En el presente trabajo de Tesis se desarrolla el dimensionamiento y evaluación simulada
de un nuevo Concentrador Parabólico Compuesto (CPC) de un Colector Lineal Fresnel
(LFC), que tiene la característica de operar con 2 tuberías de absorción en lugar de una
como en el modelo estándar, particularidad que le da ventajas ópticas, térmicas y
proyección a mejores prestaciones operativas, por su disposición como tubería continua
preparada para recirculación. El estudio de sus posibilidades energéticas de servicio, se
centra en la localidad altoandina de Pilpichaca ubicada en el departamento de
Huancavelica en la serranía del Perú, poseedora de un alto potencial solar pero de
climatología fría por la gran altitud de su localización geográfica.
De manera introductoria se presentan los aspectos generales de la tecnología de los
LFCs y de los CPCs señalando sus características y su desarrollo actual.
En el capítulo 1, se abordan los conceptos teóricos necesarios para el diseño y el análisis
posterior, se exponen las ecuaciones implicadas, para el tratamiento de temas como:
Geometría y Óptica solar, Transferencia de Calor y Masa y Termodinámica Aplicada, para
hallar los resultados que servirán para medir el performance operativo del nuevo CPC
propuesto como solución técnica.
En el capítulo 2, se expone la metodología que será aplicada para realizar el pre
dimensionamiento, análisis, evaluación y validación del nuevo diseño de CPC,
presentando la secuencia lógica del flujo de tareas necesarias.
En el capítulo 3, se realiza la caracterización energética y climática de la zona Caso de
Estudio, también se desarrolla la evaluación del recurso en términos de encontrar la
radiación solar directa (DNI) del sitio para los meses estacionales del año, a partir de
hallar los ángulos solares característicos y luego aplicar modelos matemáticos de
distribución horaria de valoración. En este capítulo también se trata un aspecto importante
que es el dimensionamiento básico del LFC en cuanto a la configuración de su Campo
de Espejos y la altura eficiente de ubicación del CPC.
En el capítulo 4, se realiza el dimensionamiento geométrico y óptico del CPC propuesto,
fundamentado en las teorías de optimización de flujo y uniformidad de distribución, para
ello se utiliza la técnica de Trazado de Rayos Ray-Tracing- Montecarlo, a través de un
software especializado de cálculo numérico, probando varios arreglos de CPCs y
realizando contrastación de logros energéticos, esta tarea luego se extiende al modelo
estándar para hallar las ventajas ópticas definitivas de la nueva propuesta.
En el capítulo 5, se desarrolla el Balance Energético en las Tuberías de Absorción del
nuevo CPC, para ello se configura una matriz climática de la zona, para hacerla interactuar con las propiedades térmicas de los materiales a través del modelo
matemático de ecuaciones de conservación de masa y energía, y obtener los resultados
de los rendimientos alcanzados por la instalación, bajo las Leyes de la Termodinámica.
En el capítulo 6, se hace la discusión de los resultados obtenidos y sus implicancias sobre
los logros alcanzados por el nuevo diseño de CPC frente al modelo estándar, haciendo
las aclaraciones relevantes sobre los puntos más sensibles encontrados.
Finalmente se concluye el estudio, validando la ventajas técnicas alcanzadas por el nuevo
diseño de CPC en el aprovechamiento solar como energía de calor para procesos, para
las aplicaciones identificadas como brecha energética, y otras actividades de fomento de
desarrollo socioeconómico para la comunidad usuaria, al término se realizan las
recomendaciones sobre puntos de atención sobre el tema y futuros trabajos a ser
tratados.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:PUCP/oai:tesis.pucp.edu.pe:20.500.12404/12756 |
| Date | 27 September 2018 |
| Creators | Dolorier Castillo, Carlos Augusto |
| Contributors | García Bustamante, Henry |
| Publisher | Pontificia Universidad Católica del Perú, PE |
| Source Sets | Pontificia Universidad Católica del Perú |
| Language | Spanish |
| Detected Language | Spanish |
| Type | info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf, application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess, http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/pe/ |
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