Los captadores solares de mediana temperatura (CSMT) son comúnmente utilizados en la conversión de la energía solar para obtener energía térmica en el intervalo de temperatura de 80 a 250 °C. En la actualidad el avance en el desarrollo de esta tecnología es promisorio ya que existe un gran interés de sus aplicaciones de las que destacan: calor para procesos industriales, desalación solar, química solar, refrigeración y aire acondicionado solar, entre otras. _x000D_ _x000D_ En este proyecto se propone el desarrollo de dos prototipos de CSMT, uno de ellos corresponde a un concentrador solar de canal parabólico y el otro a un concentrador solar tipo Fresnel. Para esto se propone diseñar, construir, evaluar y poner en operación dos sistemas con aperturas de doce metros cuadrados que se adapten a los retos que exigen las aplicaciones térmicas de la energía solar en la actualidad. Se busca desarrollar e implementar metodologías y procedimientos para la evaluación óptica, térmica y mecánica que avalen el desempeño de los dos prototipos; igualmente se busca desarrollar equipos de instrumentación y control para la operación de los mismos. También se proyecta el estudio exergo-económico que permita identificar los indicadores más adecuados para comparar dichos prototipos así como identificar las mejoras y la optimización de los dos sistemas. Un punto que se bebe resaltar es que el proyecto además busca la formación recursos humanos altamente especializados con nivel posgrado en esta área de la ingeniería._x000D_

En la actualidad los CSMT son una alternativa tecnológica de bajo impacto ambiental, bajo costo de operación y versatilidad en la disponibilidad térmica que permite atender los requerimientos energéticos de calor de procesos industriales y generación de potencia eléctrica. Sin embargo para la implementación a gran escala de esta tecnología se requiere la reducción de costo de producción, mejoramiento el rendimiento y disponibilidad termodinámica, desarrollo para aplicaciones específicas en la industrial y reducción del riesgo financiero._x000D_ _x000D_ Resultados Esperados_x000D_ 1. Infraestructura necesaria para el diseño y modelación de CSMT_x000D_ 2. Infraestructura para caracterizar y evaluar los CSMT de manera óptica, térmica, hidráulica y mecánica._x000D_ 3. Desarrollo de dos prototipos de CSMT de 12 m2 de área de captación, uno de canal parabólico y otro tipo Fresnel._x000D_ 4. Formación de recursos humanos de alto nivel _x000D_ 5. Divulgación y difusión de los resultados en diferentes medios (al menos dos artículos internacionales indexados al SCI)_x000D_ 6. Solicitud de dos patentes, una relacionada con el concentrador de canal parabólico y otra para el concentrador tipo Fresnel_x000D_ _x000D_ Formación de recursos humanos._x000D_ Uno de los objetivos más importantes es la formación de recursos humanos de alto nivel especializados en las aplicaciones térmicas solares. Se llevará a cabo la formación de al menos 1 estudiante de doctorado y 1 estudiante de maestría._x000D_ _x000D_ Áreas de impacto _x000D_ _x000D_ Impacto científico:_x000D_ En los sistemas Colectores Solares de Mediana Temperatura (CSMT) se realizan diferentes estudios que buscan generar conocimiento tanto en ciencia básica como aplicada tales como:_x000D_ • Diseño de los CMST en su configuración geométrica, estructural y factibilidad operatividad ya que resulta imprescindible para la desarrollo de esta tecnología. _x000D_ • Ciencia e Ingeniería de Materiales donde se estudia el comportamiento térmico, mecánico y óptico de los materiales que conforman los CMST. Los estudios teóricos y experimentales permiten proponer mejoras a los materiales utilizados, así como definir aquellos que son técnica y económicamente viables._x000D_ • Estudios teóricos y experimentales de transferencia de energía: Para analizar el comportamiento de los CMST desde el punto de vista térmico es necesario considerar los procesos de transferencia de calor por Radiación, Convección, Conducción y Cambio de Fase. El comportamiento térmico juega un papel muy importante en comportamiento global del sistema y sobre todo en su eficiencia._x000D_ • Estudios teóricos y experimentales en mecánica de fluidos. En el desarrollo de CSMT son necesarios para determinar las condiciones óptimas de operación del flujo de fluido que ocurre en el colector. Actualmente existen estudios incipientes en flujo bifásico y sus condiciones de operación. Establecer el comportamiento detallado en mecánica de fluidos en los CSMT impactará el comportamiento del sistema y en su eficiencia._x000D_ • Tanto en el estudio térmico como en el de mecánica de fluidos son necesarios para la creación de formulaciones matemáticas que permitan modelar el comportamiento del sistema de manera integral y de esa manera lograr su desarrollo tecnológico._x000D_ _x000D_ Impacto tecnológico:_x000D_ El desarrollo de la tecnología de CSMT es el principal objetivo de este proyecto. Se busca crear innovaciones técnicas relacionadas con el diseño, construcción y operación de sistemas de concentración solar para la generación de calor de procesos. El impacto tecnológico esperado es crear:_x000D_ • Infraestructura para el diseño de CSMT. Se adecuara software como herramienta de diseño._x000D_ • Infraestructura para evaluar los CSMT. Se adecuara un laboratorio especializado que permita probar, evaluar y retroalimentar los diseños y prototipos innovadores de CSMT tanto mecánica, térmica y óptimamente. _x000D_ • Metodologías para el diseño, la construcción y la operación de CSMT. _x000D_ • Dos sistemas de CSMT que corresponden a Canal Parabólico y Reflectores tipo Fresnel._x000D_ • Desarrollo de prototipos encaminados a la transferencia tecnológica del desarrollo de tecnología de CSMT._x000D_ _x000D_ Impacto social:_x000D_ El uso de fuentes renovables de energía permite una convivencia sostenible con el entorno, ya que este tipo de tecnologías reduce el impacto ambiental adverso que se tiene presente en los sistemas convencionales empleados en la obtención de calor de proceso. Es claro que la reducción de contaminantes impacta de manera directa en la disminución de enfermedades en vías respiratorias al reducirse los gases de la combustión, así como disminución de enfermedades relacionadas con agentes alérgenos y tóxicos producto de la combustión de hidrocarburos en sistemas convencionales._x000D_ _x000D_ Impacto económico:_x000D_ Si bien el costo de inversión de los sistemas de fuentes renovables de energía es alto comparado con los costos de sistemas convencionales, la inversión se amortiza al paso del tiempo mediante el ahorro de combustible ya que en los sistemas de fuentes renovables el energético primario no tiene un costo asociado. Así, el uso de fuentes renovables de energía como la solar permiten un impacto económico favorable pues al paso del tiempo los principales costos asociados son sólo la operación y mantenimiento. Es claro que el uso de tecnologías de energías renovables ayuda a la diversificación energética y cuando la tecnología es desarrollada y apropiada disminuye la dependencia tecnológica ante otros países._x000D_ _x000D_ Impacto ambiental:_x000D_ Como se sabe, los gases producto de la combustión de los hidrocarburos provocan efecto invernadero en la atmósfera terrestre. La innovación tecnológica propuesta ofrece una alternativa tecnológica para la producción de calor de proceso evitando el uso carburantes como gas, diesel o combustóleo que son comúnmente utilizados en sistemas convencionales. Se ayuda a mitigar las emisiones de CO, CO2, NOx y Azufre a la atmósfera._x000D_