Desarrollo experimental y modelado empírico del colector solar parabólico de bajo costo

El presente trabajo y de acuerdo con el consumo de los combustibles fósiles así como con la contaminación ambiental, es necesario hacer cada vez más eficiente el uso de la energía con base en las diferentes fuentes de energía renovable, como es la solar particularmente. Para este caso se presenta una propuesta experimental, que inicia con el diseño, instalación y montaje de un tren de concentradores solares. Un concentrador solar es un tipo de intercambiador de calor, el cual transforma la energía radiante en calor. Dentro del análisis que se presenta en este trabajo de investigación sobre los concentradores solares de tipo colector cilindro parabólico o canal parabólico (CCP), es un estudio teórico – experimental a las diferentes superficies reflectoras de cada colector: como son superficie reflectora acero inoxidable tipo 316 L, y superficie reflectora acero inoxidable tipo 304. Se desarrolló diferentes configuraciones de CCP para analizar y discutir el incremento de la energía útil (Qu=kW) y rendimiento del colector (n=%). Los resultados promedio demuestran que los máximos incrementos experimentales en rendimiento y energía útil para cada concentrador son: concentrador de acero inoxidable tipo 316 L Qu=50.5 kW y n=37 %. Con respecto al concentrador de acero inoxidable 304 CCP, los resultados obtenidos son satisfactorios demostrando de esta manera que los CCP con mejores resultados fuero el tipo acero inoxidable 316L y acero inoxidable tipo 304. Por lo tanto es recomendable utilizar el modelo experimental como una herramienta de apoyo para el diseño en computación. Finalmente se desarrolló un modelo matemático basado con redes neuronales con la finalidad de predecir y optimizar la eficiencia energética del CCP. El modelo consistió en una estructura de 7 neuronas de entrada, 25 neuronas en la capa oculta y 1 neuronal en la capa de salida. El modelo predice satisfactoriamente la temperatura de salida del CCP con un coeficiente de correlación de 0.99.

The present work and in accordance with the consumption of fossil fuels as well as with environmental pollution, it is necessary to make more efficient use of energy based on different sources of renewable energy, such as solar in particular. For this case an experimental proposal is presented, which begins with the design, installation and assembly of a train of solar concentrators. A solar concentrator is a type of heat exchanger, which transforms radiant energy into heat. Within the analysis presented in this research work on solar concentrators of the parabolic trough cylinder or parabolic trough type (CCP), it is a theoretical - experimental study of the different reflecting surfaces of each collector: how are 316 stainless steel reflective surface L, and type 304 stainless steel reflective surface. Different CCP configurations were developed to analyze and discuss the increase in useful energy (Qu = kW) and collector performance (n =%). The average results show that the maximum experimental increases in performance and useful energy for each concentrator are: stainless steel concentrator type 316 L Qu = 50.5 kW and n = 37%. With respect to the 304 CCP stainless steel concentrator, the results obtained are satisfactory, demonstrating in this way that the CCP with the best results was the type 316L stainless steel and type 304 stainless steel. Therefore it is advisable to use the experimental model as a tool for support for computer esign. Finally, a mathematical model based on neural networks was developed in order to predict and optimize the energy efficiency of the CCP. The model consisted of a structure of 7 input neurons, 25 neurons in the hidden layer and 1 neuronal in the output layer. The model successfully predicts the output temperature of the CCP with a correlation coefficient of 0.99.