Enseñanza de Manejo de Energía mediante Validación de Modelos Matemáticos en Prototipos de Colectores Térmicos Solares

CLAVE DEL PROYECTO
PE105012
TÍTULO
Enseñanza de Manejo de Energía mediante Validación de Modelos Matemáticos en Prototipos de Colectores Térmicos Solares
PARTICIPANTES

Alejandro De La Cruz Rogel Ramírez
José Antonio Zamora Plata
José Benjamín Rangel Granados
Martha Flores Becerril
Martha Ortiz Rojas
Andrés Calva Sánchez
Dione Alejandra Baltazar Robles
Luis Enrique González Sánchez


SÍNTESIS DEL PROYECTO
 

El aprovechamiento de las energías renovables tiene importancia creciente en los programas de investigación y desarrollo sustentable de los países desarrollados así como de aquellos en desarrollo.
La utilización de la energía solar en todas sus manifestaciones: solar térmica, solar fotovoltáica, eólica, hidráulica, biomasa, oceanomotriz, tiene un potencial capital para cubrir las demandas energéticas de la población mundial. Se encuentran en el mercado captadores térmicos solares con eficiencias térmicas globales de 25-30 %, a precios accesibles para la población. Sin embargo, es necesario que nuestro
país, con una irradiancia diaria promedio de 5-6 kW/hm2, desarrolle tecnología para aprovechar este recurso. La comprensión de los fundamentos termodinámicos de estos intercambiadores de calor, es fundamental para que el futuro ingeniero químico, pueda sustituir, algunos de los componentes de estos dispositivos, por materiales nativos, que tienen un menor costo y que pueden alcanzar eficiencias
térmicas globales que suministren la carga térmica requerida para usos sanitarios o industriales.
En este contexto de reducir las importaciones de dispositivos de captación térmica solar y utilizar materiales y mano de obra nacional, es que se propone el siguiente proceso de enseñanza de Laboratorio y Taller de proyectos de sexto semestre de IQ.
El plan de estudios de la carrera de IQ contiene la línea curricular Laboratorio y Taller de Proyectos, del cuarto al noveno semestre, que proporciona a los estudiantes los conocimientos y habilidades prácticas,
requiriendo materiales educativos que coadyuven a el entendimiento de los avances en las tecnologías de energías renovables y permitan la vinculación práctica con los componentes del módulo Manejo de Energía.
Siendo el Laboratorio y Taller de Proyectos la convergencia de los componentes del módulo, se requiere una aplicación de los conocimientos y habilidades que se van adquiriendo paulatinamente durante el sexto semestre, se recomienda que los proyectos a desarrollar durante este ciclo escolar consideren los contenidos y la secuencia docente en la impartición de los contenidos semestrales de cada asignatura perteneciente a este módulo, pero que se aplique en forma sustancial y en una proporción atingente, los contenidos que definen el contexto de este módulo.
Es importante que se desarrollen proyectos que involucren fuentes renovables de energía: solar, biomasa, eólica, hidráulica, maremotriz y nuclear.
En este proyecto se construirán los modelos matemáticos que describan el comportamiento termodinámico de los captadores térmicos solares. A partir de la simulación de estos modelos en MatLab, se contruirán los prototipos de colectores térmicos solares de placa plana, utilizando materiales metálicos y poliméricos y formulaciones absortivas-emisivas optimizadas, desarrolladas en este contexto y que tengan un costo y eficiencias térmicas globales competitivas en el mercado nacional.
Finalmente, se validarán los modelos matemáticos optimizados que permitan el diseño y descripción de las principales variables que determinan el comportamiento térmico y la eficiencia global del sistema de captación térmica solar.
Además, se diseñarán, validarán y publicarán los siguientes protocolos de actividades prácticas de Laboratorio y Taller de Proyectos, para el módulo Manejo de Energía:
a) Análisis de las principales variables que describen el comportamiento de un colector térmico solar.
b) Comparación de propiedades ópticas de materiales absorbentes de radiación solar térmica, de aislantes térmicos y diatérmicos para utilizarlos en captadores térmicos solares.
c) Determinación de coeficientes convectivos, radiativos y conductivos de transferencia de calor en un colector térmico solar de placa plana.
d) Análisis termodinámico de un captador térmico solar de placa plana y determinación de la eficiencia térmica global del sistema.
e) Validación de modelos matemáticos con prototipos de colectores térmicos solares de placa plana, utilizando Mat Lab.
Paralelamente, se organizarán e impartirán cursos y talleres para la actualización de profesores en estos tópicos. Se generarán materiales didácticos como Manuales de operación de los dispositivos, software para simulación de estos procesos de transferencia de calor en MatLab.
Se publicará un manual sobre análisis de regresión múltiple, que ayude a generar modelos matemáticos para la estimación de parámetros involucrados en el intercambio de calor por radiación, conducción y convección.
Con base en la misión y visión de la FES Zaragoza, este proyecto pretende contribuir a la formación de recursos humanos de calidad en el área de Ingeniería Química, con habilidades y capacidades para la comprensión, investigación y análisis para la solución de problemas relacionados con la captación
térmica solar.

 

PRODUCTOS
 

Producto: Curso
Nombre del producto: Concentradores solares
Producto: CURSO
Nombre del producto: Diseño y construcción de un sistema activo de captación térmica solar, mediante las curvas F.
Producto: Libro
Nombre del producto: Fundamentos de ingeniería solar
Producto: Manual
Nombre del producto: Manual de actividades prácticas para el modulo Manejo de Energía
Producto: Ponencia
Nombre del producto: Modelo transiente de un colector solar de placa plana, usando Matlab.
Producto: Ponencia
Nombre del producto: Approximate method for computation of absorber plate temperature of solar collectors with single glazing.
Producto: Protocolo
Nombre del producto: Análisis termodinámico de un captador térmico solar de placa plana y determinación de la eficiencia térmica global del sistema.
Producto: Protocolo
Nombre del producto: Comparación de propiedades ópticas de materiales absorbentes de radiación solar, de aislantes térmicos y diatérmicos para utilizarlos en captadores térmicos solares.
Producto: Protocolo
Nombre del producto: Determinación de coeficientes convectivos, radiativos y conductivos de transferencia de calor en un colector térmico solar de placa plana.
Producto: Protocolo
Nombre del producto: Validación de modelos matemáticos con prototipos de colectores térmicos solares de placa plana, utilizando Mat Lab.
Producto: Servicio Social
Nombre del producto: Aprovechamiento de energía térmica solar.
Producto: TESIS
Nombre del producto: Pérdidas de calor de la cubierta de vidrio de colectores solares.
Producto: Tesis
Nombre del producto: Estudio numérico experimental de un captador termico solar de placa plana.
Producto: TESIS
Nombre del producto: Validación de modelos matemáticos con prototipos de colectores solares de placa plana, utilizando MatLab
C O N T A C T O:
Mtro. Feliciano Palestino Escoto
Teléfono 56230761

SECRETARÍA DE INTEGRACIÓN PROMOCIÓN Y DESARROLLO ACADÉMICO