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Mexicali, Baja California a 15 de Septiembre del 2010.

Convenio de Asistencia Técnica No. TAA09-016 PID: 2008 B212R9

Reporte Final del Proyecto de Concentrador Solar I.- Titulo del proyecto: Proyecto demostrativo de calentamiento de agua por medios solares para usos comerciales en Mexicali, Baja California. Número de identificación de COCEF: TAA09-016 II.- Responsable del proyecto: Jose Sergio Sanchez Soto III.- Inicio del proyecto: 31 de Mayo del 2009 IV.- Duración total del proyecto: 15 meses V.- Fecha del Informe: 14 de Septiembre del 2010 VI.- Introducción / Antecedentes Con la intención de desarrollar tecnologías que permitan aprovechar energías alternas que presenten beneficios en el impacto ambiental y económico, así como desarrollar, validar y aplicar esfuerzos y capacidades empresariales, técnicas y de ingeniería 100% mexicana nos dimos a la tarea de construir dispositivos de generación de energía afines. Dado que la región noroeste del país, en particular la zona del valle de Mexicali que es particularmente beneficiada por uno de los torrentes de radiación solar más importantes del planeta, definimos abocarnos al desarrollo de dispositivos de generación de energía basados en la radiación solar. Dos vertientes son claramente viables para el aprovechamiento solar, el calentamiento de agua y la generación de energía eléctrica, ambos con múltiples aplicaciones de todo tipo, comerciales, industriales y domésticas. Con el ánimo de desarrollar ambas vertientes, iniciando primero por el calentamiento de agua para posteriormente enriquecer el proyecto para la generación de energía eléctrica, dimos comienzo a un proyecto para dotar de agua caliente a una industria mexicalense, Helados y Mezclas empresa de generación de productos helados alimenticios que para sus procesos industriales, requiere de grandes cantidades de vapor.

Aunque el proyecto original contemplaba utilizar la energía solar para producir parte del vapor requerido, tanto por razones prácticas (en la entrega del vapor y su manejo) como de seguridad, se optó por entregar agua caliente en el rango de entre los 80 y 90 grados centígrados, para su almacenamiento y posterior entrega a las calderas de la empresa para convertirla en el vapor requerido, logrando con esto, una obvia reducción en la cantidad de combustible requerido para la

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conversión de agua a vapor, al entregar el agua, previamente calentada en una temperatura muy cercana a su punto de ebullición. Con el propósito de desarrollar posteriormente la tecnología solar para la generación de energía eléctrica, así como por los rangos de temperatura requerida para el agua caliente a entregar (entre 80 y 90 grados centígrados) se optó por emplear y desarrollar en una primera etapa, la tecnología de concentración solar para el calentamiento de agua, que básicamente consiste en un dispositivo parabólico, que a través de superficies reflejantes (espejos) concentra la radiación solar captada en su superficie en una región muy reducida llamada foco, en donde pueden alcanzarse temperaturas altísimas. VII.-Objetivos Los objetivos del proyecto son:

• Validar la tecnología de concentración solar • Apoyar a la comunidad baja californiana con el empleo de tecnologías de aprovechamiento de energías

alternas, limpias y ecológicas. • Desarrollar, las bases tecnológicas y empresariales para la comercialización de entrega de agua caliente

para uso industrial y comercial • Sentar los precedentes técnicos para posteriormente desarrollar la generación de energía eléctrica

mediante la radiación solar concentrada. • Desarrollar tecnologías de energía alterna ecológica y limpia con ingeniería 100% mexicana, con la

misión de reducir los costos comerciales de éste tipo de dispositivos y generar prototipos utilizables en escala comercial e industrial.

Para el caso de nuestro cliente Helados y Mezclas en particular, Los objetivos son :

• Reducir los costos en calentamiento de agua • Producir agua caliente cercana al punto de ebullición de manera limpia y ecológica.

Esto es, entregar agua caliente (a temperatura cercana al punto de ebullición) barata, sin la utilización de combustibles fósiles o electricidad para su posterior conversión en vapor y así reducir los costos vigentes de calentamiento que actualmente se llevan a cabo en calderas que utilizan diesel de combustible. Los procesos industriales de Helados y Mezclas, utilizan entre 1 y 2 metros cúbicos de agua diarios, el proyecto estima entregar un aproximado de .7 metros cúbicos de agua caliente (entre 80 y 90 grados centígrados) por día. Lo que debe reducir de manera importante el consumo de diesel requerido. VII.- Estrategia del Proyecto La estrategia del proyecto consistió en construir un concentrador solar parabólico de seguimiento automático computarizado en 2 planos (Horizontal y Vertical) del sol, para garantizar el enfoque y máximo aprovechamiento de la radiación solar captada. Entregar agua caliente a 90 grados centígrados mediante un sistema recolector de temperatura computarizado. De acuerdo a nuestros cálculos se determinó construir un Concentrador Solar Parabólico de 4 mts. de diámetro y superficie captadora de poco mas de 12 metros cuadrados con capacidad de concentrar 10,000 Watts de radiación solar, ya que, aunque construir uno más pequeño hubiera facilitado enormemente el desarrollo, costo y logística del proyecto, la

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cantidad de agua caliente entregada no hubiera sido la adecuada para validar la tecnología y apoyar a su vez al cliente en sus requerimientos. Dado el tamaño del concentrador, su peso y la superficie requerida para su operación, fue necesario construir una plataforma en el techo para habilitar su instalación. El peso del concentrador es de aproximadamente 200 kilogramos incluyendo su estructura de soporte y la superficie parabólica concentradora (espejos). Igualmente se habilitó una pequeña oficina para que fungiera como la sala de control para el sistema computarizado de seguimiento y de recolección de temperatura. Esta plataforma y oficina de control es lo que llamamos “La Estación Solar” Aunque se utilizó como soporte la estructura parabólica de una antena de 4 metros de diámetro, dados los requerimientos de posicionamiento motorizado del concentrador para seguir al sol, el diseño y fabricación de la estructura de soporte y de dichos sistemas de posicionamiento, se realizaron desde cero, para cumplir con el objetivo de desarrollar y utilizar ingeniería 100% mexicana y procurar desarrollar un prototipo seguro y económico. Dadas las dimensiones del concentrador así como el requerimiento de precisión de sus componentes de posicionamiento y censado de luz y temperatura, el dispositivo se fabricó en un taller electromecánico de maquinas y herramientas. En resumen puede decirse que la estrategia del proyecto estuvo marcada por los siguientes puntos en la observación de los objetivos de la sección anterior:

• Definición de la capacidad de entrega de agua caliente dados los requerimientos prácticos del cliente • Diseño de un concentrador solar de acuerdo a los requerimientos anteriores. • Preparación de una plataforma de captación solar para las dimensiones previstas del concentrador. • Preparación de una oficina de actividades durante la construcción del dispositivo y de operaciones y

control durante la puesta en servicio del mismo que conjuntamente con la plataforma anteriormente mencionada conforman “La Estación Solar”

• Adquisición de herramientas, equipo, e implementos necesarios para la construcción del Concentrador Solar

• Contratación de un taller electromecánico de maquinas y herramientas, para la fabricación propiamente dicha del Concentrador Solar.

• Diseño y desarrollo de la circuitería de control • Diseño y desarrollo del software de control • Diseño de interfase computacional • Instalación del Concentrador en la Estación Solar • Conexión a los sistemas computarizados, eléctricos y de toma de agua y descarga • Pruebas de control y seguridad • Ajustes y modificaciones • Entrega final a producción.

IX.- Metodología y tareas realizadas El desarrollo de las actividades estuvo marcado primeramente por la selección y posteriormente por la adquisición de los equipos e implementos necesarios para construir el Concentrador Solar. Un dispositivo de esta naturaleza involucra varios subsistemas que deben trabajar

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conjuntamente para el correcto funcionamiento y desempeño del mismo, éstos son:

• Sistema de soporte • Sistema parabólico reflejante • Sistema de barrido Horizontal (sistema motorizado de posicionamiento Horizontal) • Sistema de barrido Vertical (sistema motorizado de posicionamiento Vertical) • Sistema de recolección de temperaturas • Sistema de sensado de posición solar (sensores de luz) • Sistema de recepción de energía solar (Serpentín intercambiador de calor) • Sistema de control de descarga de agua caliente • Sistema eléctrico (cableado) • Sistema hidráulico (de entrada de agua y de descarga de agua caliente) • Sistema computarizado de control (Computadora y software coordinador y de control) • Sistema electrónico de recolección de datos de entrada/salida e interfase de comunicación

computacional • Sistema electrónico de control de velocidad de motores

Salvo los componentes electrónicos (computadora, circuito de control de velocidad de motor y circuito de recolección de temperaturas) cada uno de estos sistemas fue diseñado desde cero, y construido apropiadamente. En el caso de los circuitos de control de velocidades de motores y de recolección de temperaturas igualmente hubo que escribir las interfases de comunicación correspondientes para su correcto funcionamiento. La mecánica de construcción del concentrador solar, fue desarrollar cada una de los subsistemas anteriores iniciando por los sistemas independientes o primarios (sistema de soporte, sistema de recolección de temperaturas, sistema de sensado de posición solar) para posteriormente construir los sistemas dependientes o secundarios ( sistema computarizado de control, sistema eléctrico, sistema de recolección de datos de entrada salida, etc.) Los implementos que fueron adquiridos para la construcción del concentrador solar fueron:

• Antena parabólica de aluminio de malla de 4 mts. de diámetro • 2 motores Dayton de 500 libras por pulgada de torque • 4 Sprockets (engranes) y 2 juegos de cadenas para el sistema de transmisión de movimiento • 7 hojas de acrílico espejo cada una de 8 x 4 pies. • Circuito de control de velocidad de motores con interfase computacional RS232 • Circuito de recolección de temperaturas con interfase computacional RS232 • Circuito de control de datos de entrada/salida con interfase computacional de puerto paralelo • Computadora embebida (para sistema computarizado de control) • Fuente de poder de switcheo de12 V para alimentación eléctrica.

Originalmente para reducir costos, se planeo construir los espejos, utilizando acrílico óptico y aplicarle una película reflejante espejo de alta calidad. La correcta aplicación de esta idea hubiera reducido de una manera importante la construcción del sistema parabólico reflejante, sin embargo en la práctica resultó inviable, ya que los espejos obtenidos eran difíciles de construir, y no se obtenía la calidad esperada y requerida por el proyecto. Las superficies de espejo se maltrataban fácilmente en el proceso de construcción lo que demeritaba

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considerablemente la calidad y funcionalidad de los mismos. Hemos de reconocer que se perdió mucho tiempo en la habilitación de esta idea y finalmente rebasó los costos contemplados para el sistema, razón por la que hubo que desecharse y recurrir a espejos comerciales acrílicos de alta calidad. La selección de material acrílico para este proyecto se debe a que al no ser planas las superficies reflejantes sino parabólicas, se requiere de material flexible que fácilmente pueda tomar la forma de dichas superficies. Los espejos tradicionales de vidrio aparte de ser muy rígidos para estos propósitos, son más costosos y pesados, lo que afecta tanto en el presupuesto del proyecto como en los requerimientos de soporte y potencia motora de los sistemas de transmisión. El proceso de construcción de las superficies reflejantes, fue de diseñar moldes de las dimensiones adecuadas para atornillarse a las aristas de la superficie parabólica de la antena. Una vez definidos los moldes, las hojas fueron cortadas para obtener las superficies reflejantes, mismas que fueron atornilladas a la estructura parabólica de aluminio. Los sistemas motorizados de barrido horizontal y vertical, fueron diseñados para permitir un movimiento lo más gradual y preciso para el correcto posicionamiento del intercambiador de calor en la zona de foco. Para ellos se utilizaron baleros industriales de alta resistencia, (dado el peso total del concentrador estimado en aproximadamente 200 Kilogramos, mas la resistencia que la superficie parabólica ofrecerá a las ráfagas de viento)

Los motores que se seleccionaron como más apropiados para este proyecto, tanto por sus dimensiones, disponibilidad en el mercado, alimentación eléctrica, capacidades de rotado, torque y transmisión así como su costo tienen una velocidad de 6 revoluciones por minuto, la cual sobrepasa la velocidad requerida para el posicionamiento fino de seguimiento solar. Aun con el sistema de transmisión que utilizamos de 9 a 1 (9 dientes en el sprocket del motor contra 80 en el sprocket de los ejes vertical y horizontal) que baja la velocidad a 2/3 de revolución por minuto, se continúa en exceso de velocidad para un correcto posicionamiento de seguimiento solar. A esa velocidad, el concentrador solar barrería 4 grados en un segundo. Para un control fino de enfoque, se requiere que el concentrador solar pueda barrer 1 grado en al

menos 2 segundos, una velocidad 8 veces menor. Debido a ello, sistemas electrónicos de control de velocidad para los motores fueron requeridos. El software de control fue diseñado para comunicarse con las interfases tanto del sistema de velocidad de motores como de recolección de temperaturas así como con el sistema de recolección de datos del sensado de luz y posición solar para un funcionamiento automatizado. De cualquier forma, se le desarrolló una interfase de interacción humana tanto para las situaciones de prueba, así como para procedimientos de ajuste, control y/o seguridad. El software interpreta la información de posición solar para determinar si debe de realizarse un ajuste de enfoque, y en su caso accionar los motores de posicionamiento para el barrido horizontal o vertical correspondiente. De igual manera interpreta la información de las temperaturas recabadas para enviar las señales correspondientes para permitir el flujo de agua (caliente a la descarga y fresca a la alimentación). La circuitería lógica de control para la recepción de la información de los sensores de luz y de los sensores de posición al ser de un diseño propietario, se construyó completamente desde cero. Igualmente la parte de envío de señalización para permitir el flujo de agua una vez que se ha llegado a la temperatura requerida (sistema de recolección de datos de entrada/salida) X.-Resultados El desarrollo de un proyecto de esta naturaleza, por sus características de operación automatizada, su impacto ecológico, sus dimensiones y su aplicación comercial e industrial, así como por los riesgos asociados en su operación, representó enfrentar un importante número de retos, sin embargo verlo finalizado también incluye un

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conjunto d satisfacción muy especial, por lograr un desarrollo 100% mexicano, sobre todo en el conocimiento de los pocos dispositivos en su tipo que existen en el mundo. Todo proyecto en su primera versión enfrenta dificultades propias de un diseño inicial, que debe recorrer un proceso de mejoramiento para enriquecer sus posibilidades, reducir costos y evitar las dificultades y problemática encontradas. Han sido varias las dificultades que aparecieron en el transcurso del proceso de construcción y fabricación del concentrador solar, puedo mencionar como un punto crítico, el intento de fabricar los espejos con película reflejantes sobre superficies acrílicas que resultó en un fracaso total debido a que los pegamentos utilizados no fueron los adecuados para construirlos (se requiere algún tipo de pegamento especial que permita adherir la superficie reflejante al acrílico pero que sea lo suficientemente limpio para evitar manchas en la superficie), la superficie reflejante debe quedar protegida por el acrílico ya que de otra manera la superficie se daña rápidamente, ya que es muy delicada. Por ello se decidió cambiar la estrategia y fabricar las superficies reflejantes directamente de espejos acrílicos de alta calidad (son más costosos pero perfectamente viables). Sin embargo, nos encontramos que el manejo de este material es delicado porque aunque es maquinable (se puede cortar y taladrar) se astilla fácilmente o inclusive se puede quebrar de una manera similar al vidrio. En el proceso de colocación de las superficies reflejantes sobre la superficie parabólica de aluminio nos encontramos con el problema que las aristas de sujeción eran muy delgadas para permitir un acoplamiento adecuado. Utilizar soleras de hierro o acero para aumentar la superficie de sujeción hubiera aumentado el peso del concentrador a márgenes prohibitivos, por lo que se decidió adquirir piezas de aluminio para tal fin. Las soleras de aluminio fueron atornilladas a la estructura de aluminio y las superficies reflejantes fueron atornilladas a éstas soleras logrando conformar la superficie parabólica reflejante apropiadamente. El sistema de balance del sistema de posicionamiento vertical es un brazo (a manera de balanza) en donde se atornilla la superficie parabólica reflejante y en el otro extremo un contrapeso para procurar el equilibrio máximo del sistema y evitar que el motor funcione forzado (recordar que las dimensiones de las superficie reflejante parabólica es muy respetable con sus más de 12 metros cuadrados de área y sus más de 160 kilogramos de peso)

El sistema de recolección de energía solar es un tubo serpentín de cobre que mediante un soporte ajustable se coloca cerca del foco del sistema parabólico para captar la irradiación solar reflejada. Cuenta con un sistema de mangueras flexibles de uso industrial tanto para la entrada de agua como para la salida de agua caliente. En la salida se incluye una válvula de control que es activada

para abrirse una vez que se obtiene la temperatura requerida de agua caliente mediante un control computarizado controlado por el sensado de temperatura. Los sistemas motorizados de posicionamiento vertical y horizontal funcionaron perfectamente durante las pruebas sin carga. La interfase de control de

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velocidad de motor funcionó perfectamente permitiendo el movimiento fino y preciso del equipo. Igualmente los sistemas de recolección de temperatura funcionaron correctamente. La interfase computarizada RS232 para ambos sistemas también funcionó en orden permitiendo la operación correspondiente del software de control. El sistema de recolección de información de los sensores de luz para la localización del sol, presentó algunos problemas de calibrado para ubicar el sensado en el rango adecuado correspondiente a la luz solar. Después de varios ajustes se logró el funcionamiento adecuado. El software de control, tuvo que ser adaptado varias veces para afinar su operación con respecto al barrido de recepción de información recopilada de los sensores de luz para su posterior coordinación con el sistema de control de movimiento motorizado. La interfase de usuario se adaptó para permitir una interacción directa con el concentrador solar independientemente de las lecturas recopiladas, es decir, manualmente se puede reposicionar el enfoque del dispositivo. Es importante mencionar que el 4 de Abril un terremoto de magnitud 7.2 golpeó con fuerza la ciudad de Mexicali, mismo que desafortunadamente afectó el desarrollo del concentrador solar y aunque afectó algunos de los sistemas del mismo, que posteriormente tuvieron que ser rectificados, el problema mayor consistió en que el taller de maquinas y herramientas en donde el proyecto se estaba manufacturando, quedó seriamente comprometido y varias de las maquinas afectadas (toneladas de acero de tubería, láminas, vigas etc. se soltaron de sus posiciones cayendo por todo el taller) lo que provocó un retraso de varias semanas en la reincorporación de la funcionalidad del local. Afortunadamente no hubo nada que lamentar y a la postre, amén del tiempo perdido, el proyecto pudo arreglarse y continuar en su construcción. El sábado 31 de julio, mediante el apoyo de una grúa, el concentrador fue transportado a su localidad definitiva en Helados y Mezclas, en donde fue ensamblado e instalado. Ese mismo día empezó una serie de problemas relacionados con la estabilidad del concentrador solar y con el resguardo de su integridad debido a un factor que ha demostrado tener verdadero peso específico, el viento. Con sus más de 200 Kilogramos y una superficie mayor a los 12 metros cuadrados, el área reflejante ofrece un perfil que ofrece una resistencia muy considerable al viento. Ese mismo Sábado 31, se desataron vientos de más de 40 kilómetros por hora, que dada la resistencia mencionada, afectaron los mecanismos de soporte de los motores (deformaron las bisagras de sujeción) desgranando las cadenas y dejando la superficie parabólica peligrosamente a merced de la fuerza del viento. El simple hecho de colocar el pedestal de soporte del Concentrador Solar se tornó en una tarea complicada ya que aunque asistidos por la grúa, los vientos movían toda la estructura y no permitían anclarla en su base.

Pudimos percatarnos claramente que el sistema de anclaje no iba a ser suficiente para garantizar la estabilidad de la estructura, que corría el riesgo de colapsarse. Inmediatamente nos dimos a la tarea de colocar cintas de soporte para reforzar la estructura para proporcionar un respaldo temporal contra los embates del viento mientras se preparaba una solución definitiva.

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Utilizando hasta un total de 6 cintas de soporte ajustables, se sujetó tanto la estructura de soporte (pedestal) así como la superficie parabólica para que no quedara a merced del viento. Apenas dio inicio la semana siguiente, se soldaron 4 vigas de acero (de 4 x 4 pulgadas) al pedestal del concentrador solar con lo que quedó garantizada su estabilidad. En lo que toca a los sistemas de posicionamiento motorizado, como se comento quedaron severamente comprometidos y hubo que reconstruirlos y reforzarlos. Otro problema de consideración apareció durante la instalación. Al no quedar el dispositivo debidamente instalado, y debido al daño sufrido en los sistemas de posicionamiento, su cara reflejante quedó fija mirando hacia abajo y al sur. Y aunque el concentrador, no ofrecía un enfoque directo al sol, se formaban varios puntos de enfoque en el suelo de la plataforma (el cual es de madera) con el riesgo de provocar un incendio. Inmediatamente se quitaron las placas de madera y se adquirieron lonas para cubrir la superficie reflejante y eliminar el poder de reflejo del concentrador y con ello el peligro potencial de incendiar o dañar algo o a alguien por concentración de calor.

El mes de Agosto tuvo varios días con fuertes vientos y tormentas, que en algunos casos según reportes alcanzaron los 40 y 50 kilómetros por hora y un tromba a mediados de Agosto, tuvo ráfagas que superaron fácilmente los 60 y 70 kilómetros por hora, mismos que afectaron el proyecto en cuanto a que rompieron uno de los espejos y con ello las lonas de protección que hubieron de ser reemplazadas. El sistema de posicionamiento de barrido horizontal funcionó adecuadamente después de la reparación, no así el sistema de posicionamiento de barrido vertical. El motor no fue capaz de levantar el peso del concentrador solar. La razón

fue un desbalance en el sistema debido sobre todo a una adaptación que se le hizo para aumentar la longitud del brazo que sostiene la estructura parabólica. Esta problemática y su solución se mencionan a continuación en los siguientes cálculos y gráficas:

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Así pues el sistema tenía un desbalance de torque de aproximadamente 6396 libras por pulgada, completamente fuera del rango del motor cuyo torque máximo es de 500 libras por pulgada. Debido a lo anterior, tuvimos que corregir el diseño, recortar el brazo que sostiene la estructura parabólica y aumentar el contrapeso para balancear el sistema. XI.- Discusión Como se comentó anteriormente, se tuvieron varios retrasos en los plazos originales presupuestados para el desarrollo del proyecto, algunos tuvieron que ver con la tardanza en el surtido de ciertos implementos, como los motores de los cuales se demoró poco mas de 1 mes en ser adquiridos. Otro retraso importante se suscitó en el proceso de manufactura de las superficies reflejantes, al intentar construir los espejos mediante la película reflejante adherida a los acrílicos, que terminó siendo sustituida por espejos comerciales de acrílicos, una solución que a final de cuentas resultó más práctica y finalmente mas económica. El terremoto del 4 de Abril retrasó en más de 1 mes las agendas del proyecto. Igualmente los vientos y tormentas de Agosto, afectaron seriamente la estructura del concentrador, particularmente ambos sistemas motorizados de posicionamiento. Afortunadamente las medidas tomadas permitieron solucionar los desperfectos permitiendo el correcto funcionamiento del dispositivo, salvo en el sistema de posicionamiento vertical, que tuvo que ser recalculado y reconstruido. Fuera de anterior, hasta ahora los sistemas funcionan adecuadamente y estamos realizando pruebas exhaustivas para asegurarnos que se cumplen con las expectativas del proyecto. Recomendaciones Después de pasar por el período de diseño, fabricación y ajustes del Concentrador Solar, hemos detectado procesos y técnicas que debemos afinar para la mejoría de éstos aparatos tanto en su construcción como en su operación.

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Decididamente, manejar dispositivos de éste tamaño, dificulta la logística tanto de fabricación, como de manejo, pruebas y ajustes. Con toda seguridad haber iniciado con un prototipo más pequeño hubiera facilitado enormemente el proyecto así como reducido los costos, pero también hubiera entregado una respuesta pobre y no apropiada a los requerimientos del cliente. Por el tamaño y peso de estos dispositivos, lo ideal es que la estación solar esté en el piso y no en una estructura elevada, de ésta manera es más fácil de manipular y operar, sin embargo al tratarse de un dispositivo de captación solar, el estar en el suelo exige grandes superficies limpias que no obstruyan el paso de los rayos solares lo que igualmente dificulta y encarece su posicionamiento (de ahí que a final de cuentas se haya elegido una plataforma en el techo para su instalación definitiva) Al ser un aparato que puede concentrar en áreas muy reducidas una gran cantidad de energía, se convierte inmediatamente en un dispositivo de alto riesgo que debe ser manipulado correctamente bajo una supervisión constante para evitar accidentes o inclusive un incendio. Lo idóneo para este tipo de aparatos es instalarse en áreas extensas, limpias no pobladas de alta captación de radiación solar, tanto para maximizar la energía captada, como para evitar accidentes. Es altamente necesario, para una operación segura, que el concentrador solar sea supervisado continuamente para garantizar un enfoque correcto, inclusive aunque esté diseñado para seguir al sol automáticamente. No debe olvidarse que es el primer prototipo y que factores como fuertes vientos pueden afectar su funcionamiento. El viento es sin duda el factor externo mas importante a considerar en cuanto a que pone en riesgo la integridad del proyecto y de las personas que pudieran estar cerca de la estructura en caso de una contingencia. Por lo mismo, es altamente recomendable que cuando no esté en operación, el concentrador se ponga en posición de apagado seguro (con la superficie reflejante mirando al norte) y asegurando la superficie parabólica mediante soportes o cadenas para evitar vaivenes que puedan dañarla. Igualmente debido a las fuertes ráfagas que son capaces de desprender los espejos, estamos considerando, aplicar una capa de silicón a cada una de las superficies para asegurarlas con más fuerza a la estructura parabólica. Igualmente estamos considerando dotar al concentrador de un sistema de aseguramiento mediante frenos mecánicos para proteger los motores y los sistemas de movimiento contra la fuerza del viento, elemento que será incluido en los diseños posteriores de este tipo de dispositivos. Seguramente hay mucho camino todavía por andar en la habilitación de éste tipo de tecnologías, pero a pesar de los fuertes retos que nos ha representado, es una satisfacción enorme poder ver coronado nuestros esfuerzos con un producto 100% mexicano que no tenemos duda, marcará el inicio y la vanguardia de futuros proyectos de aprovechamiento limpio de energías renovables, enhorabuena.

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Anexo I I.- Cálculo del ahorro de energía Helados y mezclas, el cliente actual, que será el beneficiario de éste proyecto, utiliza 2 calderas, cada una de 15 hp. En promedio consumen de 60 a 80 litros de combustible diesel para convertir en vapor aproximadamente un promedio de 1,000 litros diarios (1m3) A nivel del mar, caso de Mexicali, se requiere 1 Kcal para aumentar en 1 grado centígrado, 1 litro de agua. Para pasar del estado líquido al gaseoso (vapor) se requieren adicionalmente 540 Kcal por cada litro de agua. Esto significa, que si en promedio, la temperatura del agua se encuentra a 20 grados centígrados, se requerirá (100-20)+540 Kcal para llevar cada litro de agua de liquida a vapor, estos son 620 Kcal. Para procesar los 1,000 litros diarios de agua que Helados y Mezclas requiere, se necesitarían 620,000 Kcal de energía o 2,594,080 Joules de energía. Aunque un litro de diesel en teoría puede entregar 35.86 MegaJoules por litro de energía, en la práctica, este valor se reduce considerablemente dependiendo de la eficiencia de la maquina a donde se suministre, (así por ejemplo, en un motor diesel puede reducirse a valores de 14 Mega Joules por litro) Las calderas son aun mas ineficientes y desperdician buena parte de esa energía, solo una pequeña porción se aprovecha en este caso para el calentamiento de agua, de tal suerte, que de acuerdo a los datos que tenemos, utilizan un promedio de 70 litros diarios de diesel para procesar y presurizar 1,000 litros de agua en vapor. Por otra parte, con respecto al concentrador solar, para la zona de Mexicali, de acuerdo a estadísticas de la NASA por mas de 22 años, se tiene un promedio de insolación diario de 5.27 KW-h por metro cuadrado. El concentrador cuenta con 12 metros cuadrados de superficie captadora lo que da un aproximado de 63.24 KW-h diarios. La eficiencia de los espejos está estimada en un 90% lo que resulta en 63.24 KW-h x .9 = 56.91 KW-h de energía diaria disponible para calentar agua. Aunque no hemos realizado todavía las pruebas del intercambiador de calor estimamos un 70% de eficiencia en la transferencia de energía captada al agua lo que nos arroja una capacidad de aproximadamente 40 KW-h de energía para calentar el agua. 1 KW-h es igual a 859.845 Kcal por lo tanto los 40 KW-h son 34,393.809 Kcal Este valor representa la 1/18 de las 620,000 KCal de energía requerida para el proceso de convertir 1,000 litros de agua de 20 grados centígrados a vapor. La proporción nos dice que nos ahorraríamos aproximadamente 4 litros diarios de diesel que representan unos 1,040 litros anuales. Con un precio actual del diesel de 8.61 pesos por litro, se obtiene un ahorro anualizado de $ 8,954.00 pesos. II.- Ahorro en emisiones de CO2 Es muy importante también valorar el impacto ecológico de este dispositivo, en cuanto que no produce emisiones contaminantes. El diesel provoca emisiones de CO2 que pueden calcularse como sigue: Emisiones de CO2 por galón de diesel = 2,778 gramos x 0.99 x (44/12) = 10,084 gramos = 10.1 kg/galón = 22.2 libras/galón = 2.668 Kg/litro En un año se estarían dejando de arrojar a la atmosfera el equivalente de 2,775.16 Kg de CO2

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III.- Posibilidades de comercialización del Concentrador Solar El concentrador solar, tiene múltiples posibilidades de aplicación para uso industrial, comercial e incluso doméstico. En cualesquier proceso que requiera agua caliente o inclusive vapor de manera limpia y rápida, sin efectos contaminantes como resultado de procesos de quema de combustible. Como ejemplo podemos mencionar :

• Esterilización de alimentos (Autoclave) • Esterilización de material (ej. Material de hospital, rastros) • Baños de Vapor • Industria vitivinícola (Esterilización de áreas, pisos, recipientes y procesos de embotellado) • Hornos de preparado de alimentos (pasteurización de lácteos, neverías, cocimiento de vegetales,

repostería, etc.) • Limpiadurías y cuidado de ropa y telas (planchas de vapor, rackas de vapor, alisadores de vapor etc.) • Limpieza y desinfección de áreas de trabajo • Sistemas de refrigeración por conversión de calor, en donde la electricidad no es accesible

Debido al tamaño de las superficies de irradiación requeridas y por seguridad de su operación, si es altamente recomendable que éstos dispositivos se instalen en áreas despejadas de tránsito de personas y de materiales inflamables, y de ser posible a ras del suelo. Puede instalarse en segundos pisos siempre y cuando se observen las medidas adecuadas para que la estructura soporte el peso del dispositivo y su anclaje sea lo suficientemente fuerte para soportar la resistencia del viento. Debido a que este tipo de aparatos requieren poco mantenimiento y su vida útil puede superar los 10 años, el ahorro en energéticos es muy considerable y la reducción de emisiones contaminantes muy apreciable.