ENERGÍA, FUENTES DE OBTENCIÓN Y CLASIFICACIONES

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La radiación solar recibida en la ciudad de San Luis Potosí es en promedio 5.99 kWh/m2, considerada como una incidencia alta en la república mexicana, por lo que geográficamente es una buena zona para su instalación.

Buscando soluciones a la problemática antes mencionada, este proyecto opta por la elección de un calentador solar doméstico, que busca reducir al consumo mínimo de gas, y ser independiente energías producidas por la sobreexplotación de carbón.

OBJETIVOS

1. Emplear los conocimientos adquiridos en las materias de Transferencia de Calor y Transferencia de Momento.

2. Diseñar y llevar a cabo el prototipo.

3. Promover el uso de calentadores solares, aprovechar los recursos renovables para cuidar el ambiente.

TIPO DE PROYECTO.

-Teórico y Experimental.

RESÚMEN.

En el siguiente trabajo, se llevará a cabo el desarrollo de diseño y cálculos para un colector solar de placa, el cual pretende calentar agua de 25°C hasta 55°C, para el uso doméstico de una regadera. El proyecto ejemplifica la transferencia de calor y la transferencia de momento, y además se llevará a cabo el desarrollo de un prototipo, dando a conocer la construcción de este y el porqué de la elección de materiales.

Se dará a conocer la investigación previa teórica. Los cálculos se llevan a cabo manuales y después de comprueban en EES.

CAPÍTULO 1.- ENERGÍA, FUENTES DE OBTENCIÓN Y CLASIFICACIONES.

1.1.- ENERGÍA Y SU ORIGEN.

Energía: Capacidad de realizar trabajo, de producir movimiento, de generar cambio. Es inherente a todos los sistemas físicos, se basa en la conversión, uso, almacenamiento y transferencia de energía.

La energía se presenta en forma potencial (almacenada) o cinética (en acción), y su origen se divide en:

- Energía química: contenida en los compuestos químicos y que a través de distintos procesos, es susceptible de ser liberada.

- Energía nuclear: contenida en los núcleos atómicos y liberada a través de los procesos de fisión y fusión nuclear.

- Energía eléctrica: se manifiesta como resultado del flujo de electrones a lo largo de un conductor.

- Energía mecánica: producida por la materia en movimiento.

- Energía radiante: contenida en los distintos tipos de radiación electromagnética.

1.2.- CLASIFICACIÓN DE FUENTES DE ENERGÍA.

∙ Energías renovables: Se encuentran en la naturaleza en una cantidad ilimitada y, una vez consumidas, se pueden regenerar de manera natural o artificial, son una alternativa más limpia para el medio ambiente.

∙ Energías no renovables: Son aquellas cuyas reservas son limitadas y, por tanto, disminuyen a medida que las consumimos: por ejemplo, el petróleo, el carbón o el gas natural. A medida que las reservas son menores, es más difícil su extracción y aumenta su coste.

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Mapa conceptual 1. Clasificación de fuentes de energía.

CAPÍTULO 2.- ENERGÍA SOLAR.

2.1 CARACTERÍSTICAS DEL SOL.

Formado hace más de 6.5 mil millones de años de una enorme nube interestelar de gas frío. Su masa es de alrededor de 20,000 trillones de kilogramos. Debido a esta enorme masa, la atracción gravitacional al interior del sol permite alcanzar en su centro presiones de más de 0.1 billones de atmósferas y temperaturas superiores a los diez millones de grados centígrados.

Contiene prácticamente toda la masa del sistema, está compuesto principalmente de hidrógeno y helio. La distancia que nos separa del Sol equivale a un poco más de ocho minutos a la velocidad de la luz que se traduce a 150 millones de kilómetros.

Es uno de los máximos proveedores de energía en el planeta, es capaz de generar en su interior una gran cantidad de energía mucho mayor a la otorgada por cualquier fuente de recurso no renovable de gas o petróleo.

2.2.- RADIACIÓN SOLAR.

Es el conjunto de radiaciones electromagnéticas emitidas por el Sol, que se comporta prácticamente como un Cuerpo negro que emite energía.

La radiación solar se distribuye desde el infrarrojo hasta el ultravioleta. No toda la radiación alcanza la superficie de la Tierra, ya que las ondas ultravioletas, más cortas, son absorbidas por los gases de la atmósfera fundamentalmente por el ozono.

La magnitud que mide la radiación solar que llega a la Tierra es la irradiancia, que mide la energía por unidad de tiempo y área que alcanza la Tierra. Su unidad es el W/m².

2.2-1.- TIPOS DE RADIACIÓN.

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2.3.- RADIACIÓN SOLAR EN MÉXICO.

La ubicación de México en el globo terráqueo, permite que el territorio nacional destaque en el mapa mundial de territorios con mayor promedio de radiación solar anual con índices que van de los 4.4 kWh/m2 por día en la zona centro, a los 6.3 kWh/m2 por día en el norte del país.

México es un país con alta incidencia de energía solar en la gran mayoría de su territorio; la zona norte es de las más soleadas del mundo. La mitad del territorio nacional presenta una insolación promedio de 5.3 KWh por metro cuadrado al día, suficiente para satisfacer la necesidad de un hogar mexicano promedio. Esto nos coloca en una situación muy favorable para el uso de la energía solar.

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Figura 2. Radiación Solar en México.

2.3.1.-RADIACIÓN SOLAR EN SAN LUIS POTOSÍ.

Hora Solar Pico: es la unidad de medición de la irradiación solar. La siguiente tabla muestra la irradiación solar en kWh/m2 en cada uno de los meses en San Luis Potosí.

Meses

Radiación Solar