UNIVERSIDAD TECNICA FEDERICO SANTA MAR´ ´IA

UNIVERSIDAD TECNICA FEDERICO SANTA MARIA

DEPARTAMENTO DE INGENIERIA MECANICA

SANTIAGO-CHILE

ENSUCIAMIENTO DE ESPEJOS EN LOCALIDADES CON

POTENCIAL PARA INSTALACION DE PLANTAS DE

CONCENTRACION SOLAR EN EL NORTE DE CHILE

VICTOR HUGO ESTRADA FERNANDEZ

TESIS DE GRADO PARA OPTAR AL GRADO DE:

MAGISTER EN CIENCIAS DE INGENIERIA MECANICA

Y AL TITULO DE:

INGENIERO CIVIL MECANICO

PROFESOR GUIA: Ph.D. RODRIGO BARRAZA VICENCIO

PROFESOR CO-REFERENTE: Ph.D. PATRICIO VALDIVIA LEFORT

PROFESOR CO-REFERENTE: Ph.D. MERCEDES IBARRA

AGOSTO 2019

TITULO DE LA TESIS: Ensuciamiento de espejos en localidades con potencial para instalacion de plan-

tas de concentracion solar en el Norte de Chile.

AUTOR: Vıctor Hugo Estrada Fernandez.

TRABAJO DE TESIS, presentado en cumplimiento parcial de los requisitos para el Grado de Magıster

en Ingenierıa Mecanica de la Universidad Tecnica Federico Santa Marıa.

Ph.D. Rodrigo Barraza Vicencio

Ph.D. Patricio Valdivia Lefort

Ph.D. Mercedes Ibarra (Fraunhofer Chile Research)

Santiago, Chile. Agosto de 2019.

I

Agradecimientos

El autor expresa su gratitud por el aporte financiero de la Universidad Tecnica Federico Santa Marıa,

Fraunhofer Chile Research (FCR) Center for Solar Energy Technologies, SolarReserve y Solar Energy

Research Center Chile (SERC).

II

Resumen

La reflectancia de los espejos solares es afectada principalmente por la acumulacion de polvo en su

superficie, ya que el polvo produce dispersion y absorcion de los rayos solares. La acumulacion de polvo

depende exclusivamente del sitio estudiado, ya que este interactua con multiples variables, tales como,

parametros meteorologicos y climatico, entre los cuales se encuentran, la humedad relativa, temperatura

del aire, velocidad y direccion del viento, entre otras.

III

Abstract

The reflectance of the reflector mirrors is mainly affected by the dust accumulation on its surface, since

dust produce dispersion and absorption of the sun’s rays. Dust accumulation is site specific, it is studied

an interaction and/or dependence with different weather and meteorological parameters, such as, relative

humidity, air temperature, wind speed and direction. For this purpose, there are solar stations, ambiental

parameters in each location, and also reflectance measuring

IV

Indice general

1. Introduccion 1

1.1. Efecto de ensuciamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.2. Objetivos de la investigacion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.2.1. Objetivo General . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.2.2. Objetivos Especıficos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2. Estado del arte 5

3. Metodologıa 9

3.1. Descripcion del sitio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

3.2. Datos metereologicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

3.3. Espejos seleccionados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.4. Equipamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

3.5. Diseno experimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.6. Procedimiento de las mediciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

3.7. Parametros a evaluar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

4. Resultados 20

4.1. Factor de limpieza (Cleanliness Factor) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

V

4.2. Tasa de ensuciamiento por dıa (Soiling rate) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

4.3. Tasa de degradacion (Rate of degradation) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

5. Conclusiones 42

VI

Indice de figuras

1.1. Irradiacion directa normal (DNI) de Chile. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.2. Diferentes tipos de plantas concentradoras de potencia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.3. Reflexion para distintas superficies. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2.1. Variacion de la reflectancia especular vs longitud de onda paraespejos sucios expuestos

en Alburqueque, NM. Densidad de polvo aumenta desde (a) hasta (d) [1]. . . . . . . . . 6

2.2. Reflectancia especular en funcion de los dıas de exposicion, para un espejo en 45◦ orien-

tacion Sur [2]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3.1. Localizacion de los sitios experimentales. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3.2. Rosa de los vientos para las distintas localidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

3.3. Precipitaciones registradas para todos los sitios durante el periodo de exposicion . . . . . 12

3.4. Humedad relativa para el periodo de exposicion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.5. Reflectometro especular 15R-RGB de Devices and Services . . . . . . . . . . . . . . . 15

3.6. Estructuras soportantes de espejos para caracterizacion de ensuciamiento. . . . . . . . . 16

3.7. Patron de medicion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

4.1. Cleanliness Factor en funcion del tiempo agrupado por orientacion para la localidad L2AR. 21

4.2. Cleanliness Factor en funcion del tiempo agrupado por inclinacion para la localidad L2AR. 22

VII

4.3. Cleanliness Factor en funcion del tiempo agrupado por orientacion para la localidad de

T1TR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

4.4. Cleanliness Factor en funcion del tiempo agrupado por orientacion. . . . . . . . . . . . 24

4.5. Cleanliness Factor en funcion del tiempo agrupado por orientacion para la localidad T2AR. 25

4.6. Cleanliness Factor en funcion del tiempo agrupado por orientacion para la localidad C3AR. 26

4.7. Cleanliness Factor promedio orientacion en funcion del tiempo. . . . . . . . . . . . . . 27

4.8. Cleanliness Factor promedio inclinacion en funcion del tiempo. . . . . . . . . . . . . . . 28

4.9. Cleanliness Factor T2AR Long Term en funcion del tiempo. . . . . . . . . . . . . . . . 30

4.10. Distribucion de la frecuencia del viento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

4.11. Cleanliness Factor C3AR Long Term en funcion del tiempo. . . . . . . . . . . . . . . . 32

4.12. Tasa de ensuciamiento por dıa L2AR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

4.13. Tasa de ensuciamiento por dıa T1TR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34



4.16. Tasa de degradacion en funcion del tiempo para la localidad T1TR. . . . . . . . . . . . . 38

4.17. Tasa de degradacion en funcion del tiempo para la localidad T2AR. . . . . . . . . . . . 39

4.18. Tasa de degradacion en funcion del tiempo para la localidad C3AR. . . . . . . . . . . . 40

4.19. Tasa de degradacion en funcion del tiempo para la localidad L2AR. . . . . . . . . . . . 41

VIII

Indice de tablas

2.1. Tasa de ensuciamiento por dıa para algunas localidades. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3.1. Reflectancia inicial para cada espejo con su respectiva ubicacion. * La reflectividad ini-

cial de este espejo fue calculada a partir de la primera fecha de medicion, tomando en

consideracion el valor maximo de la reflectividad del espejo en limpio. . . . . . . . . . . 14

4.1. Tasa de degradacion para la 2da medicion T1TR. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

IX

Capıtulo 1

Introduccion

Las condiciones del Desierto de Atacama en Chile lo hacen un lugar ideal para el desarrollo de energıa

solar en Chile. La zona recibe la mayor irradiacion solar en el mundo, alcanzando niveles de radiacion

directa normal (DNI) que alcanzan valores anuales de 3389kWh/m2 e irradiacion global horizontal de

2571kWh/m2 (medido en el ano 2012, ver Figura 1.1) [3]. La alta irradiacion en esta zona es debido a

la condicion desertica seca, alta altitud que contribuye a una menor atenuacion atmosferica debido a una

menor presencia de aerosoles y ademas de su baja nubosidad.

Actualmente la principal fuente de energıa esta dada por los combustibles fosiles, pero debido a los

problemas de contaminacion atmosferica local y global hace necesario abordar otros metodos de obten-

cion de energıa. Durante los ultimos anos, algunos metodos se han modificado para obtener energıa a

partir de energıa solar, tales como, paneles fotovoltaicos, los cuales producen electricidad instantanea y

variable segun la disponibilidad de energıa solar. Mas recientemente estan las plantas concentradoras so-

lares de potencia (CSP), las cuales pueden producir electricidad de forma instantanea o constante cuando

se combina con almacenamiento termico. Hoy en dıa, la tecnologıa CSP esta creciendo rapidamente, ya

que presenta una solucion integrada a los problemas globales energeticos actuales a traves del almacena-

1

Figura 1.1: Irradiacion directa normal (DNI) de Chile.

miento y suministro constante de energıa.

Las plantas CSP se conforman por tres subsistemas: el campo de colectoress solares, receptor solar

y el sistema de conversion de potencia (planta de fuerza). En una planta hıbrida, sistemas de almacena-

miento son anadidos para mejorar el factor de planta de la tecnologıa CSP. Actualmente, existen cuatro

tipos de plantas CSP: Colectores cilindros parabolicos, Colectores lineales Fresnel, Torre solar y Disco

Stirling. Cada uno de estos es clasificado acorde a la manera en que ellos concentran los rayos del sol

(Figura 1.2).

2

Figura 1.2: Diferentes tipos de plantas concentradoras de potencia.

1.1. Efecto de ensuciamiento

En este tipo de plantas, los espejos reflectores tienen un rol importante, este es reflejar la irradiacion

solar directa hacia un punto en especıfico, por lo cual es deseable que tengan una alta reflectividad. La

acumulacion de polvo es el principal problema que se presenta en las plantas CSP [4], ya que el polvo

afecta la reflectividad de los espejos, dado que provoca absorcion y dispersion de los rayos solares [5],

reduciendo ası la eficiencia de los sistemas. Por otra parte, la reflectividad de los espejos esta directamen-

te relacionada con el rendimiento de una planta [6] y consecuentemente el costo nivelado de electricidad

(LCOE), el cual es la principal medida de viabilidad economica de una planta de generacion de electrici-

dad [7].

3

Figura 1.3: Reflexion para distintas superficies.

1.2. Objetivos de la investigacion

1.2.1. Objetivo General

Identificar las tasas de ensuciamiento de espejos de algunas zonas del Norte de Chile, identificadas

como adecuadas para la instalacion de plantas CSP, ya que a la fecha no existe informacion reportada en

la literatura que haga referencia a la cuantificacion del ensuciamiento de espejos en Chile.

1.2.2. Objetivos Especıficos

Analizar el efecto de ensuciamiento mediante el levantamiento de estructuras de medicion.

Determinar las tasas de ensuciamiento diaria y degradacion de superficies reflectoras.

Analizar la relacion existente entre las mediciones de reflectancia y variables meteorologicas.

4

Capıtulo 2

Estado del arte

Call [8] muestra que el rendimiento de los colectores solares podrıa disminuir hasta un 15 % en un

ano expuesto a condiciones naturales al aire libre. Otro estudio muestra que la reflectividad de un espejo

puede ser reducida hasta un 73 % de su valor original [9]. Los principales factores que afectan la acumu-

lacion de polvo son, la orientacion e inclinacion de los colectores solares (esto incluye espejos, colectores

termico y paneles fotovoltaicos), y el tiempo de exposicion. Sin embargo Shobokshy [10] encontro que

la acumulacion de polvo por area g/m2 es un factor mas representativo que el tiempo de exposicion.

Por otra parte, se observa que la reflectancia especular depende de la longitud de onda (Ver Fig.2.1) [1].

La Fig.2.1 muestra la reflectancia especular de espejos de vidrio plateado expuestos por 5 semanas en

condiciones al aire libre. Tales mediciones fueron hechas con un reflectometro bidireccional (instrumen-

to de laboratorio) que puede medir la reflectancia en distintos angulos polares y azimutales, y en varias

longitudes de onda. Actualmente, en cası todas las investigaciones realizadas, se mide en solo una longi-

tud de onda, correspondiente al rojo (660 nm), la cual es solo una parte de todo el espectro de radiacion

que llega a la tierra. Si bien, esta longitud de onda es la que tiene mayor magnitud en su irradiacion al

atravesar la atmosfera terrestre, no se puede asegurar con certeza que el valor de la reflectancia en esta

longitud de onda sea representativo para las demas longitudes, ya que como se observa en el grafico la

5

reflectancia varıa en funcion de este parametro. Adicionalmente, cabe destacar que la inclinacion juega

un papel importante con respecto a los metodos de limpieza natural [2].

Figura 2.1: Variacion de la reflectancia especular vs longitud de onda paraespejos sucios expuestos enAlburqueque, NM. Densidad de polvo aumenta desde (a) hasta (d) [1].

Otros factores importantes que afectan la perdida de reflectancia de los espejos son, el tamano de

las partıculas de polvo, tal como indica Biryukov [11], en donde las partıculas con un tamano mayor a

10µm son mas influyentes en la perdida de reflectancia. Tambien estan las condiciones climaticas, tales

como, magnitud y direccion del viento, humedad, rocio, lluvia y temperatura [12]. La humedad tienes

dos efectos significativos, primero que todo, puede aumentar la fuerza entre las partıculas a nivel del sue-

lo, limitando la densidad de partıculas en el aire, ya que requiere que se produzca una alta velocidad del

viento para transportarlas. Segundo, si hay partıculas de polvo en el reflector solar, la humedad aumentara

la adhesion a la superficie, provocando el efecto de cementacion [13]. El rocıo tiene la particularidad de

aglutinar las partıculas de polvo y es un fenomeno bastante interesante de analizar, ya que podrıa otorgar

informacion de como posicionar los espejos tanto en la noche como en la manana, para ası evitar el au-

6

mento de polvo contenido en los espejos.

Por ultimo, en la mayorıa de las investigaciones disponibles en la literatura fueron utilizados espejos

de vidrio y aluminio para realizar mediciones de reflectancia, con diferentes tamanos y espesores. Bou-

daddi et al. [9], mostraron que los espejos de vidrio recuperan su reflectancia mejor despues de un evento

de limpieza y tuvieron una reflectancia inicial mayor que los espejos de aluminio [14]. Por otro lado,

los espejos de aluminio son mas baratos debido a su flexibilidad de diseno, construccion y ensamblaje

simplificado. Ademas, Bouaddi et al. [9] ha llegado a la conclusion que los espejos de aluminio son mas

adecuados que los espejos de vidrio debido a que acumulan menos suciedad en las estaciones de verano.

En la investigacion de Alae et al. [15] tambien se realizo un estudio de comparacion entre estos tipos de

espejos, concluyendo que los espejos de aluminio tienen mayor Cleanliness Factor y densidad de depo-

sicion de partıculas [mg/m2]. Este comportamiento extrano puede explicarse debido a que las partıculas

de polvo estan aglomeradas como pequenos puntos, mientras que en el vidrio estan aglomeradas como

una gran mancha.

Sayyah et al. [2] realizo un analisis de perdidas de reflectancia en comparacion con los fenomenos

ambientales, los cuales pueden actuar como un metodo de limpieza natural o tambien pueden ensuciar

las muestras. Entre los metodos de limpieza natural, el mas predominante es la lluvia, la cual restaura la

reflectancia en la mayorıa de los casos. Freese [16] muestra que existe una caıda de 0.85 % a 0.72 % de

reflectancia especular, decrecimiento que puede ser atribuido a una lluvia ligera seguida de condiciones

polvorientas y de viento [17]. Sin embargo, dos dıas despues la lluvia incremento la reflectancia en 0.12 %

(de 0.70 % a 0.82 %). Adicionalmente, Griffith et al. [6] indico que la perdida de reflectancia debido a

la suciedad tiene una tasa mas alta en los espejos limpiados recientemente. En general, la lluvia ligera a

menudo deja una apariencia manchada en la superficie de los espejos, particularmente aquellos con bajo

7

angulo de inclinacion.

Figura 2.2: Reflectancia especular en funcion de los dıas de exposicion, para un espejo en 45◦ orientacionSur [2].

A raız de las mediciones de reflectancia, es importante destacar el concepto de Tasa de ensuciamien-

to, el cual es una pieza importante en la estimacion de la potencia solar proyectadad desde el campo de

Heliostatos [18]. En la Tabla 2.1 se presentan los resultados del estudio realizado por Heimsath et al. [19],

que muestra algunos rangos de tasas de ensuciamiento para Alemania, Italia e Israel.

Ubicacion Tipo de espejo Tasa de ensuciamiento Autor

Freiburg, AlemaniaAluminio anodizado 0.022 %-0.98 %

Heimsath, 2010Vidrio 0.013 %-0.132 %

Sicily, ItaliaAluminio anodizado 0.005 %-0.068 %

Heimsath, 2010Vidrio 0.009 %-0.058 %

Negev desert,Israel

Aluminio anodizado 0.139 %-0.148 %Heimsath, 2010

Vidrio 0.134 %-0.154 %

Tabla 2.1: Tasa de ensuciamiento por dıa para algunas localidades.

8

Capıtulo 3

Metodologıa

3.1. Descripcion del sitio

Para la campana medicion de ensuciamiento realizada en el Desierto de Atacama (Chile) se seleccio-

naron cuatro ubicaciones denominadas: T2AR, L2AR, T1TR y C3AR, las que se presentan en la Fig.3.1.

Estos sitios fueron seleccionados como sitios estrategicos para posibles instalaciones de plantas CSP, ya

que coinciden con altos valores de radiacion directa normal (DNI) y un alto numero de dıas sin nubosi-

dad. El promedio de DNI anual para cada localizacion es: 9.87 (T2AR), 10.71 (L2AR), 9.47 (T1TR) y

9.85 (C3AR) (kWh/m2/dia), valores extraıdos directamente del Explorador solar de Chile.

3.2. Datos metereologicos

Los datos mas representativos son mostrados en las Figs.3.2-3.4. La Fig.3.2 presenta la distribucion

de velocidad y direccion del viento anaual para calidad ubicacion.Fig.3.2a muestra que la direccion pre-

dominante es en el Este (periodo de Primavera-Verano) y Oeste(periodo Otono-Invierno) para la localidad

de L2AR. La velocidad del viento predominante es de 3-6 m/s con una frecuencia de 42 %, 6-9 m/s con

9

http://www.minenergia.cl/exploradorsolar/

Figura 3.1: Localizacion de los sitios experimentales.

27 % y hasta 9-12 m/s con 10 %. En la Fig.3.2b existe una pequena predominancia en la direccion Oeste

para la localidad de T1TR, pero que no se caracteriza estacionalidad. La velocidad del viento es baja (0-3

m/s) el 49 % del tiempo mientras que aumenta al rango 3-6 m/s en un 40 % del tiempo. En la Fig.3.2c,

se identifican dos direcciones predominantes, Norte (periodo de Primavera-Verano) y Sur (periodo de

Otono-Invierno) para la localidad de T2AR. La velocidad del viento predominante es en el rango de 3-6

10

m/s 43 % de tiempo y hasta 6-9 m/s con una frecuencia de 18 %. Por ultimo en la Fig.3.2d la direccion

predominante se muestra en el Este (periodo Primavera-Verano) y Oeste (Otono-Invierno) para la loca-

lidad de C3AR. La velocidad del viento predominante son de 0-3 m/s (50 % del tiempo) y hasta 3-6

m/s (45 % del tiempo). En resumen, las localidades de L2AR y T2AR tiene un comportamiento similar

y ademas presentan mayores magnitud de velocidad de viento superiores a 6 m/s. En cambio, T1TR y

C3AR presentan en su mayoria vientos debiles menores a 3m/s.

NORTH

SOUTH

WEST EAST

5%

10%

15%

20%

25%

(a) L2AR

NORTH

SOUTH

WEST EAST

5%

10%

15%

20%

25%

(b) T1TR

NORTH

SOUTH

WEST EAST

5%

10%

15%

20%

25%

(c) T2AR

NORTH

SOUTH

WEST EAST

5%

10%

15%

20%

25%

(d) C3AR

WIND SPEED (m/s)

>= 12,00 9,00 - 12,00 6,00 - 9,00 0,00 - 3,00 3,00 - 6,00

Figura 3.2: Rosa de los vientos para las distintas localidades

11

En la Fig.3.3 se muestra las precipitaciones para cada localidad durante los periodos de medicion (ex-

traıdas desde Explorador Climatico Chile CR2. En general, se puede observar que las precipitaciones

son muy escasas para T1TR, T2AR y C3AR, no superando los 20[mm]. No es el caso para L2AR, en

donde las precipitaciones alcanzan un maximo de 92 [mm] durante enero. Para esta localidad las lluvia

se presentan durante los meses de Enero-Febrero (perıodo de verano) .

L2ART1TRT2ARC3AR

Prec

ipita

cion

es [m

m]

0

20

40

60

80

100

Fecha (Año-Mes)20

17-01

2017

-02

2017

-03

2017

-04

2017

-05

2017

-06

2017

-07

2017

-08

2017

-09

2017

-10

2017

-11

2017

-12

2018

-01

2018

-02

2018

-03

2018

-04

2018

-05

2018

-06

2018

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2018

-08

2018

-09

2018

-10

2018

-11

2018

-12

Figura 3.3: Precipitaciones registradas para todos los sitios durante el periodo de exposicion

Por ultimo en la Fig.3.4 se muestra la humedad relativa promedio por dıa durante el periodo de

exposicion. De estas figuras, se puede observar que los valores son muy variables para todas las fechas.

Sin embargo, se puede observar un peak en la humedad relativa entre Febrero y Marzo (perıodo de

verano). La localidad L2AR en general presenta valores promedio de humedad relativa significativamente

menores que el resto de las localidades. En cambio C3AR presenta las mayores humedades relativas y

mayores variaciones.

12

http://explorador.cr2.cl/

Hum

edad

Rel

ativ

a (%

)

0

20

40

60

80

100

Fecha (Mes)20

17-08

2017

-09

2017

-10

2017

-11

2017

-12

2018

-01

2018

-02

2018

-03

2018

-04

2018

-05

2018

-06

2018

-07

2018

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2018

-09

2018

-10

2018

-11

2018

-12

(a) L2AR

Hum

edad

Rel

ativ

a (%

)

0

20

40

60

80

100

Fecha (Mes)20

17-08

2017

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2018

-01

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-03

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-09

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-10

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-11

2018

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(b) T1TR

Hum

edad

Rel

ativ

a (%

)

0

20

40

60

80

100

Fecha (Mes)20

17-08

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-11

2018

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(c) T2AR

Hum

edad

Rel

ativ

a (%

)

0

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40

60

80

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Fecha (Mes)20

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-09

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2018

-11

2018

-12

(d) C3AR

Figura 3.4: Humedad relativa para el periodo de exposicion

3.3. Espejos seleccionados

Para este estudio, se seleccionaron espejos de segunda superficie, los cuales estan compuestos por

una capa de vidrio y un material reflector. La ventaja de este tipo de espejo es que son adecuados para

exponerse al aire libre, ya que son mas resistentes que los espejos de primera superficie, debido a la ca-

pa de vidrio que protege la superficie reflectora. Para los sitios de T2AR y T1TR se utilizaron espejos

comerciales y no especiales para aplicaciones CSP, los cuales contienen altos contenidos de hierro, por

lo cual su reflectividad es menor que espejos desarrollados para uso en CSP. Sus dimensiones son de

4.0 x 140.0 x 140.0 mm. Por otro lado, para las localidades L2AR y C3AR se utilizaron espejos solares

13

Rioglass, los cuales tienen un bajo contenido de hierro y tienen una mayor reflectividad. Las dimensiones

de tales espejos son un poco menores, 4.0 x 100.0 x 100.0 mm. En la Tabla 3.1 se muestran las reflecti-

vidades iniciales para cada localidad. La reflectancia fue medida en la longitud de onda roja (λ = 660 nm).

Localizacion Reflectancia inicial ( %)T2AR 89.4T1TR 85.2C3AR 95.2L2AR 95.4*

Tabla 3.1: Reflectancia inicial para cada espejo con su respectiva ubicacion. * La reflectividad inicial deeste espejo fue calculada a partir de la primera fecha de medicion, tomando en consideracion el valormaximo de la reflectividad del espejo en limpio.

3.4. Equipamiento

Actualmente existen alternativas comerciales de instrumentos para medir la reflectancia especular

de superficies, tales como, Abengoa, Surface Optics, Konica Minolta y Devices&Services [20]. En este

estudio las mediciones de reflectancia especular fueron llevadas a cabo con el reflectometro especular

portable 15R-RGB MWR (Multiple Wavelength Reflectometer) de Devices and Services (D&S) que se

muestra en la Fig.3.5. La reflectancia especular determina la calidad optica y rendimiento de un espejo

solar [21]. Este valor depende de la longitud de onda, angulo de incidencia y aceptacion. El equipo esta

equipado con una fuente de luz blanca mas filtros de diferentes colores, los cuales hacen posible medir

con diferentes longitudes de onda λ = 460 (azul), 550 (verde), 660 (rojo), 720 (infrarrojo)nm. Adicio-

nalmente, el dispositivo solo tiene un angulo de incidencia θ = 15◦ y multiples angulos de aceptacion

ϕ = 2.3, 3.5, 7.5, 12.5, 23.0mrad. Tambien es posible medir la reflectancia en espejos de primera y

segunda superficie con distintos espesores. La resolucion del instrumento es 0.001, la repetibilidad de

±0.002 y un rango de temperatura de operacion de 0◦ − 50◦ [22].

14

Las mediciones de reflectancia especular fueron realizadas en la longitud de onda roja λ = 660nm

y angulo de aceptacion ϕ = 12.5 mrad (25mrad angulo completo). Para aplicaciones solares es deseable

medir la reflectancia especular en el rango de longitudes de onda que esten dentro del peak de energıa

550− 660nm [20] . Respecto al angulo de aceptacion, segun la guıa de reflectancia de SolarPACES [21]

se debe escojer un angulo ϕ ≤ 20mmrad (40 mmrad angulo completo), ya que la reflectancia corres-

pondiente a las plantas CSP puede ser tratada como casi especular. Si se escoje un angulo mayor, mucha

energıa difusa sera captada, falseando la medicion como se muestra en la Fig.3.5b y si es muy pequeno,

se incrementa la incertidumbre de medicion.

(a) Diseno reflectometro (b) Funcionamiento interno reflectometro [20]

Figura 3.5: Reflectometro especular 15R-RGB de Devices and Services

15

3.5. Diseno experimental

Se construyeron estructuras para exponer los espejos a los efectos de polvos en las cuatros localidades

seleccionadas. Las estructuras tienen dimension de 1.5m de alto y 0.9m de ancho. Se disenaron dos tipos

de estructuras, el primer tipo mostrado en la Fig.3.6a con capacidad para 13 espejos. La estructura posee

cuatro orientados en cuatros direcciones (Norte, Sur, Este y Oeste) y cada brazo tiene tres inclinaciones

(30◦, 45◦ y 90◦ respecto al eje horizontal) y un espejo montado horizontal arriba de la estructura (con

inclinacion 0◦). En la Fig.3.6b se presenta el segundo modelo de estructura con capacidad para 25 espejos.

Esta segunda estructura posee dos brazos por cada orientacion. El segundo brazo permite evaluar el efecto

de ensuciamiento a largo plazo (sin realizar limpieza sobre tales espejos). Esta flexibilidad es util si se

requiere evaluar la optimazacion de frecuencia de limpieza y entender el comportamiento de los espejos

candidatos en sitios con menor acceso a fuentes de agua.

(a) Estructura 1 (b) Estructura 2

Figura 3.6: Estructuras soportantes de espejos para caracterizacion de ensuciamiento.

16

3.6. Procedimiento de las mediciones

Se realizaron mediciones perıodicas de reflectancia especular, con una periodicidad de dos meses. En

un comienzo, se realizaban tres mediciones para cada espejo en sucio (para luego promediar estas y dejar

un valor representativo) y una medicion en limpio. Adicionalmente, se midio en diferentes colores (rojo,

verde y azul) para caracterizar el tipo de ensuciamiento en cada sitio. Despues de observar el comporta-

miento de los colores en las distintas orientaciones e inclinaciones, se decidio solo hacer mediciones en

la longitud de onda roja, ya que el comportamiento de los demas colores era bastante similar (era posible

dejar la reflectancia de un color en funcion de la otra).

Una vez establecido la representatividad de la mediciones de reflectancia especular en la longitud

de onda roja, se aumento a cinco mediciones los puntos de medicion en los espejo sucios y limpios,

para luego promediarlas. Al realizar mas mediciones, se captura informacion sobre la homogeneidad del

espejo sucio, ya que las partıculas de polvo pueden no estar distribuidas uniformemente en la superficie

del espejo. El procedimiento de las mediciones consiste de los siguientes pasos:

1. Primero, se ajusta el camino optico de la luz, ya que este depende directamente del espesor del

espejo.

2. Segundo, el instrumento de medicion es calibrado para la longitud de onda λ = 660nm. Para

ello, se utiliza un espejo de referencia altamente reflectivo y plano llamado External Precision

Reference (EPS) . El cual tiene un valor de referencia para el color rojo de 85.4 %.

3. Luego se procede a realizar las mediciones en el espejo en sucio (5 mediciones), para esto se sigue

el patron indicado en la Fig.3.7:

4. A continuacion los espejos son limpiados con agua desmineralizada y papel suave, ya que si se

limpia con agua no tratada, se producen manchas en la superficie [2]. Ademas el metodo de agua

17

Figura 3.7: Patron de medicion

desmineralizada y refregado es el mas efectivo al momento de limpiar y no es necesario anadir

algun tipo de detergente para hacerlo mas eficiente [23].

5. Finalmente se vuelve a calibrar el instrumendo de medicion para realizar las mediciones en limpio

y se repite el paso (2).

El resultado de las mediciones corresponde a la reflectancia especular, el cual sera utilizado para

calcular las ecuaciones que se presenta en la siguiente seccion.

3.7. Parametros a evaluar

Dentro de los aspectos a evaluar se considera determinar la reduccion relativa de reflectancia de los

espejos con respecto a su condicion de reflectancia en limpio denominado Cleanliness Factor ζ y que se

presenta en la ecuacion 3.1.

ζ(λ, θ, ϕ) =ρsucio(λ, θ, ϕ)

ρlimpio(λ, θ, ϕ)(3.1)

Donde ρsucio corresponde a la reflectancia cuando el espejo esta sucio y ρlimpio cuando el espejo se lim-

pia en cada visita.

18

En base al Cleanliness Factor y al perıodo (en dıas ∆t) entre los muestreos, se define la tasa de

ensuciamiento por dıa Soiling rate ξ como la razon de variacion de Cleanliness Factor y el ∆t. La

ecuacion 3.2 presenta el soiling rate.

ξ(λ, θ, ϕ) =1 − ζ(λ, θ, ϕ)

∆t(3.2)

Por ultimo la tasa de degradacion o Rate of degradation ε esta relacionado con la disminucion de

la reflectividad de los espejos debido a la acumulacion de partıculas. La ecuacion 3.3 muestra la tasa de

degradacion.

ε(λ, θ, ϕ) = 1 − ρlimpio(λ, θ, ϕ)

ρinicial(λ, θ, ϕ)(3.3)

En donde ρinicial corresponde a la reflectividad inicial en limpio del espejo (antes de su instalacion

en terreno). En cada parametro se debe considerar longitud de onda λ = 660nm, angulo de incidencia

θ = 15◦ y angulo de aceptacion ϕ = 12.5mmrad.

19

Capıtulo 4

Resultados

4.1. Factor de limpieza (Cleanliness Factor)

En las Figs.4.1-4.6 se muestran los resultados para el Cleanliness Factor en las distintas orientacio-

nes (Norte, Oeste, Sur y Este) respecto a cada inclinacion (0◦, 30◦, 45◦ y 90◦), su medida y variacion

en funcion del tiempo. Se observa que la localidad de C3AR muestra valores mas altos de Cleanliness

Factor durante todo el periodo de exposicion, mientras que la localidad de T1TR presenta los valores mas

bajo. Tanto L2AR como T2AR presentan valores y comportamientos similares. Ademas, se puede notar

que la inclinacion de 90◦ es la menos afectada por las partıculas de polvo para todas las orientaciones

y localidades, mientras que la posicion horizontal 0◦ es la mas afectada. Otro fenomeno importante se

observa tanto en L2AR, T1TR y T2AR donde se aprecia una disminucion del Cleanliness Factor en los

periodos de primavera y verano, mientras que se presenta un aumento de Cleanliness Factor en el periodo

de otono para las localidades de L2AR y T1TR, no se observa el mismo comportamiento en T2TR, donde

el Cleanliness Factor continua disminuyendo.

En la Fig.4.2 se presenta una clasificion por inclinacion. Se aprecia una tendencia similar para todas

20

Inclinación0° 30° 45° 90°

Orientación NorteC

lean

lines

s Fa

ctor

(%)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Fecha (Año-Mes)2017-08

2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(a)


Orientación Oeste

Cle

anlin

ess

Fact

or (%

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(b)


Orientación Sur

Cle

anlin

ess

Fact

or (%

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(c)


Orientación Este

Cle

anlin

ess

Fact

or (%

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(d)

Figura 4.1: Cleanliness Factor en funcion del tiempo agrupado por orientacion para la localidad L2AR.

las orientaciones, por lo que se puede concluir una mayor dependencia estacional del ensuciamiento y

menor preponderancia direccional. Sin embargo, para las inclinaciones 30 % y 45 %, las orientaciones

Este y Oeste son las mas afectadas. Estas orientaciones coinciden con lo presentado en la rosa de los

vientos (Fig.3.2a), que muestra una mayor frecuencia de vientos mayores a 9 m/s, lo cual pudo haber pro-

ducido un movimiento de partıculas de polvo, ensuciando ası los espejos en tales orientaciones. Mientras

que la menos afectada fue la orientacion Sur.

21

OrientaciónNorte Oeste Sur Este

Inclinación 0°C

lean

lines

s Fa

ctor

(%)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(a)


Inclinación 30°

Cle

anlin

ess

Fact

or (%

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(b)


Inclinación 45°

Cle

anlin

ess

Fact

or (%

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(c)


Inclinación 90°

Cle

anlin

ess

Fact

or (%

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(d)

Figura 4.2: Cleanliness Factor en funcion del tiempo agrupado por inclinacion para la localidad L2AR.

T1TR

Como se puede observar en la Fig.4.3 la localidad de T1TR presenta los menores valores de Cleanli-

ness Factor. Los menores valores se observan en el perıodo de primavera-verano-otono, llegando hasta un

mınimo de 27 % en los 0◦. En invierno se observan claramente los mayores valoes de para esta localidad.

Al igual que en L2AR la inclinacion menos afectada es 90◦, variando su Cleanliness Factor entre los

valores de 64 % y 98 %.

En la Fig.4.4 se clasifican por inclinacion los Cleanliness Factor de la localidad de T1TR. Al igual

22


Orientación NorteC

lean

lines

s Fa

ctor

(%)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(a)


Orientación Oeste

Cle

anlin

ess

Fact

or (%

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(b)


Orientación Sur

Cle

anlin

ess

Fact

or (%

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

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2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(c)


Orientación Este

Cle

anlin

ess

Fact

or (%

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(d)

Figura 4.3: Cleanliness Factor en funcion del tiempo agrupado por orientacion para la localidad de T1TR.

que para L2AR se observa un comportamiento similar por orientacion indicando una predominancia

estacional. Si bien la tendencia es similar para todas las orientaciones la dispersion es mayor y se observa

claramente valores de ensuciamiento mayor para las orientaciones Este y Oeste. Este hecho no concuerda

mucho con lo mostrado en la Fig.3.2b, en donde la direccion del viento predominante es el Oeste, pero

en relacion al Este practicamente la frecuencia de viento es muy ınfima.

T2AR

La Fig.4.5 presenta los Cleanliness Factor para la localidad de T2AR para las orientaciones e incli-

naciones. No se aprecia una clara predominancia en la orientacion y tampoco una clara estacionalidad.

23


Inclinación 0°C

lean

lines

s Fa

ctor

(%)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

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100


2017-09

2017-10

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2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(a)


Inclinación 30°

Cle

anlin

ess

Fact

or (%

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

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2018-01

2018-02

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2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(b)


Inclinación 45°

Cle

anlin

ess

Fact

or (%

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

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2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(c)


Inclinación 90°

Cle

anlin

ess

Fact

or (%

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

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2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(d)

Figura 4.4: Cleanliness Factor en funcion del tiempo agrupado por orientacion.

En esta localidad los vientos predominan en la direccion Norte (primavera-verano) /Sur (otono-invierno)

con velocidades relativamentes altas que superan los 9 m/, pero no se aprecia una clara influencia del

viento en la limpieza/ensuciamient. Observando los resultados, se puede observar valores atıpicos en los

90◦ Sur durante las tres primeras fechas (17/12-18/04) donde los valores son mucho mas bajos que los

demas. Este hecho tampoco esta relacionado con el viento, ya que para tales fechas el viento predomina

en el Norte. Con respecto a los valores medidos, el CF varıa entre 49 % y 96 %. Los valores mas bajo se

presentan en la fecha de Ago-18 y los altos en Oct-18.

24


Orientación NorteC

lean

lines

s Fa

ctor

(%)

0

10

20

30

40

50

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80

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2017-09

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2018-01

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2018-06

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2018-08

2018-09

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2019-01

(a)


Orientación Oeste

Cle

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ess

Fact

or (%

)

0

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40

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2018-02

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2018-04

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2018-07

2018-08

2018-09

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2018-11

2018-12

2019-01

(b)


Orientación Sur

Cle

anlin

ess

Fact

or (%

)

0

10

20

30

40

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90

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2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(c)


Orientación Este

Cle

anlin

ess

Fact

or (%

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(d)

Figura 4.5: Cleanliness Factor en funcion del tiempo agrupado por orientacion para la localidad T2AR.

C3AR

La Fig.4.6 presenta los Cleanliness Factor para la ubicacion C3AR. Esta localidad es la menos afec-

tada por el efecto de ensuciamiento. Nuevamente los espejos inclinados en 0◦ son los mas afectados,

variando su valor entre 82 % y 95 %. Los valores de Cleanliness Factor varıan entre 72 % y 99 %, siendo

la localidad con los valores mas altos de Cleanliness Factor. Esto puede ser debido a la ubicacion de los

espejos y ademas que para esta localidad fueron utilizados espejos solares de alta reflectividad. Respecto

a los vientos presentes en esta localidad, esta presenta los valores mas bajos, obteniendo una frecuencia

de 50 % para velocidades entre 0-3 m/s, lo que disminuye el arrastre de polvo y acumuluacion de polvo.

25


Orientación Norte

Cle

anlin

ess

Fact

or (%

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(a)


Orientación Oeste

Cle

anlin

ess

Fact

or (%

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(b)


Orientación Sur

Cle

anlin

ess

Fact

or (%

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(c)


Orientación Este

Cle

anlin

ess

Fact

or (%

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(d)

Figura 4.6: Cleanliness Factor en funcion del tiempo agrupado por orientacion para la localidad C3AR.

Efecto orientacion

La Fig.4.7 muestra los valores promedios de los Cleanliness Factor de las inclinaciones 0◦, 30◦, 45◦

y 90◦ para cada orientacion y ademas se calcula su error estandar para cuantificar que tan relevante es la

inclinacion. Como se puede observar la localidad de T1TR es la que presenta mayor desviacion, lo que

implica que existe una diferencia significativa de Cleanliness Factor para las distintas inclinaciones. En

cambio, para C3AR se presentan las menores desviaciones, lo que quiere decir que el valor de Cleanliness

Factor son bastante parecidos. La localidad T1TR claramente presenta los espejos mas sucios, ademas de

26

presentar una estacionalidad marcada y la orientacion parece mas relevante. Para L2AR y T2AR parece

haber tasas de ensuciamientos similares. Por ultimo, C3AR claramente presenta menos ensuciamiento.

SitioL2ART1TRT2ARC3AR

Orientación Norte

Cle

anlin

ess

Fact

or (%

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(a)


Orientación Oeste

Cle

anlin

ess

Fact

or (%

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(b)


Orientación Sur

Cle

anlin

ess

Fact

or (%

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(c)


Orientación EsteC

lean

lines

s Fa

ctor

(%)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(d)

Figura 4.7: Cleanliness Factor promedio orientacion en funcion del tiempo.

Efectos inclinacion

La Fig.4.8 muestra el promedio de los valores de Cleanliness Factor de las orientaciones Norte, Sur,

Este y Oeste para cada inclinacion y para cada localidad. Si bien en la inclinacion 0◦ no debiese existir

desviacion alguna, ya que solo existe un espejo para las todas las orientaciones, las desviaciones que se

muestran son producto una propagacion de error de las mediciones anteriores, tal desviacion caracterizara

la homogeneidad de la acumulacion de polvo en los espejos. Aqui nuevamente se presenta que la localidad

27

de T1TR tiene las mayores desviaciones en todas las inclinaciones menos en 90◦. Aqui se puede observar

que en la inclinacion de 90◦ existen las menores desviaciones, por lo que no existe mucha diferencia al

comparar los Cleanliness Factor en las distintas orientaciones. La inclinacion tiene un influencia muy

relevante. 0◦ mas sucio, 30◦-45◦ similares (ensuciamiento medio) y 90◦ son los mas limpios.


Inclinación 0°

Cle

anlin

ess

Fact

or (%

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(a)


Inclinación 30°

Cle

anlin

ess

Fact

or (%

)0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(b)


Inclinación 45°

Cle

anlin

ess

Fact

or (%

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(c)


Inclinación 90°

Cle

anlin

ess

Fact

or (%

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(d)

Figura 4.8: Cleanliness Factor promedio inclinacion en funcion del tiempo.

SOILING LONG TERM

Para las localidades de T2AR y C3AR se estudio el ensuciamiento a largo plazo, manteniendo un

conjunto de espejos sucios (sin limpiar). Los resultados para la localidad de T2AR se muestran en la

Fig.4.9. Como se puede observar en la Fig.4.9, durante las mediciones entre Diciembre-17 y Junio-18) el

28

Cleanliness Factor presenta una disminucion lineal y luego entre Junio y Agosto decrece de forma acele-

rada hasta llegar a un valor mınimo de 37 % en la orientacion Este. Luego de esto, se presenta un aumento

considerable de hasta 26 % de Cleanliness Factor en los 90◦ Este. Ademas, destacar que la inclinacion 30◦

fue la mas afectada por la acumulacion de polvo, teniendo los valores mas bajos en todas las orientaciones.

A pesar de que existe una clara predominancia en la direccion Norte/Sur del viento (ver Fig.3.2c),

esto no se ve reflejado en la Fig.4.9. Al graficar la distribucion de velocidad/frecuencia del viento para las

fechas de medicion realizadas en esta localidad (Ver Fig.4.10) para analizar el comportamiento del en-

suciamiento a largo plazo se observa que durante los periodos de Primavera-Verano (Septiembre-Marzo)

existen velocidades muy altas, llegando a alcanzar velocidades maximas sobre los 15 m/s y promedio so-

bre los 10 m/s. Ademas, cabe destacar que, la frecuencia de los vientos sobre 12m/s puede alcanzar hasta

un 10 %. Si bien existe un aumento considerable en la velocidad del viento entre los 6-9 m/s alcanzando

una frecuencia de 50 % durante los periodos de Otono-Invierno, tampoco se puede apreciar efecto alguno

sobre la limpieza o ensuciamiento de los espejos. Al llegar a velocidades tan altas, estas podrıan podrıan

levantar el polvo, produciendose una limpieza natural del polvo que esta sobre la superficie de los espe-

jos. Esto hecho no se aprecia en el Cleanliness Factor para ninguna de las inclinaciones ni orientaciones

analizadas, ya que al comparar los valores de Cleanliness Factor de Dic-17 y Dic-18, en ninguna ocasion

se produce un efecto de limpieza, sino todo lo contrario, los espejos siguen ensuciandose. Tampoco se

identifica algun patron de ensuciamiento relacionado con la Humedad Relativa.

En la Fig.4.11 se muestra los resultados para C3AR. Se puede observar que existe una limpieza duran-

te la cuarta y quinta fecha (efecto producido en todas las orientaciones e inclinaciones, correspondientes

al periodo de otono). A excepcion de la orientacion 90◦, en cual se produce limpieza natural hasta la

ultima fecha de medicion. En esta localidad no se presentan vientos elevados como en T2AR (mayores

29

Inclinación30° 45° 90°

Orientación NorteC

lean

lines

s Fa

ctor

(%)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(a)


Orientación Oeste

Cle

anlin

ess

Fact

or (%

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(b)


Orientación Sur

Cle

anlin

ess

Fact

or (%

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(c)


Orientación Este

Cle

anlin

ess

Fact

or (%

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(d)

Figura 4.9: Cleanliness Factor T2AR Long Term en funcion del tiempo.

a 6m/s), tan solo existen viento entre 3 y 6 m/s con una frecuencia entre 4 y 8 %, donde la orientacion

predominante es el oeste. Estos vientos no aportan mayormente a la acumulacion de polvo, ya que el

Cleanliness Factor en este caso se mantiene casi constante a lo largo del tiempo.

4.2. Tasa de ensuciamiento por dıa (Soiling rate)

El Soiling Rate en una planta CSP depende del tipo de reflector y localizacion de esta. El tipo de

reflector afecta al Soiling Rate ya que la aadhesion de las partıculas de polvo depende exclusivamente de

las propiedades del material [24]. Con respeto a la localizacion, existen muchos parametros influyentes,

30

WSpromedio

WSmaxima

Velo

cida

d de

l vie

nto

(m/s

)

0

5

10

15

20

Cleanliness Factor (%

)

50556065707580859095100

6-9 m/sdia

9-12 m/sdia

>12 m/sdia

30°45°90°

Frec

uenc

ia (%

)

05

101520253035404550

Fecha (Año-Mes-dia)

2017

-12-

1420

17-1

2-21

2017

-12-

2820

18-0

1-04

2018

-01-

1120

18-0

1-18

2018

-01-

2520

18-0

2-01

2018

-02-

0820

18-0

2-15

2018

-02-

2220

18-0

3-01

2018

-03-

0820

18-0

3-15

2018

-03-

2220

18-0

3-29

2018

-04-

0520

18-0

4-12

2018

-04-

1920

18-0

4-26

2018

-05-

0320

18-0

5-10

2018

-05-

1720

18-0

5-24

2018

-05-

3120

18-0

6-07

2018

-06-

1420

18-0

6-21

2018

-06-

2820

18-0

7-05

2018

-07-

1220

18-0

7-19

2018

-07-

2620

18-0

8-02

2018

-08-

0920

18-0

8-16

2018

-08-

2320

18-0

8-30

2018

-09-

0620

18-0

9-13

2018

-09-

2020

18-0

9-27

2018

-10-

0420

18-1

0-11

2018

-10-

1820

18-1

0-25

2018

-11-

0120

18-1

1-08

2018

-11-

1520

18-1

1-22

2018

-11-

2920

18-1

2-06

2018

-12-

1320

18-1

2-20

2018

-12-

27

Figura 4.10: Distribucion de la frecuencia del viento.

tales como, lluvia, humedad relativa, velocidad y direccion del viento, temperatura, punto de rocio, entre

otros. Ademas, depente de otros factores como, cercanıa a las costas, area industrial, zonas con alta polu-

cion y concentracion de partıculas (tamano y composicion quımica).

En las Figs.4.12-4.15 se muestran las tasas de ensuciamiento para los sitios estudiados. En la Fig.4.12

se observa que para todas las orientaciones e inclinaciones la mayor tasa de ensuciamiento se presenta en

Enero-2018 llegando a valores de 0.75 %/dıa. Las menores tasas de ensuciamiento se presentan para los

espejos verticales obteniendose un peak de 0.40 %/dıa. Se presenta un comportamiento bastante similar

para las inclinaciones 30◦ y 45◦. Por ultimo se observa que las orientaciones Oeste y Este son las que

presentan mayores valores.

La Fig.4.13 muestra las tasas de ensuciamiento para T1TR. El maximo valor obtenido fue de 1.1 %/dıa

31


Orientación NorteC

lean

lines

s Fa

ctor

(%)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(a)


Orientación Oeste

Cle

anlin

ess

Fact

or (%

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(b)


Orientación Sur

Cle

anlin

ess

Fact

or (%

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(c)


Orientación Este

Cle

anlin

ess

Fact

or (%

)

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(d)

Figura 4.11: Cleanliness Factor C3AR Long Term en funcion del tiempo.

en el mes de Enero-2018 en la inclinacion 0◦. Sin embargo, para los demas meses tambien se presenta una

alta tasa de ensuciamiento para esta inclinacion. En esta localidad, 90◦ presenta un peak de 0,58 %/dıa.

Al igual que L2AR, las orientaciones mas afectadas son Oeste y Este. Por ultimo, las inclinaciones 30◦ y

45◦ presentan comportamientos similiares y mantienen valores altos, excepto durante los meses de Junio

y Agosto 2018.

La Fig.4.14 se muestra la tasa de ensuciamiento para T2AR. A diferencia de L2AR y T1TR la mayor

tasa no se presenta en el mes de Enero-2018 sino que en Agosto-2018 para todas las orientaciones e in-

clinaciones, llegando hasta un valor maximo de 0.82 %/dıa. Los valores son bastante similares para todas

32

Orientación Oeste

Inclinación0°90°

Tasa

de

ensu

ciam

ient

o po

r dí

a (%

/día

)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

Fecha (Mes-Año)

sept-17

oct-17

nov-17

dic-17

ene-18

feb-18

mar-18

abr-18

may-18

jun-18

jul-18

ago-18

sept-18

oct-18

nov-18

dic-18

(a)

Orientación Este

Inclinación0°90°

Tasa

de

ensu

ciam

ient

o po

r dí

a (%

/día

)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

Fecha (Mes-Año)

sept-17

oct-17

nov-17

dic-17

ene-18

feb-18

mar-18

abr-18

may-18

jun-18

jul-18

ago-18

sept-18

oct-18

nov-18

dic-18

(b)

Orientación Oeste

Inclinación30°45°

Tasa

de

ensu

ciam

ient

o po

r dí

a (%

/día

)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

Fecha (Mes-Año)

sept-17

oct-17

nov-17

dic-17

ene-18

feb-18

mar-18

abr-18

may-18

jun-18

jul-18

ago-18

sept-18

oct-18

nov-18

dic-18

(c)

Orientación Este


Tasa

de

ensu

ciam

ient

o po

r dí

a (%

/día

)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

Fecha (Mes-Año)

sept-17

oct-17

nov-17

dic-17

ene-18

feb-18

mar-18

abr-18

may-18

jun-18

jul-18

ago-18

sept-18

oct-18

nov-18

dic-18

(d)

Figura 4.12: Tasa de ensuciamiento por dıa L2AR.

las orientaciones, sin embargo Oeste y Este tiene los valores mas altos. Tambıen se puede observar que,

no existe una clara estacionalidad, ya que la tasa de ensuciamiento se mantiene casi constante durante

todo el ano, excepto para 0◦ que presenta un crecimiento lineal hasta llegar a Agosto-2018, para luego

disminuir.

Por ultimo la Fig.4.15 muestra la tasa de ensuciamiento C3AR. Los valores mas altos se encuentran

en la fecha de Enero-2018 al igual que en L2AR y T1TR, alcanzando un valor de 0.8 % en los 0◦. Esta

localidad presenta los menores valores de tasa de ensuciamiento.

33

Orientación Oeste

Inclinación0°90°

Tasa

de

ensu

ciam

ient

o po

r dí

a (%

/día

)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

Fecha (Mes-Año)

sept-17

oct-17

nov-17

dic-17

ene-18

feb-18

mar-18

abr-18

may-18

jun-18

jul-18

ago-18

sept-18

oct-18

nov-18

dic-18

(a)

Orientación Este

Inclinación0°90°

Tasa

de

ensu

ciam

ient

o po

r dí

a (%

/día

)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

Fecha (Mes-Año)

sept-17

oct-17

nov-17

dic-17

ene-18

feb-18

mar-18

abr-18

may-18

jun-18

jul-18

ago-18

sept-18

oct-18

nov-18

dic-18

(b)

Orientación Oeste


Tasa

de

ensu

ciam

ient

o po

r dí

a (%

/día

)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

Fecha (Mes-Año)

sept-17

oct-17

nov-17

dic-17

ene-18

feb-18

mar-18

abr-18

may-18

jun-18

jul-18

ago-18

sept-18

oct-18

nov-18

dic-18

(c)

Orientación Este


Tasa

de

ensu

ciam

ient

o po

r dí

a (%

/día

)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

Fecha (Mes-Año)

sept-17

oct-17

nov-17

dic-17

ene-18

feb-18

mar-18

abr-18

may-18

jun-18

jul-18

ago-18

sept-18

oct-18

nov-18

dic-18

(d)

Figura 4.13: Tasa de ensuciamiento por dıa T1TR.

4.3. Tasa de degradacion (Rate of degradation)

A partir de la ecuacion 3.3 se calcula la tasa de degradacion que indica el porcentaje de perdida de

reflectancia especular respecto a su valor inicial. Cuando este valor sea mayor a cero indicara que hay

perdida de reflectividad, lo cual es se debe al deterioro por accion del metodo de limpieza y/o la abrasion

con partıculas arrastradas y depositadas por el viento, si da menor a cero (fisicamente imposible) es por-

que existio algun error asociado a la medicion y/o instrumento de medicion en la caraceterizacion inicial

del espejo. En las Figs.4.16-4.19 se muestran las tasas de degradacion en funcion del tiempo para cada

inclinacion agrupados por orientacion.

34

Orientación Oeste

Inclinación0°90°

Tasa

de

ensu

ciam

ient

o po

r dí

a (%

/día

)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

Fecha (Mes-Año)

sept-17

oct-17

nov-17

dic-17

ene-18

feb-18

mar-18

abr-18

may-18

jun-18

jul-18

ago-18

sept-18

oct-18

nov-18

dic-18

(a)

Orientación Este

Inclinación0°90°

Tasa

de

ensu

ciam

ient

o po

r dí

a (%

/día

)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

Fecha (Mes-Año)

sept-17

oct-17

nov-17

dic-17

ene-18

feb-18

mar-18

abr-18

may-18

jun-18

jul-18

ago-18

sept-18

oct-18

nov-18

dic-18

(b)

Orientación Oeste


Tasa

de

ensu

ciam

ient

o po

r dí

a (%

/día

)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

Fecha (Mes-Año)

sept-17

oct-17

nov-17

dic-17

ene-18

feb-18

mar-18

abr-18

may-18

jun-18

jul-18

ago-18

sept-18

oct-18

nov-18

dic-18

(c)

Orientación Este


Tasa

de

ensu

ciam

ient

o po

r dí

a (%

/día

)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

Fecha (Mes-Año)

sept-17

oct-17

nov-17

dic-17

ene-18

feb-18

mar-18

abr-18

may-18

jun-18

jul-18

ago-18

sept-18

oct-18

nov-18

dic-18

(d)


Primero que todo se debe recalcar que la tasa de degradacion es un valor que varıa entre 0 %-100 %,

por lo que un valor negativo no es posible. Esto quiere decir que la reflectividad del espejo seria mayor a

su reflectividad inicial (aumentarıa). Este fenomeno se puede observa en la segunda medicion para todas

las orientaciones e inclinaciones, sin excepcion (Ver Fig.4.16). Los valores obtenidos pueden ser atribui-

dos a un error del tipo sistematico, ya que el error se repite para todas las mediciones. Lo mas probable

es que haya existido algun error en el proceso de calibracion (calibrar por sobre el valor del espejo de

referencia, 85.4 %, valor indicado anteriormente en procedimientos de las mediciones). En la tabla 4.1 se

muestran los valores obtenidos:

35

Orientación Oeste

Inclinación0°90°

Tasa

de

ensu

ciam

ient

o po

r dí

a (%

/día

)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

Fecha (Mes-Año)

sept-17

oct-17

nov-17

dic-17

ene-18

feb-18

mar-18

abr-18

may-18

jun-18

jul-18

ago-18

sept-18

oct-18

nov-18

dic-18

(a)

Orientación Sur

Inclinación0°90°

Tasa

de

ensu

ciam

ient

o po

r dí

a (%

/día

)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

Fecha (Mes-Año)

sept-17

oct-17

nov-17

dic-17

ene-18

feb-18

mar-18

abr-18

may-18

jun-18

jul-18

ago-18

sept-18

oct-18

nov-18

dic-18

(b)

Orientación Sur


Tasa

de

ensu

ciam

ient

o po

r dí

a (%

/día

)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

Fecha (Mes-Año)

sept-17

oct-17

nov-17

dic-17

ene-18

feb-18

mar-18

abr-18

may-18

jun-18

jul-18

ago-18

sept-18

oct-18

nov-18

dic-18

(c)

Orientación Este


Tasa

de

ensu

ciam

ient

o po

r dí

a (%

/día

)

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

1,3

Fecha (Mes-Año)

sept-17

oct-17

nov-17

dic-17

ene-18

feb-18

mar-18

abr-18

may-18

jun-18

jul-18

ago-18

sept-18

oct-18

nov-18

dic-18

(d)


Otra anomalıa detectada, ocurre en el espejo ubicado en la orientacion Sur inclinacion 30◦ (caso

unico). Si bien tiende a tener el mismo comportamiento que las demas inclinaciones, en la Fig.4.16 se

observa que sus valores fluctuan entre -4 % y 6 % (pseudo error bastante significativo) lo cual es bastante

extrano. Respecto a lo demas resultados se observa que tienen un comportamiento bastante variable, con

el paso del tiempo aumentan/disminuyen sus tasas de degradacion sin tener patron alguno. Si se observa

la inclinacion de 90◦, se puede notar que en las ultimas fechas su tasa de degradacion es mayor que las

demas inclinaciones. Esto es bastante extrano, ya que si lo relacionamos con su Cleanliness Factor (ver

Fig.4.3), este tiene valores mas altos, lo mas probable es que los espejos en 90◦ reciban un mayor impacto

36

Inclinacion Orientacion Reflectividad en limpio0◦ 85.730◦ N 85.645◦ N 85.990◦ N 85.630◦ W 85.745◦ W 85.690◦ W 85.730◦ S 90.145◦ S 85.590◦ S 85.230◦ E 85.545◦ E 85.390◦ E 85.6

Tabla 4.1: Tasa de degradacion para la 2da medicion T1TR.

debido a que el viento choca de manera perpendicular a ellos y por tanto la degradacion no sea debido en

gran parte a la abrasion de polvo. En general los valores siempre fluctuan entre los 0 % y 2 %, indicando

que existe una perdida en la reflectancia inicial del espejo.

En la Fig.4.17 se presentan casos anomalos para la localidad de T2AR. En este caso los espejos ubi-

cados en las orientaciones N, W y S en 90◦ durante las primeras fechas presenta valores de reflectividad

en limpio mayores a la reflectividad inicial del espejo, lo que se traducirıa en valores negativos para la

tasa de degradacion (error que pudo haber sido causado por una mala ubicacion del instrumento de medi-

cion). Si bien su valor no corresponde a lo esperado, este tiende a seguir un patron: a lo largo del tiempo

empieza a aumentar su valor. Este mismo comportamiento se presenta en todas las inclinaciones llegando

a valores de degradacion que superan los 3 %.

En terminos de magnitud, las inclinaciones de 0◦, 30◦ y 45◦ tienen valores bastante similares, no

ocurre lo mismo con la inclinacion 90◦, donde en la orientacion Norte presenta los mayores valores de

perdida de reflectancia, en cambio, para las demas orientaciones presenta los menores valores.

37

Inclinación0°30°45°90°

Orientación Norte

Tasa

de

degr

adac

ión

(%)

−6

−4

−2

0

2

4

6


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(a)


Orientación Oeste

Tasa

de

degr

adac

ión

(%)

−6

−4

−2

0

2

4

6


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(b)


Orientación Sur

Tasa

de

degr

adac

ión

(%)

−6

−4

−2

0

2

4

6


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(c)


Orientación Este

Tasa

de

degr

adac

ión

(%)

−6

−4

−2

0

2

4

6


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(d)

Figura 4.16: Tasa de degradacion en funcion del tiempo para la localidad T1TR.

Luego en la Fig.4.18 se presentan los resultados para C3AR. Aquı se observa que durante las prime-

ras fechas (enero-febrero) se observan valores atıpicos para los 90◦ orientacion Sur y para los 45◦ en la

orientacion Este. Los valores son 4.4 % y 3.5 % respectivamente, los cuales son bastantes altos si se com-

paran con T1TR y T2AR, los cuales fluctuan entre 0-3 %. Lo mas probable es que el error sea producto de

una descalibracion del instrumento de medicion mas alguna causa ambiental (ejemplo: vientos fuertes).

Otro resultado a analizar es el valor mostrado en los 30◦ orientacion Oeste, el error es bastante grande

debido hubieron dos valores que se salieron de su valor normal, provocando un aumento en la desviacion.

Dejando de lado estos valores atıpicos, en las proximas fechas se puede observar que no existe mucha

38


Orientación Norte

Tasa

de

degr

adac

ión

(%)

−6

−4

−2

0

2

4

6


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(a)


Orientación Oeste

Tasa

de

degr

adac

ión

(%)

−6

−4

−2

0

2

4

6


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(b)


Orientación Sur

Tasa

de

degr

adac

ión

(%)

−6

−4

−2

0

2

4

6


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(c)


Orientación Este

Tasa

de

degr

adac

ión

(%)

−6

−4

−2

0

2

4

6


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(d)

Figura 4.17: Tasa de degradacion en funcion del tiempo para la localidad T2AR.

variacion entre las distintas inclinaciones. Los valores fluctuan entre 0-1 % de degradacion, teniendo los

valores mas bajo de degradacion.

Por ultimo en la Fig.4.19 se observa que en L2AR la degradacion de los espejos se mantiene constante

durante el tiempo. Solo se puede observar tasas de degradacion bastante elevadas en la inclinacion de 90◦

(mismo fenomeno ocurrido en T1TR) para la orientacion Norte y Oeste alcanzando valores de hasta 4 %.

39


Orientación Norte

Tasa

de

degr

adac

ión

(%)

−6

−4

−2

0

2

4

6


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(a)


Orientación Oeste

Tasa

de

degr

adac

ión

(%)

−6

−4

−2

0

2

4

6


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(b)


Orientación Sur

Tasa

de

degr

adac

ión

(%)

−6

−4

−2

0

2

4

6


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(c)


Orientación Este

Tasa

de

degr

adac

ión

(%)

−6

−4

−2

0

2

4

6


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(d)

Figura 4.18: Tasa de degradacion en funcion del tiempo para la localidad C3AR.

40


Orientación Norte

Tasa

de

degr

adac

ión

(%)

−6

−4

−2

0

2

4

6


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(a)


Orientación Oeste

Tasa

de

degr

adac

ión

(%)

−6

−4

−2

0

2

4

6


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(b)


Orientación Sur

Tasa

de

degr

adac

ión

(%)

−6

−4

−2

0

2

4

6


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(c)


Orientación Este

Tasa

de

degr

adac

ión

(%)

−6

−4

−2

0

2

4

6


2017-09

2017-10

2017-11

2017-12

2018-01

2018-02

2018-03

2018-04

2018-05

2018-06

2018-07

2018-08

2018-09

2018-10

2018-11

2018-12

2019-01

(d)

Figura 4.19: Tasa de degradacion en funcion del tiempo para la localidad L2AR.

41

Capıtulo 5

Conclusiones

En esta investigacion se estudio el efecto de ensuciamiento en reflectores solares en cuatro locali-

dades del Norte de Chile, en distintas orientaciones (Norte, Sur, Este y Oeste) e inclinaciones (0◦, 30◦,

45◦ y 90◦). Para entender este fenomeno, se analizaron los parametros de Cleanliness Factor, Tasa de

ensuciamiento por dıa y Tasa de degradacion.

En el trabajo de investigacion se pudo generar una metodologıa para cuantificar el efecto de ensu-

ciamiento, analizando parametros como: Factor de limpieza, Factor de limpieza a largo plazo, Tasa de

ensuciamiento por dıa y Tasa de degradacion. Se escogieron sitios potencialmente adecuados para la ins-

talacion de plantas solares. Ademas se disenaron estructuras de medicion del efecto de ensuciamiento

para analizar los parametros mencionados anteriormente. Por ultimo, se realizo un procedimientos de

mediciones el cual constaba de utilizar una instrumento de reflectancia especular.

Por otro lado, respecto a los resultados obtenidos, se tiene que para la tasa de ensuciamiento para todas

las localidades, se obtuvo valores maximos para los espejos horizontales, variando entre 0.002-0.04 %/dıa

mientras que los menores valores para los verticales, estando en un rango de 0.8-1.1 %/dıa. Los maximos

42

valores de tasa de ensuciamiento se presentan en la localidad de T1TR, mientras que lo minimos estan en

C3AR.

Por ultimo, respecto a los valores de tasa de degradacion, los espejos mas afectados fueron los espejos

de segunda superficie, obteniendo valores de degradacion de hasta 4 %. Mientras que, para los espejos

solares hasta un 2 %.

Finalmente, no fue posible establecer una correlacion entre el Factor de Limpieza a largo plazo y

variables meteorologicas con los datos disponibles.

43

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