Purificador de Agua Solar
Este projecto fué auspiciado por la Oficina para la Conservación de la Energía del estado de Texas (SECO). En 1995 EPSEA recibió una beca de SECO para implementar un projecto solar. Fué entonces cuando decidimos estudiar la posibilidad de purificar agua usando la energía solar. De resultar promisorio, los purificadores solares serían entregados a los habitantes de la zona adjacente a El Paso (y toda la franja a lo largo de la frontera entre México y los EEUU). Estas poblaciones, llamadas "colonias", carencen de servicios de agua potable y cloacas de buena calidad. Muchos de estos habitantes sufren problemas con un agua que está contaminada o tiene un alto contenido salino. La contaminación tiene diferentes orígenes, como la presencia de insecticidas y fertilizantes, la polución industrial o la contaminación debida a la proximidad de los sistemas sépticos. Este problema, que no reconoce banderas, está presente en ambos lados de la frontera, y es la causa de muchas de las enfermedades endémicas. Como siempre, estos problemas son el resultado de la pobreza, la polución, la ignorancia y la usura.
Solución Solar
La demostración llevada a cabo por EPSEA representa un pequeño ejemplo de lo que pudiere hacerse para aprovechar la energía solar para tratar el agua y prevenir enfermedades. La destilaciÛn del agua es una soluciÛn bien conocida para obtener su desinfecciÛn. Pueden construÌrse sistemas individuales o comunales, los que carecen de partes mÛviles, necesitando sÛlo la energÌa solar y un mÌnimo de participaciÛn personal. Su vida til se estima en m·s de 20 aÒos. Otra aplicaciÛn indirecta de la energÌa solar es el uso de paneles fotovoltaicos para accionar sistemas de clorinaciÛn del agua, los que pueden operar en lugares remotos, sin acceso a lÌneas elÈctricas. Esperamos que nuestra contribuciÛn a esta tecnologÌa pueda ser repetida en otros lugares que tienen problemas similares.
Presione el botÛn del "mouse" para ver la foto (77K)
Para llevar a cabo el diseÒo, EPSEA recurriÛ al asesoramiento tÈcnico del Sr. Horacio McCracken, un pionero en el tema de destilaciÛn del agua con la energÌa solar, al que ha dedicado m·s de 30 aÒos. Usando la experiencia que Èl acumulÛ, nos dedicamos a diseÒar un destilador solar pasivo, que fuere sensillo de reproducir y que usare materiales f·ciles de obtener. El "corazÛn" del destilador no es otra cosa que un cuenco, en el que se coloca una cantidad de agua a purificarse por el sol, tal como se describe m·s adelante, el que est· cubierto por una tapa de vidrio. Las dimensiones de Èste coinciden con las de un vidrio de puerta corrediza (34 x 76 pulgadas). Si Ud. puede conseguir una hoja de vidrio standard de dimensiones similares, obtendr· resultados similares a los nuestros, siempre que el nivel de radiaciÛn solar sea comparable al nuestro (El Paso, Texas). Nuestra evaluaciÛn muestra que el destilador es capaz de producir 12 litros por dÌa durante el verano y unos 6 durante el invierno. Lo m·s atractivo es su simpleza, ya que no tiene una sola parte mÛvil, utiliza la energÌa del sol, y puede ser limpiado con mucha sencillez.
OPERACION
La energía solar penetra en el recinto cerrado del destilador a través de la tapa de vidrio. Como la superficie del cuenco es de color negro, ésta es capaz de atraer la mayor cantidad de radiación. Las paredes internas tinen una superficie de color blanco, reflejando la luz solar que reciben, lo que aumenta la concentración de calor dentro del agua acumulada en el cuenco. Al cabo de un tiempo el agua comienza a evaporarse. Como la parte inferior de la tapa de vidrio está a menor temperatura, el agua se condensa sobre la misma. La tapa está montada con una pequeña inclinación, permitiendo que las gotas de agua condensadas en la misma resbalen hacia un canal colector, el que desemboca en una salida donde se coloca una botella de vidrio para su recolección.
El destilador debe ser llenado todas las mañanas, usando un volumen dos veces superior al que puede retener el cuenco. El exceso sirve para limpiar, diariamente, la superficie del mismo. Como puede observarse no se necesita presurización de la línea de alimentación ni cañerías especiales. Los residentes de las "colonias" se abastecen de agua con un camión que les llena un recipiente de unos 200lts. Esta agua es de baja calidad y deberá ser purificada por el destilador solar, el que provee agua de excelente calidad a sus usuarios, los que afirman que los niños se sienten más propensos a beber la cantidad que requieren diariamente. Los detalles dados en los planos (con instrucciones de ensamblado) muestran que el material más crítico es el usado para a formar el cuenco, el canal de colección y los tubos de entrada y salida del agua. Estos materiales deben ser inertes a la acción del agua destilada, la que es sumamente activa del punto de vista químico. El único cuidado que se debe tener con este purificador es no dejarlo sin agua en ningún momento, aún cuando se cubra su superficie de vidrio, ya que las altas temperaturas ocasionan un daño irreparable.
COSTOS DE CONSTRUCCION
Comprando los materiales al por mayor, el costo para EPSEA fué inferior a los $ 200 dls por unidad. Si se compran los materiales sólo para una unidad el costo se estima en los $ 300 dls. Otra ventaja es que su construcción no requiere el uso de herramientas especiales.
sábado, 25 de agosto de 2007
CELDAS FOTOVOLTAICAS
¿Cómo Funcionan las Celdas Fotovoltaicas?
por Gil Knier
Regresar al Artículo de Ciencia@NASA "¿Hasta dónde llega la Luz Solar? "
Fotovoltaica es la conversión directa de luz en electricidad a nivel atómico. Algunos materiales presentan una propiedad conocida como efecto fotoeléctrico que hace que absorban fotones de luz y emitan electrones. Cuando estos electrones libres son capturados, el resultado es una corriente eléctrica que puede ser utilizada como electricidad.
El primero en notar el efecto fotoeléctrico fué el físico francés Edmundo Bequerel, en 1839. Él encontró que ciertos materiales producían pequeñas cantidades de corriente eléctrica cuando eran expuestos a la luz. En 1905, Albert Einstein describió la naturaleza de la luz y el efecto fotoeléctrico, en el cual está basada la tecnología fotovoltaica. Por este trabajo, se le otorgó más tarde el premio Nobel de física. El primer módulo fotovoltaico fue construido en los Laboratorios Bell en 1954. Fue descrito como una batería solar y era más que nada una curiosidad, ya que resultaba demasiado costoso como para justificar su utilización a gran escala. En la década de los 60's, la industria espacial comenzó por primera vez a hacer uso de esta tecnología para proveer la energía eléctrica a bordo de las naves espaciales. A través de los programas espaciales, la tecnología avanzó, alcanzó un alto grado de confiabilidad y se redujo su costo. Durante la crisis de energía en la década de los 70's, la tecnología fotovoltaica empezó a ganar reconocimiento como una fuente de energía para aplicaciones no relacionadas con el espacio.
El diagrama ilustra la operación de una celda fotovoltáica, llamada también celda solar. Las celdas solares están hechas de la misma clase de materiales semiconductores, tales como el silicio, que se usan en la industria microelectrónica. Para las celdas solares, una delgada rejilla semiconductora es especialmente tratada para formar un campo eléctrico, positivo en un lado y negativo en el otro. Cuando la energía luminosa llega hasta la celda solar, los electrones son golpeados y sacados de los átomos del material semiconductor. Si ponemos conductores eléctricos tanto del lado positivo como del negativo de la rejilla, formando un circuito eléctrico, los electrones pueden ser capturados en forma de una corriente eléctrica -- es decir, en electricidad. La electricidad puede entonces ser usada para suministrar potencia a una carga, por ejemplo para encender una luz o energizar una herramienta.
Un arreglo de varias celdas solares conectadas eléctricamente unas con otras y montadas en una estructura de apoyo o un marco, se llama módulo fotovoltaico. Los módulos están diseñados para proveer un cierto nivel de voltaje, como por ejemplo el de un sistema común de 12 voltios. La corriente producida depende directamente de cuánta luz llega hasta el módulo.
Varios módulos pueden ser conectados unos con otros para formar un arreglo. En general, cúanto más grande es el área de un módulo o arreglo, más electricidad será producida. Los módulos y arreglos fotovoltaicos producen corriente directa (CC). Estos arreglos pueden ser conectados tanto en serie como en paralelo para producir cualquier cantidad de voltaje o corriente que se requiera.
Hoy en día, los dispositivos fotovoltaicos (FV) más comunes usan una sola juntura o interfase para crear un campo eléctrico dentro de un semiconductor, como por ejemplo una celda FV. En una celda FV de una sola juntura, solamente aquellos fotones cuya energía sea igual o mayor a la del espacio interbanda del material de la celda, pueden liberar un electrón para ser usado en un circuito eléctrico. En otras palabras, la reacción fotovoltaica de las celdas de una sola juntura está limitada a la porción del espectro solar cuya energía esté por encima del espacio interbanda del material absorbente, y por tanto aquellos fotones con energías más bajas no son utilizados.
Una manera de sortear esta limitación es usando dos (o más) celdas diferentes, con más de un espacio de banda y más de una juntura, para generar un voltaje. Este tipo de celdas son conocidas como celdas "multijuntura" (también llamadas celdas "de cascada" o "tandem"). Los dispositivos multijuntura pueden lograr una mayor eficiencia de conversión total porque pueden convertir una fracción más grande del espectro luminoso en electricidad.
Como se muestra abajo, un dispositivo multijuntura es un conjunto de celdas individuales de una sola juntura, colocadas en orden descendente de acuerdo a su espacio de banda (Eg). La celda más alta captura los fotones de alta energía y deja pasar el resto de los fotones hacia abajo para ser absorbidos por las celdas con espacios de bandas más bajos.
Muchas de las investigaciones que se realizan en la actualidad sobre celdas multijuntura están enfocadas al uso del arseniuro de galio en uno (o en todos) de los componentes de las celdas. Tales celdas han alcanzado eficiencias de alrededor del 35% bajo luz solar concentrada. Otros materiales estudiados para su uso en dispositivos multijuntura son por ejemplo, el silicio amorfo y el diseleniuro de indio con cobre.
Como ejemplo de esto, el dispositivo multijuntura que se muestra abajo, utiliza una celda superior de fosfato de indio con galio, una juntura "de túnel" para facilitar el flujo de electrones entre las celdas, y una celda inferior de arseniuro de galio.
por Gil Knier
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Fotovoltaica es la conversión directa de luz en electricidad a nivel atómico. Algunos materiales presentan una propiedad conocida como efecto fotoeléctrico que hace que absorban fotones de luz y emitan electrones. Cuando estos electrones libres son capturados, el resultado es una corriente eléctrica que puede ser utilizada como electricidad.
El primero en notar el efecto fotoeléctrico fué el físico francés Edmundo Bequerel, en 1839. Él encontró que ciertos materiales producían pequeñas cantidades de corriente eléctrica cuando eran expuestos a la luz. En 1905, Albert Einstein describió la naturaleza de la luz y el efecto fotoeléctrico, en el cual está basada la tecnología fotovoltaica. Por este trabajo, se le otorgó más tarde el premio Nobel de física. El primer módulo fotovoltaico fue construido en los Laboratorios Bell en 1954. Fue descrito como una batería solar y era más que nada una curiosidad, ya que resultaba demasiado costoso como para justificar su utilización a gran escala. En la década de los 60's, la industria espacial comenzó por primera vez a hacer uso de esta tecnología para proveer la energía eléctrica a bordo de las naves espaciales. A través de los programas espaciales, la tecnología avanzó, alcanzó un alto grado de confiabilidad y se redujo su costo. Durante la crisis de energía en la década de los 70's, la tecnología fotovoltaica empezó a ganar reconocimiento como una fuente de energía para aplicaciones no relacionadas con el espacio.
El diagrama ilustra la operación de una celda fotovoltáica, llamada también celda solar. Las celdas solares están hechas de la misma clase de materiales semiconductores, tales como el silicio, que se usan en la industria microelectrónica. Para las celdas solares, una delgada rejilla semiconductora es especialmente tratada para formar un campo eléctrico, positivo en un lado y negativo en el otro. Cuando la energía luminosa llega hasta la celda solar, los electrones son golpeados y sacados de los átomos del material semiconductor. Si ponemos conductores eléctricos tanto del lado positivo como del negativo de la rejilla, formando un circuito eléctrico, los electrones pueden ser capturados en forma de una corriente eléctrica -- es decir, en electricidad. La electricidad puede entonces ser usada para suministrar potencia a una carga, por ejemplo para encender una luz o energizar una herramienta.
Un arreglo de varias celdas solares conectadas eléctricamente unas con otras y montadas en una estructura de apoyo o un marco, se llama módulo fotovoltaico. Los módulos están diseñados para proveer un cierto nivel de voltaje, como por ejemplo el de un sistema común de 12 voltios. La corriente producida depende directamente de cuánta luz llega hasta el módulo.
Varios módulos pueden ser conectados unos con otros para formar un arreglo. En general, cúanto más grande es el área de un módulo o arreglo, más electricidad será producida. Los módulos y arreglos fotovoltaicos producen corriente directa (CC). Estos arreglos pueden ser conectados tanto en serie como en paralelo para producir cualquier cantidad de voltaje o corriente que se requiera.
Hoy en día, los dispositivos fotovoltaicos (FV) más comunes usan una sola juntura o interfase para crear un campo eléctrico dentro de un semiconductor, como por ejemplo una celda FV. En una celda FV de una sola juntura, solamente aquellos fotones cuya energía sea igual o mayor a la del espacio interbanda del material de la celda, pueden liberar un electrón para ser usado en un circuito eléctrico. En otras palabras, la reacción fotovoltaica de las celdas de una sola juntura está limitada a la porción del espectro solar cuya energía esté por encima del espacio interbanda del material absorbente, y por tanto aquellos fotones con energías más bajas no son utilizados.
Una manera de sortear esta limitación es usando dos (o más) celdas diferentes, con más de un espacio de banda y más de una juntura, para generar un voltaje. Este tipo de celdas son conocidas como celdas "multijuntura" (también llamadas celdas "de cascada" o "tandem"). Los dispositivos multijuntura pueden lograr una mayor eficiencia de conversión total porque pueden convertir una fracción más grande del espectro luminoso en electricidad.
Como se muestra abajo, un dispositivo multijuntura es un conjunto de celdas individuales de una sola juntura, colocadas en orden descendente de acuerdo a su espacio de banda (Eg). La celda más alta captura los fotones de alta energía y deja pasar el resto de los fotones hacia abajo para ser absorbidos por las celdas con espacios de bandas más bajos.
Muchas de las investigaciones que se realizan en la actualidad sobre celdas multijuntura están enfocadas al uso del arseniuro de galio en uno (o en todos) de los componentes de las celdas. Tales celdas han alcanzado eficiencias de alrededor del 35% bajo luz solar concentrada. Otros materiales estudiados para su uso en dispositivos multijuntura son por ejemplo, el silicio amorfo y el diseleniuro de indio con cobre.
Como ejemplo de esto, el dispositivo multijuntura que se muestra abajo, utiliza una celda superior de fosfato de indio con galio, una juntura "de túnel" para facilitar el flujo de electrones entre las celdas, y una celda inferior de arseniuro de galio.
viernes, 24 de agosto de 2007
CALDERAS ¿Como Elegirlas?
CALDERAS
Además del
tipo de servicio, hay una clasificación de las calderas de gas basada en la naturaleza del circuito de combustión. Según este criterio, se distinguen tres tipos de calderas:
1.Caldera abierta de tiro natural (atmosférica): toma el aire necesario para la combustión del propio local donde está instalada y expulsa los gases al exterior por un tubo de evacuación que aprovecha el efecto chimenea (tiro natural). Por motivos de seguridad, es muy importante garantizar el tiro de la chimenea para evitar el retroceso de los humos hacia la propia caldera y al interior de la vivienda.
En estas calderas, según sea el sistema de encendido, hay dos tipos de modelos.
-Con llama piloto: la llama principal -la del quemador- se enciende gracias a una llama piloto que permanece encendida mientras está conectada la caldera, a la espera de ser utilizada. Aunque la potencia de esta llama es pequeña, del orden de 150 W, por comodidad del usuario está muchas horas encendida y supone un gasto de energía apreciable.
-Sin llama piloto: la llama principal se enciende directamente.
2.Caldera abierta de tiro forzado: la combustión se realiza también con el aire del local donde está instalada, pero, a diferencia de las anteriores, los gases se expulsan por medio de un ventilador (tiro forzado) y se conducen al exterior por un conducto específico.
Las calderas de gas para uso individual son un producto destinado a las instalaciones domésticas de calefacción y agua caliente sanitaria (ACS).
Su funcionamiento es sencillo: las calderas queman el gas y aportan el calor así generado al agua que circula por su interior, la cual se distribuye a los radiadores para calefacción o como agua caliente para uso sanitario.
Son calderas murales que incorporan todos los elementos necesarios para su funcionamiento y que suelen clasificarse, según el servicio ofrecido, en:
-Calderas de calefacción.
-Calderas mixtas, de calefacción y producción instantánea de ACS (las más utili
zadas). Este último servicio tiene siempre prioridad sobre el de calefacción, de forma que dedican toda su potencia para la preparación del agua caliente.
-Calderas mixtas, de calefacción y producción de ACS por acumulación. Tienen la misma aplicación que las anteriores, pero al disponer de un depósito de agua caliente permiten una mayor simultaneidad en la utilización de este servicio.
Estos equipos son compactos para facilitar su instalación en el interior de las viviendas e incorporan los aparatos de seguridad y regulación, la bomba de circulación, el vaso de expansión y, en algunos casos, un pequeño depósito acumulador de ACS.
Ventajas.-
-Gama de producto amplia, en marcas y modelos, que facilita la elección.
-Independencia de uso y consumo de energía, en relación con las instalaciones centrales.
-Posibilidad de adaptación a distintos tipos de gases combustibles, fundamentalmente gas natural y propano.
-Sencillez de mantenimiento.
Limitaciones.- Con calderas mixtas que producen instantáneamente el ACS, en general sólo es posible utilizar un punto de consumo de agua caliente, ya que al usar más grifos el caudal disponible se reparte entre ellos.
En viviendas de nueva construcción e instalación interior, precisan chimeneas para la evacuación de los gases de combustión, que restan superficie útil y que deben tenerse en cuenta al diseñar el edificio.
En calefacción de edificios de viviendas, pueden producirse situaciones de falta de confort o incrementos de consumo debidos a los distintos niveles de utilización en cada vivienda. No obstante, este efecto se produce en todas las instalaciones individuales, en co
mparación con las centralizadas.
Además del
tipo de servicio, hay una clasificación de las calderas de gas basada en la naturaleza del circuito de combustión. Según este criterio, se distinguen tres tipos de calderas:1.Caldera abierta de tiro natural (atmosférica): toma el aire necesario para la combustión del propio local donde está instalada y expulsa los gases al exterior por un tubo de evacuación que aprovecha el efecto chimenea (tiro natural). Por motivos de seguridad, es muy importante garantizar el tiro de la chimenea para evitar el retroceso de los humos hacia la propia caldera y al interior de la vivienda.
En estas calderas, según sea el sistema de encendido, hay dos tipos de modelos.
-Con llama piloto: la llama principal -la del quemador- se enciende gracias a una llama piloto que permanece encendida mientras está conectada la caldera, a la espera de ser utilizada. Aunque la potencia de esta llama es pequeña, del orden de 150 W, por comodidad del usuario está muchas horas encendida y supone un gasto de energía apreciable.
-Sin llama piloto: la llama principal se enciende directamente.
2.Caldera abierta de tiro forzado: la combustión se realiza también con el aire del local donde está instalada, pero, a diferencia de las anteriores, los gases se expulsan por medio de un ventilador (tiro forzado) y se conducen al exterior por un conducto específico.
Las calderas de gas para uso individual son un producto destinado a las instalaciones domésticas de calefacción y agua caliente sanitaria (ACS).
Su funcionamiento es sencillo: las calderas queman el gas y aportan el calor así generado al agua que circula por su interior, la cual se distribuye a los radiadores para calefacción o como agua caliente para uso sanitario.
Son calderas murales que incorporan todos los elementos necesarios para su funcionamiento y que suelen clasificarse, según el servicio ofrecido, en:
-Calderas de calefacción.
-Calderas mixtas, de calefacción y producción instantánea de ACS (las más utili
zadas). Este último servicio tiene siempre prioridad sobre el de calefacción, de forma que dedican toda su potencia para la preparación del agua caliente.-Calderas mixtas, de calefacción y producción de ACS por acumulación. Tienen la misma aplicación que las anteriores, pero al disponer de un depósito de agua caliente permiten una mayor simultaneidad en la utilización de este servicio.
Estos equipos son compactos para facilitar su instalación en el interior de las viviendas e incorporan los aparatos de seguridad y regulación, la bomba de circulación, el vaso de expansión y, en algunos casos, un pequeño depósito acumulador de ACS.
Ventajas.-
-Gama de producto amplia, en marcas y modelos, que facilita la elección.
-Independencia de uso y consumo de energía, en relación con las instalaciones centrales.
-Posibilidad de adaptación a distintos tipos de gases combustibles, fundamentalmente gas natural y propano.
-Sencillez de mantenimiento.
Limitaciones.- Con calderas mixtas que producen instantáneamente el ACS, en general sólo es posible utilizar un punto de consumo de agua caliente, ya que al usar más grifos el caudal disponible se reparte entre ellos.
En viviendas de nueva construcción e instalación interior, precisan chimeneas para la evacuación de los gases de combustión, que restan superficie útil y que deben tenerse en cuenta al diseñar el edificio.
En calefacción de edificios de viviendas, pueden producirse situaciones de falta de confort o incrementos de consumo debidos a los distintos niveles de utilización en cada vivienda. No obstante, este efecto se produce en todas las instalaciones individuales, en co
mparación con las centralizadas.Calefaccion Domestica
CALEFACCION DE AGUA DOMESTICA
INTRODUCCION.
Una de las aplicaciones de la energía solar que ha tenido mayor uso y d
ivulgación es la calefacción de agua para consumo doméstico. Las primeras patentes de calentadores solares aparecieron en Estados Unidos hacia finales del siglo XIX. En México se han estado utilizando y desarrollando desde la década de los 40.En los lugares con buen clima y buena insolación, los calentadores solares pueden ahorrar una fracción considerable del combustible para uso doméstico. En las condiciones de Guadalajara, es posible que más de la mitad del consumo de gas LP doméstico se deba al calentamiento de agua para baños. El resto se usa para cocina. Por otro lado, en lugares con clima extremoso, no basta el calentador solar para tener un ahorro tan significativo, dado que el principal consumo de energía se debe al aire acondicionado en verano, y a la calefacción en invierno. PRINCIPIOS DE FUNCIONAMIENTO.
La mayoría de las aplicaciones de la energía solar, particularmente las que proporcionan un servicio que se requiere en forma continua, es decir, no sólo cuando hay insolación, requieren al menos dos elementos que ya se han descrito anteriormente: un colector, en donde se transforme la luz solar en el efecto deseado, y un almacén, en donde se pueda tener una "reserva" del efecto deseado, para cuando no hay insolación. Los calentadores solares, entonces, requieren por lo general de estos dos elementos,
La decisión de qué colector emplear en un diseño depende de las temperaturas que se requiera obtener. En el caso de los calentadores solares domésticos, las temperaturas requeridas son del orden de 40 a 60 °C. Esto implica que los colectores más adecuados, independientemente de otras ventajas que puedan tener, son los de placa plana. Dependiendo del diseño particular del calentador, puede requerir una o dos cubiertas transparentes. Como se mencionó en el capítulo de colectores planos, una de las virtudes de este tipo de colector es que no sólo capta la radiación directa, sino también la difusa. Esto significa que un calentador solar bien dimensionado puede trabajar satisfactoriamente no sólo en días soleados, sino en días medio nublados, siempre que la irradiación total no caiga por debajo de ciertos límites y los usuarios no desperdicien el agua caliente.Debido a que muchos usuarios prefieren el baño diario matutino, después de unas horas en las que no ha habido insolación, es necesario y práctico tener una reserva de agua caliente, considerando además que, en días muy nublados puede haber una baja significativa de la irradiancia solar. Con el uso de una reserva de agua caliente se logra satisfacer la demanda de agua cliente en más del 95% de los días del año.
TIPOS BASICOS DE CALENTADORES SOLARES.
En esta sección hablaremos de los tipos básicos de calentadores solares que han tenido algún éxito comercial o tecnológico.
1. Calentador solar autocontenido.
Este es uno de los calentadores solares más simples que se pueden concebir (descartando, por supuesto, un garrafón o tina con agua directamente expuestos al Sol).El calentador autocontenido es simplemente un recipiente (una caja, un tambo, varios tambos pequeños, etc.) dispuesto de tal manera que presente su mayor área hacia la posición promedio del Sol. Esta cara se pinta de negro y hace las veces de colector solar. El recipiente se llena con agua, que se calienta directamente por contacto con la cara expuesta al Sol. Por los lados y el fondo se aísla térmicamente para evitar las fugas de calor. El nombre de "autocontenido" viene de que en el mismo elemento físico del sistema se conjugan las funciones de colector y de termo almacén. Como puede verse, esto es algo así como exigir funciones contrarias en un mismo elemento del sistema. Por un lado, la parte superior del recipiente debe hacer las veces de colector, es decir, funcionar como un elemento para la transferencia de calor, del Sol al agua. Por otro lado, como en el mismo recipiente se mantiene almacenada el agua caliente, debe hacer las veces de termo, que es la función opuesta a un colector. Es por esto que en este tipo de calentadores solares se utilizan dos capas de vidrio (o del material transparente de la cubierta). Esta es una forma de lograr que durante el día entre la radiación solar hasta la placa negra, pero durante la noche pierda relativamente poco calor.
2. Calentador solar por convección natural.
Un siguiente paso en la "evolución" de los calentadores solares consiste en separar físicamente el colector solar del tanque de almacenamiento. Con esto, cada elemento del sistema puede ser diseñado y c
onstruido para realizar eficientemente su función. En este esquema, entonces, se calienta el agua dentro de los tubos o placas de un colector plano, para luego transferirla al termo de almacenamiento. Existen básicamente dos técnicas para transferir el agua caliente del colector al termo: la convección natural y la convección forzada.En el calentador por convección natural, también llamado termosifón, la fuerza impulsora que mueve el agua desde el colector hacia el termo es de tipo hidrostático, un empuje asociado con el principio de Arquímedes. El agua contenida en el colector, a medida que se calienta, disminuye su densidad. Si existe un circuito cerrado y adecuadamente construido entre el colector y el termo, es posible aprovechar esta disminución de densidad para que el agua caliente fluya espontáneamente de la parte más alta del colector hacia la parte alta del termo. Al mismo tiempo, el agua de la parte baja del termo, que se encuentra a menor temperatura, fluye hacia la parte más baja del colector. El termo, pues, siempre debe encontrarse, en este esquema, a mayor altura que el colector. Este sistema de convección natural tiene ventajas y desventajas. La primera ventaja, respecto del calentador autocontenido, consiste en que, al llegar la noche o disminuir significativamente la irradiancia solar, el proceso de convección natural se detiene. Por tanto, la energía térmica almacenada en el termo no tiende a perderse a través del colector, sino únicamente a través de su propio aislante que, suponemos, es un buen aislante. Así, la pérdida de temperatura durante la noche es mucho menor que en el calentador autocontenido. Una ventaja, respecto del calentador por convección forzada que veremos después, es que el de convección natural no requiere energía extra para mover el agua. Puede decirse que el mismo Sol proporciona la energía para ello. La desventaja principal de este tipo de sistemas se encuentra, quizá, en los lugares con clima muy extremoso, en donde las temperaturas ambientales puedan llegar a las temperaturas de congelación. En estos lugares no es recomendable el uso de calentadores por convección natural, porque la congelación nocturna del agua dentro de los colectores puede dar lugar a que se revienten sus tuberías, quedando dañado permanentemente. Por último, otra posible desventaja consiste en algo que ya señalamos: el termo debe estar a una altura mayor que la del colector. La fuente de alimentación, generalmente un tinaco, debe estar a mayor altura que el termo. En muchas azoteas no planeadas para la instalación de un calentador por convección natural, es necesario construir torres para reubicar el tinaco. Esto puede tener efectos arquitectónicos indeseables. 3. Calentador solar de convección forzada.
Para los lugares donde los inconvenientes del calentador solar por convección natural son importantes, existe otra alternativa: utilizar convección forzada, es decir, emplear una pequeña bomba para hacer circular el agua entre el colector y el termo. Con esto se evita completamente la necesidad de que el termo esté a mayor altura que el colector. Podría incluso estar el colector en la azotea y el termo en un sótano. La otra desventaja, la congelación del agua en las tuberías, también puede eliminarse mediante un sistema de convección forzada, pero en este caso se requiere algún otro fluido de trabajo, o al menos agua con anticongelante, al igual que en los radiadores de automóvil. Debido a esto, no es posible utilizar la misma agua que se utiliza en el colector, y se requiere un intercambiador de calor, para transferir el calor del fluido de trabajo al aguaOtro elemento importante en un calentador por convección forzada, es un termostato diferencial o control diferencial de temperatura (CDT) para encender o apagar la bomba, según se requiera. Este termostato debe tener un sensor a la salida del colector y otro en el termo, para mandar la señal de encender la bomba sólo cuando el colector se encuentre a una temperatura suficientemente mayor que la del termo. De otro modo, el colector podría funcionar como enfriador. Cabe aclarar que, para esta función no basta un "timer" o controlador de tiempo (que podría funcionar en el caso de calentadores de alberca) sino que se requiere un tipo de control que sea sensible a las variaciones diurnas de la irradiancia solar, o sombreos que puedan existir sobre el colector.
NOM-001-SEDE-1999 (Quinta sección) aplicables a la seguridad eléctrica
680-20 Luminarias Subacuáticas: Los párrafos a) hasta d) de esta sección se aplican a las
luminarias instaladas por debajo del nivel normal del agua de la alberca.
A) Disposiciones Generales
1) El diseño de una luminaria subacuática alimentada por un circuito, sea directa o mediante
un transformador que cumpla con los requisitos indicados en 680-5 (a) debe ser tal que
cuando la luminaria esté instalada adecuadamente sin un interruptor de circuito por falla
a tierra no exista ningún peligro de choque eléctrico al producirse cualquier combinación
de fallas durante el funcionamiento normal (ni cuando se cambien las lámparas)
Además, se debe instalar un interruptor de circuito por la falla a tierra en un circuito de
luminarias que funcionen a más de 15Volts, para que no exista ningún peligro de choque
eléctrico cuando se cambien las lámparas. La instalación del interruptor de circuito por
falla a tierra debe ser tal que no exista ningún peligro de choque cuando se introduzca
cualquier combinación de fallas que incluyan una persona en la trayectoria del conductor
a tierra entre una parte no puesta a tierra del circuito o de la luminaria que debe estar
puesta a tierra. El cumplimiento de estos requisitos se debe lograr mediante el uso de
una luminaria subacuática aprobada y listada, y la instalación de un interruptor de circuito
por falla a tierra aprobado y listo.
2) No se deben instalar luminarias que funcionan a una tensión eléctrica mayor de 150V
entre conductores
3) Las luminarias montadas en paredes deben ser instaladas con la parte superior de la
lente por lo menos 0.45m por debajo del nivel normal del agua de la alberca. Las
luminarias con el frente dirigido hacia arriba deben tener las lentes adecuadamente
protegidas para impedir el contacto con cualquier persona.
Excepción: Se permiten las luminarias aprobadas para el uso a una profundidad no
menor de 11metros bajo el nivel normal del agua de la alberca.
4) Las luminarias que dependen de inmersión para una operación segura deberán estar
protegidas contra calentamiento cuando no estén sumergidas
B) Luminarias de nicho mojado:
1) Se deben instalar envolventes porta luminarias metálicas aprobadas y listadas para el
montaje de luminarias de nicho mojado y deben estar equipadas con entradas para tubo
(conduit) metálico. El tubo (conduit) debe extenderse desde las envolventes portaluminarias
hasta la caja o hasta cualquier otro envolvente colocada según se indica en
69-21. El tubo (conduit) deberá ser metálico tipo semi pesado o pesado, flexible no
metálico a prueba de líquidos o no metálico tipo pesado. El tubo (Conduit) metálico debe
ser de bronce u otros materiales aprobados y listados resistentes a la corrosión. Cuando
se utilice tubo (Conduit) no metálico tipo pesado se debe instalar en el un conductor.
TECNOLOGÍA AQUÁTICA S.A. DE C.V.
Poder Legislativo No. 13 Lomas de la Selva, Cuernavaca, Mor.
Tels. (777) 311-2392 Fax (777) 311-1595
http://www.aquatica.com.mx
jueves, 23 de agosto de 2007
Puesta A Tierra

La puesta a tierra tiene como función limitar la tensión respecto a tierra que, debido a averías o fugas, puedan presentarse en partes metálicas de la vivienda.
Lo que se hace es conectar todas las partes metálicas de la vivienda a tierra, de tal forma que entre lo que esté conectado a tierra y tierra, no exista diferencia de potencial.
Se conecta a la superficie terrestre, porque el globo terráqueo es tan grande que el potencial permanece invariable, sea cual sea la tensión que se aplique sobre él
Lo que se hace es conectar todas las partes metálicas de la vivienda a tierra, de tal forma que entre lo que esté conectado a tierra y tierra, no exista diferencia de potencial.
Se conecta a la superficie terrestre, porque el globo terráqueo es tan grande que el potencial permanece invariable, sea cual sea la tensión que se aplique sobre él
La puesta a tierra protegen de contactos indirectos. Sirve para limitar la tensión de las partes metálicas de la vivienda; se conectan a tierra los siguientes elementos:
Lavadoras, lavavajillas, neveras, microondas, ...
Bañera, grifería, lámparas, cocina, ...
También se debe proteger con la puesta a tierra, al propio edificio de descargas atmosféricas (rayos).
QUEDA TERMINANTEMENTE PROHIBIDO: Utilizar como toma de tierra tuberías metálicas destinadas al paso de agua, gas y similares.
Se conectan a tierra los siguientes elementos:
Contadores
Instalación de pararrayos
Antenas de TV y FM
Instalación de fontanería, gas y calefacción
Estructuras metálicas y armaduras de muros y soportes de hormigón, y elementos metálicos significativos.
Una toma de tierra consta de las siguientes partes:
Toma de tierra
Líneas principales de tierra
Derivaciones de las líneas principales de tierra
Conductores de protección
Es una instalación que no está destinada al paso de corriente, lo que hace es limitar la tensión accidental.
Lavadoras, lavavajillas, neveras, microondas, ...
Bañera, grifería, lámparas, cocina, ...
También se debe proteger con la puesta a tierra, al propio edificio de descargas atmosféricas (rayos).
QUEDA TERMINANTEMENTE PROHIBIDO: Utilizar como toma de tierra tuberías metálicas destinadas al paso de agua, gas y similares.
Se conectan a tierra los siguientes elementos:
Contadores
Instalación de pararrayos
Antenas de TV y FM
Instalación de fontanería, gas y calefacción
Estructuras metálicas y armaduras de muros y soportes de hormigón, y elementos metálicos significativos.
Una toma de tierra consta de las siguientes partes:
Toma de tierra
Líneas principales de tierra
Derivaciones de las líneas principales de tierra
Conductores de protección
Es una instalación que no está destinada al paso de corriente, lo que hace es limitar la tensión accidental.
Toma de tierra:
Consta de:
Electrodo: Masa metálica, permanentemente en buen contacto con el terreno, para facilitar el paso de las corrientes de defecto.
Líneas de enlace con tierra: Varios conductores que unen los electrodos con el punto de puesta a tierra. La sección de los conductores no debe ser inferior a 35 mm2 si el cable es de cobre.
Puntos de puesta a tierra: Puntos situados fuera del suelo que sirven de unión entre las líneas de enlace con tierra y las líneas principales de tierra.
Consta de:
Electrodo: Masa metálica, permanentemente en buen contacto con el terreno, para facilitar el paso de las corrientes de defecto.
Líneas de enlace con tierra: Varios conductores que unen los electrodos con el punto de puesta a tierra. La sección de los conductores no debe ser inferior a 35 mm2 si el cable es de cobre.
Puntos de puesta a tierra: Puntos situados fuera del suelo que sirven de unión entre las líneas de enlace con tierra y las líneas principales de tierra.
Líneas principales de tierra:
Cables que unen los puntos de puesta a tierra con las derivaciones necesarias para la puesta a tierra de las masas a través de los conductores de protección. La sección de los conductores no debe ser inferior a 16 mm2 si el cable es de cobre.
Derivaciones de las líneas principales de tierra:
Conductores que unen las líneas principales de tierra con los conductores de protección.
Conductores de protección:
Sirven para unir eléctricamente las masas de la vivienda con los elementos citados anteriormente para la protección al contacto indirecto.
El color del aislante de este cable en una instalación es amarillo-verde.
Cables que unen los puntos de puesta a tierra con las derivaciones necesarias para la puesta a tierra de las masas a través de los conductores de protección. La sección de los conductores no debe ser inferior a 16 mm2 si el cable es de cobre.
Derivaciones de las líneas principales de tierra:
Conductores que unen las líneas principales de tierra con los conductores de protección.
Conductores de protección:
Sirven para unir eléctricamente las masas de la vivienda con los elementos citados anteriormente para la protección al contacto indirecto.
El color del aislante de este cable en una instalación es amarillo-verde.
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