Colectores solares térmicos
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
☀️ 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.
🌡️ 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
💡Cama plana
💡Tubo al vacío
💡Termosifón
💡Concentradores solares
💡Heliostatos
💡Torre concentradora solar
💡Concentradores solares híbridos
💡Eficiencia
💡Estanques solares salinos
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.
Transcripts
la radiación solar es captada por
diferentes tipos de colectores solares
en donde su eficiencia corresponde a la
relación de la radiación incidente en la
superficie entre la energía que se
transfiere al fluido que circula en el
colector a continuación se describen los
principales tipos de colectores solares
térmicos El colector más simple es el de
cama plana que se utiliza para entar
agua para aplicaciones residenciales y
comerciales este colector está formado
por una placa Metálica con una arreglo
de tubos por los que circula el agua a
la superficie de la placa y los tubos se
le aplica un recubrimiento especial para
que la absortancia de la radiación solar
sea alta esta placa con tubos se
encuentra dentro de una caja con una
cubierta de vidrio en la superficie
Superior y una islante en la inferior
para reducir las pérdidas de calor hacia
el ambiente
la irradiación solar se transmite a
través del Vidrio hacia la placa con
tubos en donde se calienta su superficie
de tal forma que la energía térmica se
transfiere al fluido que circula por el
arreglo de los tubos incrementando su
temperatura otro colector bastante
utilizado en aplicaciones residenciales
es el de tubos al vacío en donde se
tiene un arreglo de tubos inclinados
conectados a un tanque de
almacenamiento los tubos tienen la
característica que se encuentran al
vacío en donde en el proceso de
fabricación se ha removido el aire entre
la superficie del Vidrio y el tubo por
donde circula el fluido de esta manera
se disminuye en una mayor cantidad las
pérdidas de calor hacia el ambiente y se
obtiene una mayor eficiencia que los
colectores de cama plana existen
diferentes tipos de colectores de tubo
al vacío los cuales varían de acuerdo al
fluido utilizado y la forma en que se
transfiere el calor al fluido los más
económicos utilizan tubos con una pared
cilíndrica de doble vidrio separados por
una pequeña distancia la cual se
encuentra al vacío Y en donde la pared
interior tiene un recubrimiento metálico
para incrementar la absortancia
solar los tubos están inclinados para
que al incrementarse la temperatura del
agua debido a la radiación solar el
fluido tiende a ascender hacia el tanque
debido a que su densidad disminuye
y este fluido es reemplazado por agua de
menor temperatura del tanque que tiene
una mayor densidad generándose por lo
tanto un efecto de termosifón en otro
tipo de colectores de tubo al vacío se
tiene el tubo de vidrio y un ducto
metálico por el que circula un fluido
que al calentarse Se evapora y tiende a
ascender hasta la parte superior en un
vlvo que sirve como intercambiador de
calor en donde transfiere su energía
térmica del fluido dentro del tubo a
otro fluido que circula por la parte
exterior del vlvo el fluido dentro del
tubo al enfriarse se condensa Y
desciende
generándose nuevamente el efecto de
termosifón los concentradores solares
forman parte de otra tecnología de
colectores solares en donde mediante una
superficie curva reflectora se
concentran los rayos solares en una
superficie receptora más pequeña
incrementándose el flujo de radiación en
esta con respecto a los colectores de
cama plana y tubos al vacío la radiación
solar que se absorbe en la superficie
receptora se utiliza dependiendo del
nivel de concentración solar para
incrementar la energía térmica de un
fluido o para aplicaciones que requieren
mayor temperatura en donde se desea
fundir cientos materiales dependiendo de
la geometría de la superficie receptora
los concentradores solares se pueden
clasificar en parabólicos de Revolución
y parabólicos
lineales en los primeros la superficie
reflectora tiene la forma de un disco
parabólico en donde la radiación solar
se concentra en una región focal cicular
pequeña en los segundos la curvatura de
la superficie reflectora tiene una
curvatura que se mantiene constante en
la dirección axial y la radiación solar
reflejada se refleja en un tubo receptor
por por el que circula un fluido
independientemente del tipo del
concentrador solar para incrementar su
eficiencia estos concentradores están
montados en una estructura con un
sistema de control que permite orientar
la superficie reflectora de tal forma
que reciban la máxima radiación
incidente durante el transcurso del día
dentro de los concentradores solares
existe otra categoría conocida como
Torre concentradora solar la cual
tiene en su parte superior un receptor
que recibe la radiación solar de una
gran cantidad de superficies reflectoras
localizadas en la superficie a nivel de
la base de la Torre estas superficies
reflectoras o heliostatos están
programadas de tal forma que su entación
cambia durante el día Para aprovechar al
máximo la radiación solar la radiación
solar captada en el receptor de la Torre
es utilizada para incrementar la energía
térmica de sales líquidas las cuales se
emplean para generar electricidad en una
planta termoeléctrica otra categoría de
los concentradores solares son los
concentradores solares híbridos en este
tipo de concentrador en el receptor se
aplican paneles fotovoltaicos de tal
forma que se capta la radiación solar y
se convierte en energía eléctrica además
que el fluido que se calienta produce
energía térmica otra ventaja de estos
concentradores híbridos dos es que al
circular el fluido se disminuye la
temperatura de los paneles fotovoltaicos
por lo tanto incrementándose su
eficiencia los estanques solares salinos
es una tecnología renovable que permite
captar la radiación solar en la
superficie de un estanque con un
gradiente de salinidad y almacenarla en
forma de energía térmica en su zona
inferior cuando se implementa un
gradiente de salinidad en el estanque la
concentración de sal en el agua
incrementa con la profundidad
ocasionando que el agua que se calienta
no pueda ascender debido a que es más
pesada que el agua que se encuentra
encima de esta forma se elimina el
mezclado vertical del fluido y se
reducen las pérdidas del calor hacia el
ambiente esta energía térmica se extrae
del estanque para diferentes
aplicaciones residenciales y comerciales
existe una gran variedad de tecnologías
que que transforman la radiación solar
en energía térmica y que utilizan
diferentes principios de
funcionamiento la selección de la
tecnología más apropiada para una
aplicación Residencial comercial o
industrial dependerá de la cantidad de
energía térmica y la temperatura del
fluido requerida
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