Diseño de Politécnicos

Con el propósito de impulsar las energías renovables, el investigador del Instituto Politécnico Nacional (IPN), Juan Gabriel Barbosa Saldaña, desarrolla un sistema solar de disco, el cual es fototérmico y posee dos ejes de movimiento que le permiten concentrar la radiación solar en su máxima potencia durante todo el día y transformarla en energía térmica.

Se trata de un proyecto que realiza el catedrático e investigador de la Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica (ESIME), Unidad Zacatenco, con el apoyo de los estudiantes de maestría Pino Durán Medina y Ernesto Enciso Contreras, y de licenciatura, Sergio Medina Gutiérrez.

También colaboran Alejandro Villagrán Hernández, José Manuel Valencia y César Abel Cristóbal Hernández, técnicos del taller de máquinas y herramientas de la ESIME, quienes elaboraron en su totalidad las piezas mecánicas y ensamblaron el dispositivo de seguimiento.

Barbosa Saldaña explicó que debido a que la intensidad de la radiación varía según la latitud, el momento del día y las condiciones atmosféricas que la atenúan, la primera parte del proyecto consistió en hacer todos los cálculos necesarios para que el dispositivo siga al sol y posteriormente se realizó el diseño mecánico del seguimiento.

“El colector solar está provisto con dos ejes de movimiento, los cuales le dan su máxima eficiencia. Tenemos un movimiento en acimut, que es originado por un motor y una caja de engranes colocado en la parte de abajo y va de cero a 180 grados. La elevación se efectúa con otro motor con su caja de engranajes colocado arriba y va de cero a 90 grados. El primer movimiento va de este a oeste para seguir al sol durante el día, y el segundo desplazamiento es para darle la altitud solar, conforme el sol se eleva a lo largo del día”, puntualizó.

Expuso que gracias a la automatización, el dispositivo se mueve conforme transcurre el día. “Va cambiando de posición automáticamente dependiendo del día del año y de la hora, por lo que siempre absorbe máxima radiación solar”, aseguró.

Dijo que existen algunos algoritmos y relaciones geométricas que dictan la posición del sol a lo largo de la jornada, lo cual depende de la latitud del lugar y del día del año. “De alguna manera estos algoritmos o modelos matemáticos se programaron en un sistema de control para que al momento de introducir la latitud del lugar y la fecha del año, automáticamente el colector se posicione y realice su recorrido a lo largo del día. Cada cinco minutos se actualiza y adopta una nueva posición”.

El experto del Politécnico indicó que “este tipo de colectores se utilizan para generar vapor en centrales termoeléctricas y centrales de generación de potencia a gran escala, pero el diámetro del disco que utilizan es muy grande, por lo que nosotros lo diseñamos con uno menor, porque el propósito es ofrecerlo para que se instale en casas habitación”.

Señaló que en el Distrito Federal, y en general en toda la República Mexicana, existe la ventaja de que durante la mayor parte del tiempo hay muy buena calidad de radiación solar, por lo que se estima que el dispositivo podría generar un ahorro de entre 60 o 70 por ciento de energía.

“El sistema es de tipo híbrido, porque cuando las condiciones del clima son desfavorables, se utiliza la energía convencional y se ha pensado que podría utilizarse con mucha eficiencia para calentar agua y aire en hospitales, hoteles e incluso casas habitación”, refirió.

A su vez, el estudiante de maestría, Pino Durán Medina, explicó que el disco está elaborado de fibra de vidrio con un recubrimiento plástico reflectivo aluminizado denominado mylar, que es un tipo de calcomanía que se adhiere a toda la superficie. “La función de este recubrimiento es reflejar la radiación solar y que la mayor parte se dirija al punto focal, en donde se colocó un termopar que mide la temperatura”.

Mencionó que “se hicieron los cálculos precisos para que la parábola tenga la máxima eficiencia y genere la mayor concentración de radiación solar, por lo que tenemos un punto focal de 90 centímetros que es idóneo, gracias al cual se adquieren grandes temperaturas; actualmente la máxima temperatura es de 400 grados centígrados”.

Posteriormente, dijo, se colocará en el punto focal un boiler que va a utilizar caloductos o tubos termosifónicos (serie de tubos de vidrio al vacío dispuestos en serie), los cuales son muy eficientes para transformar la energía en una aplicación para un boiler casero, con la ventaja de que no se requiere una instalación especial, simplemente se van colocando los caloductos.

El investigador politécnico señaló que la siguiente etapa será iniciar los trámites de la patente a favor del IPN, se continuarán otras fases del proyecto y se buscarán vínculos con algún hospital o con el sector turismo para mostrarles su factibilidad. En la segunda y tercera etapas del trabajo participarán los alumnos de maestría, Abraham Sánchez Paredes y Alberto Cruz Rojas, respectivamente. PRENSA IPN

Publicado el: Feb 10, 2013
Fuente: Campus México