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DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y UTILIZACIÓN DE UN CONCENTRADOR SOLAR TIPO FRESNEL LINEAL PARA DESALINIZACIÓN
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DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y UTILIZACIÓN DE UN CONCENTRADOR SOLAR TIPO FRESNEL LINEAL PARA DESALINIZACIÓN

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  • 1. XIX SPES XIX Simposio Peruano de Energía Solar del 14 al 17 de Noviembre 2012Asociación Peruana de Energía Solar y del Ambiente UNA Puno – Perú DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y UTILIZACIÓN DE UN CONCENTRADOR SOLAR TIPO FRESNEL LINEAL PARA DESALINIZACIÓN Erich Saettone
  • 2. DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y UTILIZACIÓN DE UN CONCENTRADOR SOLAR TIPO FRESNEL LINEAL PARA DESALINIZACIÓN Objetivo Diseño y construcción de un desalinizador de agua marina utilizando concentrador solar tipo Fresnel lineal. Sus características son: (i) Operación sencilla (solo requiere orientarlo una vez al día) (ii) No requiere de electricidad (no sigue al Sol) (iii) Materiales baratos y de reciclaje (iv) Mantenimiento mínimo (prácticamente solo limpieza) Principio de funcionamiento XIX Simposio Peruano de Energía Solar / del 14 al 17 de Noviembre 2012 / UNA Puno – Perú
  • 3. DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y UTILIZACIÓN DE UN CONCENTRADOR SOLAR TIPO FRESNEL LINEAL PARA DESALINIZACIÓN Diseño del equipo Posición del Sol Geometría 21 de Diciembre 20 de Junio α: ángulo de incidencia solar, se mantiene constante a lo largo del día. β: ángulo que depende de la altura y distancia del evaporador respecto al espejo. γ: ángulo de inclinación del espejo respecto a la horizontal.α: ángulo de incidencia solar. β+2γ: ángulo de elevación solar.: ángulo de la inclinación de la Tierra respecto a su órbita. θ: ángulo de reflexión.: latitud de la localidad. 90           2 XIX Simposio Peruano de Energía Solar / del 14 al 17 de Noviembre 2012 / UNA Puno – Perú
  • 4. DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y UTILIZACIÓN DE UN CONCENTRADOR SOLAR TIPO FRESNEL LINEAL PARA DESALINIZACIÓN Diseño del equipo Efecto de dispersión Efecto de traslape        LSen 1   Sen 2   Sen45     2    arctg    LCos 1   Cos 2   2d  x´ L  Sen(  ) XIX Simposio Peruano de Energía Solar / del 14 al 17 de Noviembre 2012 / UNA Puno – Perú
  • 5. DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y UTILIZACIÓN DE UN CONCENTRADOR SOLAR TIPO FRESNEL LINEAL PARA DESALINIZACIÓN Diseño del equipo Rendimiento óptico Se puede definir como “rendimiento óptico” a la pérdida de energía debido al efecto de la dispersión que produce cada espejo del CFL, expresado en %, el cual puede calcularse por: h´  (100%)   100 Sen( ) x´ Rendimiento vs x (y = 100 cm) Rendimiento vs x (y = 250 cm) Rendimiento vs x (y = 400 cm) 100.0 100.0 100.0 90.0 90.0 90.0 80.0 80.0 80.0 70.0 70.0 70.0 60.0 60.0 60.0η (%) η (%) η (%) 50.0 50.0 50.0 40.0 40.0 40.0 30.0 30.0 30.0 20.0 20.0 20.0 10.0 10.0 10.0 0.0 0.0 0.0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 x (cm) x (cm) x (cm) Por lo tanto, cuanto más alto esté el recipiente de evaporación respecto a los espejos, y éstos se encuentren lo más cerca a la línea imaginaria debajo del recipiente, mejor será el rendimiento del equipo. XIX Simposio Peruano de Energía Solar / del 14 al 17 de Noviembre 2012 / UNA Puno – Perú
  • 6. DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y UTILIZACIÓN DE UN CONCENTRADOR SOLAR TIPO FRESNEL LINEAL PARA DESALINIZACIÓN Diseño del equipo Dimensiones Teniendo en cuenta el ancho del evaporador (8 cm), la posición del Sol a lo largo del año, la geometría, minimizando el efecto de dispersión y evitando el de traslape, las dimensiones del equipo son las que se muestran a continuación: y Formado por 32 espejos planos, de 7 cm de ancho y 2,5 m 2,5 m de largo, separados 8cm entre si, cubriéndose 2,5 m un total de 5,6 m2. 2,6 m x XIX Simposio Peruano de Energía Solar / del 14 al 17 de Noviembre 2012 / UNA Puno – Perú
  • 7. DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y UTILIZACIÓN DE UN CONCENTRADOR SOLAR TIPO FRESNEL LINEAL PARA DESALINIZACIÓN Construcción del equipo XIX Simposio Peruano de Energía Solar / del 14 al 17 de Noviembre 2012 / UNA Puno – Perú
  • 8. DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y UTILIZACIÓN DE UN CONCENTRADOR SOLAR TIPO FRESNEL LINEAL PARA DESALINIZACIÓN Orientación del equipo Procedimiento La línea punteada indica la dirección Este – Oeste en que debe orientarse el CFL. Este procedimiento solo es necesario realizarlo una vez al día E 4:00 pm 8:00 am O XIX Simposio Peruano de Energía Solar / del 14 al 17 de Noviembre 2012 / UNA Puno – Perú
  • 9. DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y UTILIZACIÓN DE UN CONCENTRADOR SOLAR TIPO FRESNEL LINEAL PARA DESALINIZACIÓN Resultados experimentales Primeros resultados Hasta la fecha no ha sido posible realizar medidas experimentales bajo condiciones climáticas óptimas. Los resultados que se muestran corresponden al 01 de Setiembre de 2012 en la localidad de Cocayalta (Provincia de Canta, región Lima). 10 Nov. 2012 3,3 kWh/m2 sombra 10 Nov. 2012 3,15 litros 5 horas XIX Simposio Peruano de Energía Solar / del 14 al 17 de Noviembre 2012 / UNA Puno – Perú
  • 10. DISEÑO, CONSTRUCCIÓN Y UTILIZACIÓN DE UN CONCENTRADOR SOLAR TIPO FRESNEL LINEAL PARA DESALINIZACIÓN Conclusiones • Con este equipo se demuestra que también se puede desalinizar agua marina con un concentrador Fresnel lineal, sin dependencia de la red eléctrica y de mínimo mantenimiento. • El equipo debe ser diseñado teniendo en cuenta la posición solar a lo largo del año para la latitud de la localidad, la posición de los espejos respecto al evaporador, la altura y dimensiones del mismo, la dispersión de la radiación reflejada (efecto del área efectiva) y la superposición de rayos reflejados por espejos contiguos (efecto de traslape). • El CFL construido cubre 5,6 m2 de área y utiliza un recipiente de evaporación con protección térmica, de 1 m de longitud. Solo debe ser alineado, manualmente, una vez al día en la dirección Este – Oeste, tanto el recipiente de evaporación como cada uno de los 32 espejos, sin necesidad de un sistema electromecánico de seguimiento solar. • La producción alcanzada para 3,3 kWh/m2 de energía solar, es de 3,15 litros de agua destilada, a pesar de haber sido un día no tan soleado y solo 5 horas de operación. Aún no ha sido posible operar el equipo bajo condiciones climáticas óptimas. ¡MUCHAS GRACIAS! erich_saettone@yahoo.com XIX Simposio Peruano de Energía Solar / del 14 al 17 de Noviembre 2012 / UNA Puno – Perú

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