Publicación: Sistema de Aprovechamiento, Transporte y Control de Energía Térmica Solar
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Resumen en español
Se diseñó un sistema de aprovechamiento, transporte y control de energía térmica solar, con base en la formación de una teja de barro con geometría parabólica como colector solar. Además se diseñaron los sistemas auxiliares necesarios para el funcionamiento del mismo. Para el desarrollo del sistema de aprovechamiento de energía térmica solar se llevó a cabo una búsqueda y recopilación de información de los principios de funcionamiento de un sistema basado en colectores solares cilíndrico-parabólicos, como también de la metodología y pautas de creación de una teja de barro en Colombia. Se realizó una caracterización física y matemática de las principales variables como geometría, propiedades físicas de los recubrimientos y los materiales utilizados en un sistema de aprovechamiento basado en los colectores solares cilíndrico-parabólicos para la generación de energía térmica solar. Con base en este análisis se realizó un programa de trazado de rayos que permite observar el comportamiento de los rayos solares reflejados en una sección parabólica cuyo ángulo varía respecto a la posición del sol. Conjuntamente se desarrolló el diseño del sistema receptor y circuito calor transportante necesarios para el aprovechamiento solar, y se realizaron los análisis para caracterizar los recubrimientos del colector y el receptor del sistema, con el fin de escoger el mejor de una gama de materiales obtenidos del mercado local, para lo cual fue necesario valerse de pruebas de reflectancia y absorbancia por medio de equipos especializados. Finalmente se integraron todos los diseños realizados y los materiales escogidos para formar el sistema de aprovechamiento, transporte y control de energía térmica solar, propuesto en este trabajo de grado.
Resumen en inglés
Abstract: A harnessing, conduction, and control system of solar energy was designed, based on the use of a clay roof tile with a parabolic geometry as a solar collector. The auxiliary systems required for the operation of it were designed as well. For this purpose, a search and collection of information regarding the operating principles of a system based on parabolic trough solar collectors, as well as the methodology and standards for the creation of a clay roof tile in Colombia, were carried out. A physical and mathematical characterization of the principal variables as geometry, physical properties of coatings, and materials used in a harnessing system based on parabolic trough solar collectors for solar thermal energy generation, was performed. Based on this analysis, a ray tracing program was developed to observe the behavior of the reflected solar rays on a parabolic section whose angle changes with regard to the position of the sun. Simultaneously, the design of the receptor and heat-transporter system necessary for solar harnessing was developed, and the characterization of the collector and receptor coatings was carried out with the purpose of choosing the best one out of a range of different materials obtained from the local market. For this, it was necessary to perform reflectance and absorbance tests using specialized equipment. Finally, all the designs and the chosen materials were integrated to develop the harnessing, conduction, and control system of solar thermal energy, proposed in this thesis.