Monitoreo De Sistemas Solares Térmicos
Para el monitoreo se establecen los balances de energía en los circuitos termo solares, con base en esto poder establecer los ahorros de energía que se están obteniendo en el sistema, y de ahí sacar el ahorro en gas LP y en pesos del sistema, así como la emisión de CO2 evitada a la atmósfera.
En la Figura 1 se presenta un esquema de un sistema de calentamiento solar de agua que se ha utilizado en sistemas de convección forzada, donde se miden las siguientes variables: dos temperaturas en el tanque vertical (uno en la parte de abajo y otro en la de arriba para checar la estratificación de los mismos), la temperatura de salida del tanque al campo de captadores, la temperatura de retorno del campo de captadores al tanque y el flujo másico que pasa a través del campo de captadores.
De acuerdo a lo anterior, lo que se realiza para obtener la energía aportada por el sistema solar, es un balance de energía como el siguiente:
La energía Q en watts, se obtiene producto del flujo másico que pasa a través de los captadores m ̇ en kg/s, el Cp es el calor específico a presión constante del agua en J/kg K y de la diferencia de temperaturas entre la salida del banco de captadores solares y la entrada al mismo.
A partir de este balance y conociendo el poder calorífico del gas LP y la eficiencia de los calentadores auxiliares de respaldo, se puede determinar la cantidad de kg o lts de gas LP aportadas por el sistema (o de cualquier otro combustible usado en el lugar). Con este dato y conociendo los kg de CO2 que se producen al quemar un kg o lt de gas LP (de otro combustible), se obtiene las emisiones evitadas a la atmósfera.
En la Figura 2 se presenta un esquema de un sistema de calentamiento solar para las albercas, donde se miden las siguientes variables: la temperatura de salida del agua de la alberca al campo de captadores, la temperatura de retorno del campo de captadores a la alberca y el flujo másico que pasa a través del campo de captadores
De acuerdo a lo anterior, lo que se realiza para obtener la energía aportada por el sistema solar, es un balance de energía como el siguiente:
La energía Q en watts, se obtiene producto del flujo másico que pasa a través de los captadores m ̇ en kg/s, el Cp es el calor específico a presión constante del agua en J/kg K y de la diferencia de temperaturas entre la salida del agua de la alberca y el retorno a la misma después de haber pasado por el banco de captadores.
A partir de este balance y conociendo el poder calorífico del gas LP y la eficiencia de los calentadores auxiliares de respaldo, se puede determinar la cantidad de kg o lts de gas LP aportadas por el sistema (o de cualquier otro combustible usado en el lugar). Con este dato y conociendo los kg de CO2 que se producen al quemar un kg o lt de gas LP (de otro combustible), se obtiene las emisiones evitadas a la atmósfera.
Características del sistema de monitoreo
Para poder determinar la eficiencia con la que operan los sistemas solares es necesario adicionalmente tener en cuenta los datos meteorológicos que se tienen en cada momento. Se instala una estación meteorológica (Figura 3) donde se miden los siguientes parámetros: irradiancia solar sobre el plano horizontal, velocidad y dirección del viento, humedad, temperatura ambiente y precipitación (lluvia).
MONITOREO_DE_SISTEMAS_SOLARES_TERMICOS_1_ENCABEZADO_2
Para llevar a cabo los balances de energía y el monitoreo, se instaan una estación meteorológica, sensores de temperatura y medidores de flujo másico. El sistema de monitoreo en tiempo real, permite calcular la energía térmica, el ahorro de gas, el equivalente de gas LP y las emisiones de CO2 correspondientes.
Se instalan sensores de temperatura tipo PT-1000 de tres hilos; los sensores de temperatura se instalan lo más cerca posible de las acometidas de entrada y salida de los ramales de cada banco de captadores solares. La señal de salida es ohms. Sensores magnéticos para medir el flujo másico en albercas (o sistemas con grandes flujos) o bien medidores de turbina para bajos flujos.
La adquisición de datos se realiza con un adquisidor de la marca, con capacidad de tres tarjetas y hasta 60 canales de señal, una computadora, un no-break y fuente de 12 VDC. Se utilizó un software para el registro y almacenamiento de las variables cada minuto. Los datos se almacenan en un archivo .CSV, para poder realizar el procesamiento en cualquier hoja de cálculo.
El desarrollo y montaje de este sistema de monitoreo ha sido realizado en su totalidad por académicos y estudiantes del Instituto de Energías Renovables de la UNAM y se puede monitorear en tiempo real.
Uno de los beneficios de contar con un sistema de monitoreo en tiempo real a través de la red, es poder visualizar los resultados en cualquier parte del mundo con sólo una dirección IP. Y poder ver los ahorros reales de estas instalaciones y promover este tipo de tecnologías.
Se pueden encontrar los siguientes sistemas monitoreados en tiempo real dentro de este proyecto:
- http://fordecyt.ier.unam.mx:8080/HosteriaLasQuintas/
- http://fordecyt.ier.unam.mx:8080/TabascoMedSol/
Los administradores podrán acceder a los archivos para análisis detallados y fines académicos a través de un login y password.
| Responsable técnico |
|---|
| Nombre : Dr. Octavio García Valladares |
| Institución : Instituto de Energías Renovables, IER-UNAM |
| Dirección : Privada Xochicalco S/N Temixco, 62580, Morelos México |
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Teléfono:(52)(55)6229746
(52)(777)3250046 ext. 29746
|
| Correo electrónico: ogv@ier.unam.mx |
| Responsable técnico |
|---|
| Nombre : Dr. Víctor Hugo Gómez Espinoza |
| Institución : Instituto de Energías Renovables, IER-UNAM |
| Dirección : Privada Xochicalco S/N Temixco, 62580, Morelos México |
|
Teléfono:(52)(55)6229739
(52)(777)3250046 ext. 29739
|
| Correo electrónico:vhge@ier.unam.mx |
| Responsable técnico |
|---|
| Nombre : Mtra. Iris Santos González |
| Institución : Instituto de Energías Renovables, IER-UNAM |
| Dirección : Privada Xochicalco S/N Temixco, 62580, Morelos México |
| Correo electrónico:irsag@ier.unam.mx |
| Informes y venta de software |
|---|
| Institución : Instituto de Energías Renovables, IER-UNAM |
| Dirección : Privada Xochicalco S/N Temixco, 62580, Morelos México |
| Teléfono :(52)(55)6229803 |
| Correo electrónico: lapecas@ier.unam.mx |
