• Categories:
  • Ingeniería / Consultoría Archives - Energía naRural

    Fotosíntesis y fotoconversion de la luz solar

    el 2015/07/31 en Energía Solar Fotovoltaica, Energías Renovables, Formación / eLearning, Ingeniería / Consultoría, Solar Térmica

    Hasta el presente en los diferentes estudios realizados sobre el tema, se le ha prestado poca atención al valorar y caracterizar la luz solar como fuente de energía (Fig. 1), a su peculiar estado de agregación. Se trata, en esencia, un gas de fotones de amplio espectro de frecuencias, lo que le concede un carácter muy entrópico.

    BM10_F1_Luz solar

    Fig.1. Luz solar.

     Con una marcada vocación docente, el trabajo ha sido concebido para brindarles a los lectores un objeto de estudio novedoso. Más aun, de mostrar con claridad el escenario al que la humanidad debe aspirar. A esto se añade el hecho de que, temáticamente, la relación entre estas disciplinas, especialmente entre la física y la biología es muy intensa, hecho que desafortunadamente parece ignorarse y el cual, sin embargo, el tema tratado pone de manifiesto con mucha claridad.

    Curiosamente, y esto es muy importante, en la medida que el nivel de vida de un país es mayor, el impacto ambiental de la trayectoria de vida de un ser humano es mayor.

    En los últimos años, muchos trabajos muestran  de forma muy dramática aspectos de la degradación ambiental. Es solo una muestra del creciente interés que en el mundo despierta este tema vital. Este razonamiento lleva directamente a una conclusión: trabajar con tesón y conocimiento de causa en este sentido podría tener una elevada significación conservacionista. Es ésta una forma de luchar por la conservación de la bio-diversidad y el medioambiente de nuestro planeta.

    En relación con un programa docente, y como un resultado adicional, se puede afirmar que por esta vía se le facilita a los estudiantes y lectores, en grado sumo, la comprensión de tres materias: física, química y biología.

    BM10_F2_Física_químca_biogía

    Fig. 2. Materias: física, química y biología.

    El célebre efecto fotoeléctrico, con toda la actividad experimental y teórica que se le asocia, se ubica en los cimientos mismos de la mecánica cuántica, que es lo mismo que decir de la física moderna. Por esta razón, la comparación entre el mecanismo cuántico de funcionamiento de una celda solar, un elemento artificial resultado de la física del estado sólido, su capacidad de absorber los fotones con un carácter espectral, y el de la absorción espectral de los propios fotones en el proceso de fotosíntesis que tiene lugar en una planta, resulta de sumo interés (Fig. 3).

    BM10_F3_Fotoconversión y fotosíntesis de la luz solar

    Fig. 3. Fotoconversión y fotosíntesis de la luz solar.

    VN:R_U [1.9.17_1161]
    Rating: 0.0/5 (0 votes cast)

    Colectores solares planos: características y parámetros

    el 2015/05/05 en Ingeniería / Consultoría, Solar Térmica

    Como parte de un estudio del comportamiento térmico de colectores solares planos para el suministro de agua caliente sanitaria en diferentes condiciones actinométricas y climáticas del planeta, se muestran tres instalaciones de colectores solares de uso generalizado, sus singularidades y parámetros que caracterizan su comportamiento térmico.  

    I.    Colectores solares planos en régimen forzado

    La principal características de las instalaciones en régimen forzado es que incluyen al menos una bomba para hacer circular el fluido de trabajo por el colector solar. En la Fig. 1 se muestra el colector solar y el esquema del sistema solar en régimen forzado.

     El sistema solar con colectores solares en régimen forzado  está compuesto por dos circuitos hidráulicos: el primero incluye a los colectores solares planos por cuyo interior circulara la sustancia de trabajo (en localidades con temperatura bajo cero se utiliza una solución acuosa anticongelante), bomba de circulación, centralita de control  y el tanque acumulador y el segundo contiene  un calentador de agua  como fuente auxiliar de energía,  una válvula de tres vías termostática que mezcla proporcionalmente agua fría de la red y agua caliente proveniente del tanque  para controlar  la temperatura del agua a la entrada del calentador auxiliar.

    B04F01_Colector solar plano en régimen forzado.

    Figura 1.  Colector solar plano y esquema del régimen forzado.

    II. Colector solar termosifónico

     La Fig. 2.  representa un colector solar termosifónico y el esquema de líneas de su instalación. Este tipo de sistema solar, generalmente, está compuesto por dos circuitos: uno el circuito solar entre el colector solar y el tanque acumulador puede llevar incorporado un  intercambiador de calor.  El segundo circuito es el de distribución del agua caliente sanitaria (ACS) a los puntos de consumo es similar al del sistema forzado.

    En estos sistemas el agua de red va directamente al tanque acumulador que puede tener intercambiador de calor o no en cuyo caso se calienta  directamente el agua del tanque. No tiene bomba de circulación ya que la circulación del fluido se produciría por convección natural debido a la diferencia de densidades, de ahí su nombre. Si fuese necesario por temperaturas menores de cero grado se utiliza en el primer circuito una solución acuosa anticongelante.

    B04F02_Colector solar termosifónico y esquema de líneas.

    Figura 2.  Colector solar termosifónico y esquema de líneas.

    III. Colector solar termoacumulativo

    La Fig. 3.  muestra un colector solar termoacumulativo y el esquema de líneas de su instalación. Los colectores solares termoacumulativos, también conocidos como autocontenidos, integrales  o compactos, incorporan en un mismo equipo las funciones de absorción de la energía solar y la de acumulación de la energía térmica, resulta más sencillo al no llevar incorporado ni bomba de circulación ni tanque termo exterior, como muestra el esquema de la Fig. 3. No requiere bombas de circulación para su uso.

    En este tipo de sistema solar está compuesto por un sólo circuito hidráulico. El agua de red va directamente al tanque termo-acumulador y de ahí al consumo. No tiene una bomba de circulación y si fuese necesario por las bajas temperaturas se utiliza opcionalmente una varilla de calefacción.  El colector solar termoacumulativo de cubierta mejorada  incorpora a la lámina de vidrio solar una lámina aislante transparente de  30 mm con el fin de minimizar las pérdidas de calor por la cubierta.

    B04F3_Colector solar termoacumulativo.

    Figura 3.  Colector solar termoacumulativo y su esquema de instalación.

    IV. Parámetros que caracterizan el comportamiento térmico

     El comportamiento térmico de los colectores solares se caracteriza por su curva de eficiencia [2]:

    B04F04_Eficiencia del colector solar plano

    La Tab. 1 muestra los valores de los parámetros del comportamiento térmico de los tres colectores solares estudiados. Para los colectores solares termoacumulativos hay que tomar en cuenta los valores promedios de la  irradiación y la diferencia de temperatura entre el agua al inicio  de su exposición a la radiación solar y el ambiente. La ecuación [1] de la eficiencia térmica del colector termoacumulativo viene dada por:

    B04F04_Eficiencia del colector solar termoacumulativo

    B04F04_Factor transmitancia_absortancia

    B04F04_Tabla1El término  puede expresarse en función de la incidencia normal, para cubierta de vidrio:

    V. Referencias

    1. Massipe Hernández, J.R. (2005). “Colectores solares termoacumulativos: Análisis numérico y experimental en regímenes estacionario y transitorio”. Tesis Doctoral. Universidad de Lleida. España.
    2. Duffie, J.A. and Beckman, W.A., (2006). “Solar engineering of thermal processes”. Editorial Mc Graw-Hill, 3er Edition.
    VN:R_U [1.9.17_1161]
    Rating: 0.0/5 (0 votes cast)

    Sistemas solares en los Andes peruanos II

    el 2015/03/30 en Bioclimatismo, Blog, Calefacción y Refrigeración, Consejos en línea, Ingeniería / Consultoría, Otros Eficiencia Energética, Solar Térmica

    Cámaras Calientes 

    Según comunicación del profesor Dr.Ciro Espinoza de la Universidad Nacional del Centro de Perú  [1], “el Grupo de Energía Solar de la UNCP realizo una investigación con el objetico de determinar cuál es la configuración del sistema de calefacción que influye eficientemente en reducir el friaje en viviendas del alto-andinas [1].

    El frío impacta con mayor fuerza en los pobladores del alto-andinos, y con mayor razón en poblaciones pobres. Sin embargo, durante los meses de intenso frío el cielo es despejado con una relativa alta radiación solar que podría almacenaje para utilizarse durante las noches que es el momento donde las temperaturas bajan en extremo”.

    Beneficiados

    La cantidad de viviendas beneficiadas en este proyecto con la instalación de Muro Trombe o Cámaras Calientes para la calefacción son 31 vivendas ubicadas en los ditritos de San José de Quero y Yanacancha de las provincias de Concepción y Chupaca de la regón de Junín en el Perú.

    El muro Trombe 

    ¿Qué es un muro Trombe?

    Es un captador-acumulador-emisor de la energía solar cuya función es calentar espacios, cámaras, habitaciones durante la noche. En la Figura 1 se muestra en esquemas detalles de un muro Trombe y de la cámara caliente

    Muro Trombe y cámara caliente solar

    Fig. 1. Muro Trombe con pared y lecho de piedras.

    El muro Trombe está compuesto por una superficie transparente, de vidrio o de plástico, una cámara de aire y un acumulador másico de calor por calor sensible que puede ser una pared (muro) o un lecho de piedras, que permite durante el día solar  acumular la energía solar en forma de calor sensible para disipar este calor durante la noche.

    Detalles constructivos de la cámara caliente

    En las Figuras 2 y 3 se muestran detalles constructivos de las cámaras calientes del muro Trombe.

    Lecho de piedras de muro TrombeFig. 2. Lecho de piedras de las cámaras calientes.

    Cubierta transparente de muro Trombe

    Fig. 3. Cubierta transparente del muro Trombe.

    Condiciones ambientales y actinométricas

    En [1] se selecciono 6 viviendas de las 31 para realizar un estudio de su comportamiento térmico. Estas viviendas se encuentran ubicadas entre los 3652 msnm y 3900 msnm. Las horas de sol que recibe la cámara caliente varía en función de su orientación geográfica, este número oscilo entre 6 y 8 horas al día.

    Alturas solares en hemisferio surAl encontrarse las viviendas ubicadas en el hemisferio Sur de nuestro planeta, la menor altura solar de 54°se alcanza el 21 de junio y la mayor altura soalr de 101° el 21 de diciembre como se muestra en la Fig.4.

    Fig. 4. Alturas solares en Hemisferio Sur [1].

    Registro de temperaturas

    Según [1], el registro de las mediciones de las temperaturas de la cámara, habitación se realizó entre las 11:00 h y las 13:00 h medios a intervalos de 15 minutos. Durante la medición los conductos de aire estaban abiertas.

    Temperaturas en viviendas con muro TrombeEl promedio de las temperaturas se muestra en la Tabla 1. Estos resultados muestran que los muros Trombe con cámaras calientes mejoran las condiciones de vida de sus pobladores y por consiguiente su salud.

    Ejemplos de viviendas muro Trombe y cámaras caliente

    Muro Trombe_cámara caliente solar_Andés peruanos

    Referencias

    1. Espinoza Montes, C.A. “Sistema de calefacción solar para reducir el friaje en viviendas alto andinas”. Facultad de Ingeniería Mecánica de la Universidad Nacional del Centro de Perú, 2014.
    VN:R_U [1.9.17_1161]
    Rating: 0.0/5 (0 votes cast)
    Avatar de Marcos

    por Marcos

    CFD para el estudio y optimización del comportamiento térmico de paneles fotovoltaicos integrados en cubierta

    el 2015/02/23 en Blog, Energía Solar Fotovoltaica, I & D / Innovación, Ingeniería / Consultoría

    1. Introducción

    Por regla general se distinguen dos modelos de instalación sobre cubierta de paneles fotovoltaicos (FV): integrados y no integrados. La elección de uno u otro modelo depende de muchos factores, como pueden ser: criterios de diseño arquitectónico, optimización de espacios físicos disponibles en la instalación, búsqueda de la máxima eficiencia de conversión fotovoltaica, etc. Son ejemplos de modelos no integrados (Fig. 1a) los paneles fotovoltaicos instalados en viviendas unifamiliares, escuelas, hospitales, estacionamientos, etc., mientras que los modelos integrados (Fig. 1b) los podemos encontrar en cubiertas de edificios, caballerizas, almacenes, etc.

    fig01

    Figura 1. Ejemplos de modelos de instalación sobre cubierta de paneles fotovoltaicos: (a) No integrado, (b) Integrado.

    En las instalaciones integradas en cubierta, los paneles fotovoltaicos deben instalarse juntos herméticamente, sin dejar espacio entre ellos. Para conseguir el enfriamiento de dichos paneles se utiliza un canal de ventilación de aire ubicado debajo de ellos, con circulación natural o forzada. En este caso, las temperaturas máximas de los paneles son más elevadas respecto a las instalaciones no integradas, al haber menos espacio para la circulación del aire. Se conoce que temperaturas elevadas en los paneles fotovoltaicos afectan negativamente a la eficiencia de conversión fotovoltaica y por consiguiente a la generación de electricidad. Por ejemplo, en el caso de los paneles de silicio cristalino se reporta una caída de la potencia generada de hasta 0,5% por cada grado centígrado de aumento en su temperatura. En algunos casos, si el diseño es inapropiado, las altas temperaturas pueden incluso dañar la integridad física de la planta FV, afectando los propios paneles fotovoltaicos, así como sus conexiones y componentes eléctricos anexos. Los máximos valores de temperatura que alcanzan los sistemas integrados se convierten en la variable térmica más crítica del diseño. Está reportado que las temperaturas de los paneles fotovoltaicos deben mantenerse por debajo de 70 ºC (Wen I-Jyh et al, 2008).

    Otra desventaja de los modelos integrados respecto a los no integrados es la inevitable aparición de elevados gradientes de temperatura entre los paneles, a lo largo del canal de ventilación. Se conoce que las diferencias elevadas de temperatura entre cadenas de módulos FV, conectadas en paralelo, pueden provocar gradientes de voltaje que agravan aún más los problemas térmicos, generando nuevas fuentes de disipación de calor en puntos localizados.

    El diseño apropiado del canal de ventilación de aire depende de muchos factores como: el espesor del canal, la forma de su entrada y salida, su inclinación, su longitud, la forma de los marcos y separadores, las propiedades físicas de los materiales, etc. (Alain Guiavarch et al, 2006).

    La disipación de calor en los paneles fotovoltaicos combina mecanismos complejos de transferencia de calor por conducción, convección y radiación, cuya fenomenología difícilmente puede ser abordada con métodos de cálculo convencionales. Estudios de este tipo necesitan el uso de técnicas avanzadas de análisis, como son las simulaciones numéricas de alto nivel CFD (Computational Fluid Dynamics) (John David Anderson, 1995). En base a estas técnicas, en el presente trabajo se estudia el comportamiento térmico de los paneles fotovoltaicos, integrados sobre la cubierta, con el fin de proponer diseños óptimos de los sistemas de enfriamiento por aire, con convección natural o forzada, que nos permitan evitar valores críticos de temperaturas en los paneles y, por consiguiente, mejorar su rendimiento y garantizar la fiabilidad técnica del sistema.

    Las simulaciones numéricas CFD nos permiten obtener una descripción detallada de la distribución de las variables del fluido (temperaturas, velocidades y presiones). La ventaja de este tipo de estudio es que los diseños propuestos pueden ser simulados en una fracción muy reducida de tiempo, comparado al caso de tener que construir montajes experimentales, con el costo añadido que ello conlleva.

    2. Modelos de estudio

    2.1 Descripción de los casos

    fig02

    Figura 2. Modelo geométrico bidimensional, conformado por una habitáculo, sobre cuya cubierta se dispone de una cadena integrada de cinco paneles fotovoltaicos.

    En la Fig. 2 se representa el modelo geométrico estudiado. El caso corresponde a un habitáculo bidimensional en el plano x – y, cuya cubierta está inclinada 19 grados respecto del plano horizontal. El modelo bidimensional está justificado debido a que se considera que la tercera dimensión es mucho mayor en longitud respecto a las otras dos dimensiones, tal y como se presenta en aplicaciones reales. Por encima de la cubierta se ha colocado una cadena integrada de cinco paneles fotovoltaicos, que mantienen una separación de 13 cm respecto de la cubierta; dicho espacio actúa como canal de ventilación de aire.

    Tomando como referencia el modelo general de la Fig. 2, en el presente trabajo se han simulado numéricamente seis casos, que corresponden a la combinación de cuatro tipos de canales, distintos geométricamente entre sí, y a su condición de sistema solar activo o pasivo. En las Fig. 3 a 8 se describen los principales detalles de cada uno de los casos.

    fig03

    Figura 3. Caso A: Canal de ventilación con separador de aluminio de sección 3 x 3,7 cm.

    fig04

    Figura 4. Caso B: Canal de ventilación con separador de aluminio reducido de sección 3,7 cm x 7,7 mm.

    fig05

    Figura 5. Caso C: Canal de ventilación con obstáculos periódicos de sección 3,7 x 3,7 cm, ubicados en su base, y con separador de aluminio reducido de sección 3,7 cm x 7,7 mm.

    fig06

    Figura 6. Caso D: Inclusión de un canal de ventilación paralelo al canal principal, ambos están separados mediante un material aislante térmico. La longitud del nuevo canal es de 300 cm y su ancho es 3,7 cm. Se han practicado dos aperturas adicionales en el material aislante de 3,7 cm para el paso del aire. La sección del separador de aluminio reducido es 3,7 cm x 7,7 mm.

    fig07

    Figura 7. Caso E: Geometría similar al caso B, sobre la cual se ha incluido un sistema de ventilación forzada en la entrada del canal, para mantener el flujo de aire a una velocidad media de 3 m/s.

    fig08

    Figura 8. Caso F: Geometría similar al caso C, sobre la cual se ha incluido un sistema de ventilación forzada en la entrada del canal, para mantener el flujo de aire a una velocidad media de 3 m/s.

    Las principales características de cada uno de los casos se describen a continuación:

    • Caso A (Fig. 3): Sistema pasivo, cuya cubierta está inclinada 19º respecto de la horizontal. Se considera una cadena de cinco paneles fotovoltaicos, de 75 cm de longitud cada uno y de espesor 3,85 mm. Todos ellos están integrados sobre la cubierta, unidos entre sí mediante separadores de aluminio de sección 3 x 3,7 cm. Se asume una separación de 13 cm entre los paneles fotovoltaicos y la cubierta del habitáculo.
    • Caso B (Fig. 4): Sistema pasivo, cuyas características geométricas son similares al caso A, excepto en el tipo de separador de aluminio, que en este caso es reducido, con sección 3,7 cm x 7,7 mm.
    • Caso C (Fig. 5): Sistema pasivo, cuyas características geométricas son similares al caso B, excepto en la forma de la base del canal de ventilación. Con la finalidad de estudiar los efectos de turbulencias en el aire, se han agregado obstáculos periódicos en la base del canal (de sección 3,7 x 3,7 cm), separados entre sí por una distancia de 33,8 cm.
    • Caso D (Fig. 6): Sistema pasivo, basado en la geometría del caso B, sobre la cual se ha incluido un canal de ventilación paralelo al canal principal, ambos separados mediante un material aislante térmico. La longitud de este nuevo canal cubre la distancia de los primeros cuatro paneles fotovoltaicos, siendo su longitud total de 300 cm y su ancho de 3,7 cm. Con la finalidad de dar paso al aire de ventilación, se han practicado dos aperturas en el material aislante de 3,7 cm, ubicadas en las partes central y final del canal de ventilación paralelo. El objetivo del nuevo canal es obtener aire de refrigeración en las zonas finales de la cadena de paneles, bajo condiciones de temperatura de aire a la entrada.
    • Caso E (Fig. 7): Sistema activo, en este caso se repiten las características geométricas del caso B, siendo la diferencia principal la inclusión de un sistema de ventilación forzada en la entrada del canal, que nos permita mantener una velocidad media del aire en 3 m/s.
    • Caso F (Fig. 8): Sistema activo, basado en la geometría del caso C, sobre la cual se ha incluido un sistema de ventilación forzada en la entrada del canal, que nos permita mantener una velocidad media del aire en 3 m/s.

    2.2     Condiciones de modelización

    Los casos estudiados están gobernados por las ecuaciones de Navier – Stokes (conservación de la masa, cantidad de movimiento y energía). Para llevar a cabo el análisis numérico se ha hecho uso del código comercial CFD FLOTRAN, componente del software de uso general ANSYS.

    Como condiciones principales de simulación se han considerado flujo incompresible en régimen permanente, laminar o turbulento según el caso, propiedades físicas variables y geometrías bidimensionales. Todos los casos han sido validados numéricamente mediante un estudio de densificación de la malla. El estudio de validación nos ha permitido obtener los resultados asintóticos de las variables de interés: los campos de velocidad y temperatura.

    Para la partes sólidas del modelo: panel fotovoltaico, separadores de aluminio y material aislante, se han considerado las conductividades térmicas: 0,16; 209 y 0,065 W/mK, respectivamente.

    Para las condiciones de ambiente exterior lejano se considera que la velocidad media es de 1 m/s y la temperatura ambiental igual a 24ºC. Para las condiciones de irradiación, se considera que el valor medio de la potencia superficial exterior es igual a 1000 W/m2. Como valor práctico se estima que el 54,7% de la potencia superficial exterior es la cantidad que debe disipar en forma de calor cada panel fotovoltaico. Este es el valor de la radiación solar que en el panel se convierte en energía térmica, descontando las cantidades de radiación solar que se pierden por reflexión y la que se transforma en energía eléctrica.

    3. Resultados

    Para el caso A se ha obtenido el peor comportamiento desde el punto de vista térmico. El pico de temperatura se ubica en la parte final del primer panel fotovoltaico, con una valor de 109,6 ºC (Fig. 9), dato muy por encima del valor recomendado (Wen I-Jyh et al, 2008). En este panel también se obtiene el máximo gradiente de temperatura: 78,3 ºC (Fig 10). Los resultados obtenidos del mapa de velocidades (Fig. 11) nos permiten apreciar que los órdenes de magnitud de esta variable son muy bajos en la parte inferior inmediata de los paneles fotovoltaicos respecto de otras zonas, lo que repercute negativamente en el proceso de transferencia de calor y por consiguiente empeora la disipación calor. La causa principal de este comportamiento es el modelo de separador de aluminio, cuyas dimensiones obstaculizan el flujo de aire y generan zonas de estancamiento “aguas abajo” de su posición. Evaluando las zonas de aire en la parte superior del canal, expuestas al ambiente, se obtiene velocidades bajas en los primeros paneles, lo que agrava aún más la disipación de calor y condiciona a que el primer panel tenga el peor comportamiento térmico. Esto depende fundamentalmente del perfil aerodinámico del panel en la entrada del canal y de la dirección de impacto de los vectores de velocidad del aire.

    Los resultados del caso B mejoran sustancialmente los obtenidos en el caso anterior. La causa principal de esta diferencia es la modificación de la geometría del separador de aluminio. En este caso el separador ejerce una mínima obstrucción al paso del aire, desapareciendo las zonas de estancamiento de aire que se presentaban en el caso A. Es decir, con esta modificación se ha conseguido optimizar el proceso de disipación de calor. La temperatura máxima obtenida en el caso B es de 84,1 ºC (Fig. 12), mientras que el máximo gradiente de temperatura es de 46,4 ºC (Fig. 13). En la Fig. 14 se puede apreciar el flujo ininterrumpido del aire dentro del canal de ventilación, con valores bajos del campo de velocidades cerca de las partes sólidas, debido al comportamiento natural de zona de capa límite.

    En la configuración propuesta para el caso C, con obstáculos periódicos ubicados en la base del canal, el objetivo es romper las zonas de capa límite y crear movimientos turbulentos del aire, buscando mejorar el proceso de transferencia de calor. No se ha obtenido una diferencia significativa en los picos de temperatura con respecto al caso anterior, debido fundamentalmente a que el movimiento del fluido está basado en un sistema pasivo. La máxima temperatura obtenida fue de 83,9 ºC (Fig. 15), mientras que el máximo gradiente de temperaturas es 47,5 ºC (Fig. 16), obtenido en el primer panel, como en el caso anterior.

    La configuración propuesta para el caso D, con un canal de ventilación paralelo al canal principal, tiene como objetivo aportar aire en condiciones de temperatura de entrada hacia los paneles fotovoltaicos, próximos a la salida del canal de ventilación. Los resultados térmicos obtenidos no presentan grandes diferencias respecto de los casos B y C. La máxima temperatura obtenida fue 83,4 ºC (Fig. 18).

    El caso E corresponde a un sistema activo, tomando como referencia la geometría del caso B. Esta solución implica colocar algún mecanismo que condicione la convección forzada en la entrada del canal, manteniendo una velocidad media del aire en 3 m/s. Tal y como se esperaba, se aprecia una reducción importante de temperatura respecto de los casos anteriores. La temperatura máxima obtenida es 72,3 ºC (Fig. 20).

    El caso F es otra variante de sistema activo, tomando como referencia la geometría del caso C. Se impone para esta caso que la velocidad media del aire en la entrada del canal se mantenga en 3 m/s, a través de algún mecanismo de ventilación forzada. Este caso mejora sustancialmente las prestaciones de los sistemas pasivos anteriores, e incluso mejora moderadamente los valores obtenidos en el caso E. La temperatura máxima del caso F fue de 69,2ºC (Fig. 22).

    fig09

    Figura 9. Caso A: Distribución de temperaturas (ºC). La máxima temperatura está ubicada en la parte final del primer panel fotovoltaico del canal de ventilación.

    fig10

    Figura 10. Caso A: Distribución de temperaturas (ºC) en el primer panel del canal de ventilación. En este panel se obtiene el máximo gradiente de temperatura.

    fig11

    Figura 11. Caso A: Distribución de velocidades (m/s). La máxima velocidad se ubica en la zona de impacto del aire con el primer panel fotovoltaico del canal de ventilación.

    fig12

    Figura 12. Caso B: Distribución de temperaturas (ºC). La máxima temperatura está ubicada en la parte final del cuarto panel fotovoltaico del canal de ventilación.

    fig13

    Figura 13. Caso B: Distribución de temperaturas (ºC) en el primer panel del canal de ventilación. En este panel se obtiene el máximo gradiente de temperatura.

    fig14

    Figura 14. Caso B: Distribución de velocidades (m/s). La máxima velocidad se ubica en la zona de impacto del aire con la base, en la entrada del canal de ventilación.

    fig15

    Figura 15. Caso C: Distribución de temperaturas (ºC). La máxima temperatura está ubicada en la parte final del cuarto panel fotovoltaico del canal de ventilación.

    fig16

    Figura 16. Caso C: Distribución de temperaturas (ºC) en el primer panel del canal de ventilación. En este panel se obtiene el máximo gradiente de temperatura.

    fig17

    Figura 17. Caso C: Distribución de velocidades (m/s). La máxima velocidad se ubica en la zona de impacto del aire con el primer panel fotovoltaico del canal de ventilación.

    fig18

    Figura 18. Caso D: Distribución de temperaturas (ºC). La máxima temperatura está ubicada en la parte final del tercer panel fotovoltaico del canal de ventilación.

    fig19

    Figura 19. Caso D: Distribución de velocidades (m/s). La máxima velocidad se ubica en la zona de impacto del aire con la base, en la entrada del canal de ventilación.

    fig20

    Figura 20. Caso E: Distribución de temperaturas (ºC). La máxima temperatura está ubicada en la parte final del cuarto panel fotovoltaico del canal de ventilación.

    fig21

    Figura 21. Caso E: Distribución de velocidades (m/s). La máxima velocidad se ubica en la zona de impacto del aire con el primer panel fotovoltaico del canal de ventilación.

    fig22

    Figura 22. Caso F: Distribución de temperaturas (ºC). La máxima temperatura está ubicada en la parte final del quinto panel fotovoltaico del canal de ventilación.

     fig23

    Figura 23. Caso F: Distribución de velocidades (m/s). La máxima velocidad se ubica en las proximidades de la parte final del cuarto panel del canal de ventilación.

    4. Conclusiones

    a) Comparando entre si los sistemas pasivos, se obtiene una mejor prestación de diseño en el caso B (Tab. 1). Si bien los valores de temperatura de los casos C y D son algo menores, sin embargo ambos necesitarían un proceso constructivo más complejo que en el caso B.

    b) La modificación propuesta para la geometría del separador de aluminio del caso A al caso B tiene un notable impacto en el comportamiento térmico de los paneles fotovoltaicos: se obtiene una reducción considerable en el pico de temperatura de 25,5 ºC.

    c) Como era de esperar, los resultados obtenidos en los sistemas activos (casos E y F) son mejores a los resultados de los sistemas pasivos. Se obtiene una reducción promedio del pico de temperatura del orden de 12 ºC. El uso de sistemas pasivos implica asumir los requerimientos económicos de los sistemas de ventilación forzada.

    d) Las temperaturas del caso F son moderadamente menores a las del caso E. La diferencia entre sus valores máximos de temperatura es de 3 ºC. Esta diferencia podría incrementarse, investigando otros modelos de obstáculos, alternativos al que se ha propuesto en este estudio.

    Tabla 1. Resumen de valores máximos de temperatura y velocidad para cada caso.

    Caso

    Sistema

    TMAX (ºC)

    VMAX (m/s)

    A

    Pasivo

    109,6

    2,1

    B

    Pasivo

    84,1

    2,4

    C

    Pasivo

    83,9

    2,1

    D

    Pasivo

    83,4

    2,2

    E

    Activo

    72,3

    3,2

    F

    Activo

    69,2

    3,2

    REFERENCIAS

    Alain Guiavarch, Bruno Peuportier, 2006. Photovoltaic collectors efficiency according to their integration in buildings. Solar Energy 80, 65–77

    ANSYS. www.ansys.com

    John David Anderson, 1995. Computational Fluid Dynamics. Kindle Edition.

    Wen I-Jyh, Chang Pei-Chi, Chiang Che-Ming, Lai Chi-Ming, 2008. Performance Assessment of Ventilated BIPV Roofs Collocating With Outdoor and Indoor Openings. Journal of Applied Sciences 8 (20): 3572 – 3582.

    VN:R_U [1.9.17_1161]
    Rating: 0.0/5 (0 votes cast)
    Avatar de Gonzalo

    por Gonzalo

    ACIMUTH Eficiencia Energética y Renovables

    el 2014/07/21 en Bioclimatismo, Biomasa, Calefacción y Refrigeración, Energía Eólica, Energía Solar Fotovoltaica, Ingeniería / Consultoría, Otras Energías, Otros Eficiencia Energética, Solar Térmica

    Es una ingeniería que realiza proyectos y direcciones de obra de instalaciones de edificios pero que lo hace desde un punto de vista de la EFICIENCIA ENERGÉTICA, y que además de esto hace de CONSULTORA ENERGÉTICA en el diseño arquitectónico del edificio (simulación dinámica del comportamiento energético del edificio, envolventes, cerramientos, aislamientos, elementos pasivos, energías renovables, …).

    Desarrollamos todo tipo de proyectos, pero todos ellos vinculados y soportados por tres criterios: Ahorro de energía + Eficiencia energética +Energías renovables.
    Nuestro abanico de servicios es muy amplio, prestamos asesoramiento a Ayuntamientos y Concejos, arquitecturas, industrias, sector terciario e incluso a particulares. Como soporte claro, tenemos dentro de nuestros servicios una herramienta potente para sustentar nuestro buen hacer: desarrollamos auditorias energéticas completas.
    Además, en los proyectos singulares con alta especialización; y aunque no sea nuestra ocupación principal; podemos asumir su ejecución llave en mano, responsabilizándonos de su instalación, puesta en marcha y mantenimiento. Esta es nuestra mejor garantía.

    Especialidades

    Eficiencia Energética, Energías Renovables, Ahorro energético, Auditorias Energéticas, Biomasa, Solar Térmica, Autoconsumo, Solar Fotovoltaica, Certificación Energética

    ACIMUTH SL. Parque Empresarial Ansoain. C/ Berriozar 21, Oficina 19. 31013 Ansoain · Navarra. T. 948 35 14 96 – F. 948 35 14 95.

    VN:R_U [1.9.17_1161]
    Rating: 0.0/5 (0 votes cast)
    Avatar de Alfonso

    por Alfonso

    Energia Solar SLP

    el 2014/04/02 en I & D / Innovación, Ingeniería / Consultoría, Venta Productos Energía

    Evoluo Energía Solar, al estar ubicada en San Luis Potosí, genera proyectos de energías sustentables en SLP, Aguascalientes, Zacatecas, Querétaro, Guanajuato, México DF, Durango, Hidalgo, Veracruz.

    Podemos ofrecerle los mejores productos al precio más bajo y además con excelentes garantías, lo que nos hace la mejor opción para generar energía eléctrica mediante paneles solares o luminarias solares autónomas.

    Podemos generar energía para su sistema de bombeo o riego en ranchos o comunidades rurales donde no hay acometida de red eléctrica o donde quiere ahorrar dinero por generar su propia energía y dejar de pagar a CFE.

    Llamenos al 4448250838 y 4441680181, o visitenos en www.evoluo.mx

     

    VN:R_U [1.9.17_1161]
    Rating: 0.0/5 (0 votes cast)
    Avatar de Alfonso

    por Alfonso

    Plantas Solares Rurales en México

    el 2014/03/29 en Ingeniería / Consultoría, Instalación / Mantenimiento

    Evoluo Energía Solar diseña y fabrica plantas solares para comunidades marginadas en casos de pobreza extrema en México.

    Plantas y Paneles Solares

    Energia Solar Rural

    Una planta solar aislada es una excelente manera de proveer energía eléctrica a familias que debido a su ubicación no cuentan con servicios básicos como la electricidad, agua o servicios de drenaje.

    De esta manera, en lugar de tender cableado y postería, Evoluo Energía Solar llega hasta estas comunidades y mediante la instalación de paneles solares se genera energía día a día la cual será almacenada en baterías para después poder usarla en las lámparas en corriente directa que se instalan junto con sus apagadores, o bien en otros aparatos como radios, televisiones y licuadoras que serán alimentados mediante un inversor para corriente alterna.

    Las plantas son muy duraderas y no necesitan mantenimiento. Lo único que hay que considerar es cambiar las baterías cada 4 años aproximadamente para poder seguir sacándole el máximo provecho a los paneles solares que nos darán más de 25 años de energía solar gratuita.

     

    Debido a la ubicación geográfica de estas comunidades y su dispersión inclusive entre las familias que la componen, las plantas solares son la mejor opción económicamente hablando, además de involucrar a los miembros en el cuidado de sus cosas pues se hace entrega a ellos en persona, en lugar de ser “algo” que esta en la calle y no le pertenece a nadie en especifico. Esto hace que la gente cuide más los bienes instalados y prolongando la vida de las cosas.

    De esta manera la energía solar contribuye en México no solo a familias con necesidad de apoyos sociales, sino al uso eficiente de los recursos de gobierno.

     

     

    VN:R_U [1.9.17_1161]
    Rating: 0.0/5 (0 votes cast)
    Avatar de Diego

    por Diego

    Conferencias del 1° Congreso de Tecnologías Verdes CEMAER

    el 2014/02/17 en Biocarburantes, Biogas, Biomasa, Energía Eólica, Energía Hidroeléctrica, Energía Solar Fotovoltaica, Financiación / Crowdfunding, Formación / eLearning, Geotérmica, I & D / Innovación, Ingeniería / Consultoría, Instalación / Mantenimiento, Otras Energías, Otros Servicios Energía naRural, Solar Térmica, Venta Productos Energía

    El 1° Congreso de Tecnologías Verdes CEMAER contará con 9 conferencias magistrales sobre temas relevantes en línea con el congreso, conoce más acerca de cada ponente y el tema de sus conferencias.

    Energía Solar Rural

    Nombre: Ing. Diego Alcubierre
    Organización: Centro de Estudios en Medio Ambiente y Energías Renovables (CEMAER)
    Puesto: Director General
    Descripción de la conferencia: Impacto social, económico y ambiental al llevar iluminación a comunidades rurales a través de la energía solar fotovoltaica.

    Más información sobre Ing. Diego Alcubierre y su conferencia, clic aquí…  Lee el resto de la entrada →

    VN:R_U [1.9.17_1161]
    Rating: 0.0/5 (0 votes cast)
    Avatar de Diego

    por Diego

    Beneficios de Asistir a Congresos y Conferencias Ecológicas

    el 2014/02/16 en Biocarburantes, Biogas, Biomasa, Energía Eólica, Energía Hidroeléctrica, Energía Solar Fotovoltaica, Financiación / Crowdfunding, Formación / eLearning, I & D / Innovación, Ingeniería / Consultoría, Instalación / Mantenimiento, Otras Energías, Otros Servicios Energía naRural, Solar Térmica, Venta Productos Energía

    ¿Quieres encontrar nuevos clientes y nuevas oportunidades de negocio?

    Los congresos y conferencias ecológicas son una fuente importante de conocimiento novedoso que nos pone al día con los temas más relevantes y de nuestro interés. Se han vuelto muy populares en todo el mundo ya que se crea un encuentro personal entre expertos, prestadores de servicios, vendedores de productos y nuevos clientes bajo un mismo techo.

    A través de los congresos y conferencias ecológicas se promueve un cambio de actitud frente a los problemas medioambientales, se incentiva la participación en el entorno ecológico y se impulsa el mercado de productos ecológicos y de energías renovables.

    Beneficios de asistir a congresos y conferencias ecológicas:  Lee el resto de la entrada →

    VN:R_U [1.9.17_1161]
    Rating: 0.0/5 (0 votes cast)
    Avatar de Optima

    por Optima

    El agua y el empleo, protagonistas en la Cumbre de la Ingeniería

    el 2013/05/15 en Gestión del agua, Ingeniería / Consultoría

    Ayer terminó la Cubre de Ingeniería Española y nos ha gustado especialmente leer que el agua y el empleo han sido protagonistas en la Cumbre de la Ingeniería Española en este encuentro.

    José Domínguez Abascal, secretario general de Abengoa, señaló durante la Cumbre la importancia de implementar fórmulas para la reutilización del agua en un mundo en el que cada día viven más personas y donde se necesita cada vez más este recurso escaso.

    Para no reproducir literalmente el texto de alguna fuente de noticias, os recomendamos que la leáis entera en la web de Iagua, donde se detalla la noticia.

    Por nuestra parte, sólo nos queda insistir una vez más, como también lo hemos hecho en nuestras redes sociales corporativas, en la importancia que tiene que una Cumbre de este tipo dé soporte a un recursos tan indispensable como el agua.

    VN:R_U [1.9.17_1161]
    Rating: 0.0/5 (0 votes cast)
  • Abrir la barra de herramientas