Croquis Trabajo

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    30-Dec-2014

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<p>Central termoelctrica solar tipo Disco parablico Stirling Esta tecnologa termosolar consiste en tener concentradas un gran nmero de pequeas unidades independiente formadas por un reflector con forma de paraboloide de revolucin que concentra los rayos en el receptor situado en el foco del paraboloide y que, a su vez, integra el sistema de generacin elctrica basado en un motor Stirling.</p> <p>Figura 1.1 : Concentrador solar de Disco-Stirling. Fuente: http://www.el-universal.com.mx/notas/598046.html</p> <p>Descripcin del Sistema propuesto El sistema propuesto es mostrado en la figura , corresponde a una pequea seccin lateral de una parbola, que dirige la radiacin solar a un punto focal fijo donde se encuentra instalado un motor Stirling, dicho motor est sujeto por medio de una estructura. Para mantener la radiacin solar en el punto focal fijo, se emplea un sistema de seguimiento en 2 ejes, que consta de dos mecanismo, uno de seguimiento diario, el cual desplaza el reflector sobre un soporte mvil de manera proporcional a la declinacin solar y el otro de seguimiento horario, que proporciona la rotacin del reflector de forma sincronizada con el movimiento del sol durante el da. Estos movimientos del reflector permiten concentrar la radiacin solar en una cavidad receptora donde se calienta un gas (helio, hidrgeno o aire) a una temperatura de alrededor de 700 C., Finkelstein T. y Organ A. J., posteriormente mediante el motor Stirling se realiza la conversin de energa trmica a energa elctrica. Los valores de los parmetros de diseo para el caso de estudio son mostrados en seccin de metodologa de diseo y las dimensiones resultantes de aplicar el modelo matemtico y metodologa son mostrados en la seccin de resultados.</p> <p>Configuracin de la tecnologa Los sistemas Disco-Stirling son adecuados para la generacin descentralizada de energa elctrica a partir de la energa solar y generalmente tienen una capacidad de 10 a 50 kW cada uno. Su concentrador parablico sigue al sol continuamente, reflejando los rayos paralelos entrantes sobre su zona focal. El intercambiador de calor solar situado en la zona focal del concentrador absorbe la radiacin solar concentrada, calentando el medio portador de calor (helio o hidrgeno). Un motor Stirling convierte este calor en energa mecnica, que es a su vez transformada en energa elctrica por un generador acoplado directamente al eje del motor.</p> <p>Proceso de conversin de energaEnerga solar</p> <p>Energa trmica</p> <p>Energa mecnica</p> <p>Energa elctrica</p> <p>Fuente: elaboracin propia</p> <p>Figura 1.2: Esquema funcional de sistema Disco Parablico. http://es.wikipedia.org/wiki/Costo-beneficio</p> <p>Componentes de un sistema de discos parablicos Los componentes de un sistema de discos parablicos son: Concentrador Receptor sistema de generacin estructura soporte y mecanismos</p> <p>Concentrador</p> <p>Receptor Energa Elctrica</p> <p>Energa Solar</p> <p>Sistema de generacin</p> <p>Estructura soporte y mecanismos (rastreador)</p> <p>Figura 1.3: Caja blanca del sistema propuesto</p> <p>Concentrador La forma de la superficie reflexiva en un sistema de este tipo es la de un paraboloide de revolucin. El tamao del concentrador depender tanto de la potencia nominal como de la energa a generar en un perodo de tiempo para unas determinadas condiciones de radiacin solar y rendimientos asociados de los elementos que constituyen el sistema. Los discos parablicos pueden ser construidos tanto con facetas que aproximan de forma discreta a la geometra del paraboloide o con membrana tensionada de metal aproximando as de manera continua a la geometra buscada. La superficie reflexiva se consigue a base de espejos de vidrio o de pelculas reflectantes. Existen distintos tipos de concentradores, sus dimetros de apertura oscilan entre los 7 m de los sistemas ms antiguos y los 17 m de los desarrollos ms recientes, aunque se han construido discos de tamao mayor. Las relaciones de concentracin llegan a alcanzar el valor de 1500 y 4000. Estructura y sistema de seguimiento Los sistemas de disco parablico deben disponer tambin de una estructura soporte y un mecanismo de seguimiento al sol en dos ejes, con objeto de seguir la posicin del sol en todo momento. Los dos tipos de montaje empleados son: Seguimiento en acimut-elevacin, en el que el movimiento se realiza segn dos ejes, vertical y horizontal. Seguimiento polar, en el que el movimiento en un eje es muy lento, pues slo debe seguir las variaciones estacionales del sol, y el movimiento en el otro eje es a velocidad constante. El primer tipo de montaje es ms simple desde el punto de vista constructivo mientras que el montaje polar es ms fcil de controlar. Receptor Las dos funciones fundamentales del receptor de un sistema de discos parablicos son: Absorber la radiacin solar reflejada por el concentrador. Transferir la energa absorbida al fluido de trabajo de la mquina trmica asociada.</p> <p>El receptor constituye la interfaz entre el concentrador y la mquina trmica. Los receptores empleados en los DP son receptores de cavidad (aunque el empleo de receptores externos presenta algunas ventajas para sistemas de baja temperatura), en los quela radiacin concentrada entra por una apertura (situada en el foco del paraboloide) incidiendo posteriormente sobre el absorbedor. De esta forma se consigue disminuir las prdidas radiativas y convectivas, as como homogeneizar flujo radiante incidente sobre el absorbedor y reducir su valor mximo. Maneja temperatura entre las 600 y 800C.</p> <p>Sistema generador El sistema generador est constituido por un ciclo termodinmico de potencia o mquina trmica y el generador propiamente dicho, que transforma la energa mecnica en electricidad. El desarrollo de los sistemas de discos parablicos ha estado muy ligado a los motores Stirling. Las primeras aplicaciones del ciclo Stirling al aprovechamiento de la energa solar datan de 1872, siendo debidas a Ericsson.En 1984, con un sistema de disco parablico y un motor Stirling se consigui el que sigue siendo el mayor rendimiento de conversin solar-elctrico (29,4%) con un sistema de25 kW elctricos con hidrgeno como fluido de trabajo a 200 bar y una temperatura mxima del ciclo de 720 oC. El rendimiento trmico del motor Stirling fue del 41%.En la actualidad se comienza a emplear tambin ciclos de turbinas de gas, gracias al desarrollo de turbinas de gas de tamao reducido y alto rendimiento.Las potencias de estos motores o turbinas suelen oscilar entre los 5 y los 25 kW, con rendimientos entre el 30% y el 40% Motor Stirling Tiene la ventaja de convertir la energa trmica en energa mecnica. Pertenece a la familia de los motores que manejan diferencia de presiones del gas, a diferencia del motor Otto y Diesel, su energa se obtiene de manera externa; lo que le hace ideal para el trabajo con energa termosolar.El motor Stirling lleva acoplado un alternador, de manera que dentro de un mismo bloque situado en el foco del disco concentrador se realiza la transformacin de la energa luminosa en electricidad que se puede inyectar en la red elctrica bien destinarla a consumo directo en alguna aplicacin prxima al lugar de emplazamiento.</p> <p>Figura 1.4: Motor Stirling montado en un concentrador solar de Disco Parablico.Fuente: http://www.solarviews.com/span/sun</p> <p>Balance energtico Los parmetros que caracterizan el concentrador son los siguientes: rea de apertura del concentrador,App rea de apertura del receptor,Arec</p> <p>Fraccin del rea de apertura no sombreada, E Reflectividad de la superficie, Fraccin de intercepcin (fraccin de la energa reflejada por el concentrador que entraen el receptor, alcanzando la superficie absorbedora),</p> <p>El receptor, as como la mquina trmica o ciclo de potencia y el generador, vienen caracterizados por sus respectivos rendimientos energticos, definidos como cocientes entre las potencias de salida y entrada a cada uno de estos componentes. La figura muestra un diagrama de prdidas y rendimientos del sistema de disco parablico EuroDisch.</p> <p>Figura 1.4: Prdidas y rendimientos en el sistema de disco parablico EuroDisch.</p> <p>Ventajas, inconvenientes y aplicaciones de la tecnologa Ventajas: Eficiencia de conversin muy alta mxima de solar a elctrica de aproximadamente un 30%. Los sistemas disco-Stirling destacan por su implantacin modular y alto rendimiento, sin consumo de agua asociado. Operacin hbrida posible. Experiencia operacional de los primeros prototipos. Inconvenientes: Fiabilidad tiene que mejorar Todava por conseguir los costes proyectados de produccin en masa. Esta tecnologa tiene aplicaciones independientes o pequeos sistemas aislados, la unidad mayor construida hasta la fecha es de 25 kW.</p>