la radiación solar a través de un recubrimiento especial. Se menciona en el video como una tecnología eficiente y económica.

💡Tubo al vacío

El colector de tubo al vacío se utiliza también para aplicaciones residenciales, pero ofrece una mayor eficiencia en comparación con los de cama plana. Este diseño reduce las pérdidas de calor al eliminar el aire entre el vidrio y el tubo por el que circula el fluido, aprovechando al máximo la radiación solar. El video menciona que existen variaciones en estos colectores según el fluido utilizado y el método de transferencia de calor.

💡Termosifón

El efecto de termosifón es el principio por el cual un fluido caliente, al disminuir su densidad, asciende y es reemplazado por un fluido más frío y denso. Este proceso natural se aprovecha en colectores solares para mover el fluido sin necesidad de bombas. En el video se describe este efecto en el contexto de colectores de tubos al vacío, donde el agua caliente asciende hacia el tanque de almacenamiento.

💡Concentradores solares

Los concentradores solares son una tecnología que utiliza superficies reflectoras curvas para enfocar la radiación solar en una pequeña área receptora, incrementando así la energía térmica. Estos colectores se utilizan en aplicaciones que requieren altas temperaturas, como la fusión de materiales o la generación de electricidad. En el video se mencionan diferentes tipos de concentradores, como los parabólicos y los de torre.

💡Heliostatos

Los heliostatos son espejos móviles que siguen la trayectoria del sol durante el día, reflejando la radiación hacia un receptor fijo, como el de una torre solar. Esta tecnología se menciona en el video como parte de los concentradores solares de torre, donde los heliostatos maximizan la captación de energía solar para calentar fluidos, como sales líquidas, utilizadas en la generación de electricidad.

💡Torre concentradora solar

La torre concentradora solar es una tecnología en la que una gran cantidad de heliostatos reflejan la radiación solar hacia un receptor en la parte superior de la torre. Esta radiación se utiliza para incrementar la energía térmica de un fluido, como sales líquidas, que luego puede ser aprovechada para generar electricidad en plantas termoeléctricas. El video destaca esta tecnología como una opción eficiente para la producción de energía a gran escala.

💡Concentradores solares híbridos

Los concentradores solares híbridos combinan tecnologías fotovoltaicas y térmicas para generar energía eléctrica y térmica al mismo tiempo. Los paneles fotovoltaicos captan la radiación solar y la convierten en electricidad, mientras que el fluido que circula por el sistema absorbe la energía térmica, lo que también enfría los paneles, mejorando su eficiencia. El video menciona esta tecnología como una solución versátil para optimizar la conversión de energía.

💡Eficiencia

La eficiencia en el contexto de los colectores solares se refiere a la relación entre la radiación solar captada y la cantidad de energía térmica transferida al fluido. El video señala que la eficiencia depende de factores como el tipo de colector, el diseño y las tecnologías utilizadas para reducir las pérdidas de calor. Los colectores de tubos al vacío, por ejemplo, son más eficientes que los de cama plana debido a su capacidad para minimizar las pérdidas térmicas.

💡Estanques solares salinos

Los estanques solares salinos son una tecnología que utiliza un gradiente de salinidad para almacenar energía térmica en la zona inferior de un estanque, aprovechando la radiación solar. El gradiente impide que el agua caliente ascienda, evitando la pérdida de calor hacia el ambiente. En el video, se mencionan estos estanques como una opción para almacenar energía térmica y utilizarla en aplicaciones residenciales y comerciales.

Highlights

La radiación solar es captada por diferentes tipos de colectores solares, cuya eficiencia depende de la relación entre la radiación incidente y la energía transferida al fluido.

El colector solar más simple es el de cama plana, utilizado para calentar agua en aplicaciones residenciales y comerciales.

Los colectores de cama plana consisten en una placa metálica con tubos, con un recubrimiento especial que aumenta la absortancia de la radiación solar.

Los colectores de tubos al vacío ofrecen mayor eficiencia al reducir las pérdidas de calor al ambiente gracias a su estructura sin aire entre los tubos.

Existen diferentes tipos de colectores de tubos al vacío que varían en función del fluido utilizado y la transferencia de calor.

Los colectores de tubos al vacío más económicos utilizan paredes cilíndricas de doble vidrio con una capa interior metálica para incrementar la absorción solar.

El efecto de termosifón se genera cuando el fluido caliente asciende hacia el tanque y es reemplazado por agua fría, creando un ciclo de calentamiento eficiente.

Otro tipo de colector de tubos al vacío utiliza un ducto metálico donde el fluido se evapora y transfiere calor a otro fluido exterior.

Los concentradores solares utilizan superficies curvas reflectoras para concentrar la radiación solar en una superficie receptora más pequeña, incrementando el flujo de radiación.

Los concentradores solares parabólicos pueden ser de revolución o lineales, concentrando la radiación en una región focal pequeña o en un tubo receptor, respectivamente.

Los concentradores solares incluyen sistemas de control que orientan las superficies reflectoras para captar la máxima radiación durante el día.

La torre concentradora solar recibe radiación de heliostatos, superficies reflectoras programadas para maximizar la captación de radiación solar.

La radiación captada en las torres concentradoras solares se utiliza para calentar sales líquidas que generan electricidad en plantas termoeléctricas.

Los concentradores solares híbridos aplican paneles fotovoltaicos en el receptor para generar electricidad mientras también calientan fluidos para generar energía térmica.

Los estanques solares salinos capturan y almacenan energía térmica en un gradiente de salinidad, reduciendo las pérdidas de calor y permitiendo aplicaciones comerciales.