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Energía Solar en Procesos de Calefacción IndustrialMás allá de las aplicaciones de baja temperatura, hay varios campos de ...
Tabla 1: Rangos de temperatura para varios procesos industrialesIndustria                  Proceso                        ...
Mezclado                          120–140Los tipos de industria que habitualmente utilizan más energía son las industrias ...
En un sistema solar industrial de calor de proceso, debe hacerse la interconexión de los colectores con lossuministros de ...
Posibilidades de combinar el sistema de energía solar con el suministro de calor existente.El sistema central de suministr...
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  1. 1. Índice de contenido Energía Solar en Procesos de Calefacción Industrial......................................................................2 Tabla 1: Rangos de temperatura para varios procesos industriales..................................................3 Posibilidades de combinar el sistema de energía solar con el suministro de calor existente...........6 Sistemas Solares Industriales de Aire y Agua..................................................................................7
  2. 2. Energía Solar en Procesos de Calefacción IndustrialMás allá de las aplicaciones de baja temperatura, hay varios campos de aplicación potenciales para laenergía solar térmica en procesos de temperatura media y medio-alta, lo que representa una cantidadsignificativa de calor. Por ejemplo, la demanda de calor industrial representa aproximadamente el 15% dela demanda global de energía total en los países de la Unión Europea. La demanda actual en la UE paratemperaturas medio y medio-altas se estima en unos 300 TWh /a.De una serie de estudios sobre la demanda de calor industrial, han sido identificados varios sectoresindustriales con condiciones favorables para la aplicación de la energía solar. Los procesos industrialesmás importantes que utilizan el calor a un nivel de temperatura media son la esterilización,pasteurización, el secado, la hidrólisis, la destilación y la evaporación, lavado y limpieza, y lapolimerización. Algunos de los procesos más importantes y el rango de las temperaturas requeridas paracada uno se muestran en la Tabla 1.Las aplicaciones solares a gran escala para calor de proceso se benefician por el efecto de escala. Por lotanto, los costes de inversión debe ser relativamente bajos, incluso si los costes para el colector son másaltos. Una forma de garantizar términos económicos es el diseño de sistemas sin almacenamiento decalor, es decir, el calor solar alimenta directamente a un proceso adecuado (ahorro de combustible). Eneste caso, la tasa máxima a la que el sistema de energía solar proporciona la energía no debe ser muysuperior a la velocidad a la que el proceso utiliza la energía. Este sistema, sin embargo, no puede serrentable en los casos en que el calor se necesita en las primeras o últimas horas del día, o durante noche,cuando la industria opera en un régimen de doble turno. [Volver ao índice]
  3. 3. Tabla 1: Rangos de temperatura para varios procesos industrialesIndustria Proceso Temperatura (°C) Pasteurización 60–80 Esterilización 100–120Láctea Secado 120–180 Concentrados 60–80 Agua de alimentación 60–90 Esterilización 110–120 Pasteurización 60–80Comida enlatada Cocción 60–90 Blanqueo 60–90 Blanqueo, tintura 60–90 Secado, desengrasado 100–130Textil Tintura 70–90 Fijado 160–180 Planchado 80–100 Cocción, secado 60–80Papel Agua de alimentación 60–90 Blanqueo 130–150 Jabones 200–260 Caucho sintético 150–200Química Calor de proceso 120–180 Pre-calentamiento de agua 60–90 Lavado, esterilización 60–90Carne Cocción 90–100 Lavado, esterilización 60–80Bebidas Pasteurización 60–70Harinas y subproductos Esterilización 60–80 Termodifusión 80–100Subproductos de la Secado 60–100madera Pre-calentamiento de agua 60–90 Preparación de pulpa 120–170Ladrillos y bloques Curado 60–140Plásticos Preparación 120–140 Destilación 140–150 Separación 200–220 Extensión 140–160 Secado 180–200
  4. 4. Mezclado 120–140Los tipos de industria que habitualmente utilizan más energía son las industrias alimentarias y las defabricación de productos minerales no metálicos. Algunos determinados tipos de industrias alimentariaspueden emplear calor de proceso solar son las industrias lácteas (centrales lecheras), de embutidos(salchichón, salami, etc) y en la industria de la cerveza. La mayoría del calor de proceso en los alimentosy la industria textil es utilizado para aplicaciones tan diversas como el secado, cocción, limpieza yextracción. Existen condiciones favorables en la industria de alimentos porque el tratamiento yalmacenamiento de alimentos son procesos con alto consumo de energía y larga duración. Lastemperaturas de estas aplicaciones puede variar desde cercanas a la temperatura ambiente hasta vapor abaja presión, y la energía se puede ser proporcionada tanto por una placa plana o colectores de bajoradio de concentración.El principio de funcionamiento de los colectores y otros componentes de los sistemas de energía solarconvencionales se aplican también a las aplicaciones de calor de procesos industriales. Sin embargo,estas aplicaciones tienen algunas características únicas, entre las que se destacan la escala en que seaplican y la integración del abastecimiento de energía solar con una fuente auxiliar de energíaconvencional y el proceso industrial.Al momento de diseñar una aplicación de calor de proceso industrial en general se deben contemplar dosprincipales problemas: el tipo de energía a emplear y la temperatura a la que se va a entregar el calor.Por ejemplo, si se necesita agua caliente para limpieza en la elaboración de alimentos, la energía solardebería provenir de un calentador de líquidos. Si un proceso requiere de aire caliente para el secado, unsistema de calefacción de aire es probablemente la mejor opción entre los sistema de energía solar. Si else necesita vapor para operar un esterilizador, el sistema de energía solar debe ser diseñado paraproducir vapor de agua, probablemente con colectores concentradores.Otro factor importante que se requiere para la determinación del sistema más adecuado para unaaplicación particular es la temperatura del fluido que alimenta al colector. Otros requisitos se refieren alhecho de que la energía puede necesitarse a una temperatura determinada o en un rango detemperaturas y también de posibles requerimientos de saneamiento de la planta que deben sercumplidos, por ejemplo en aplicaciones de procesamiento de alimentos.Otra consideración importante es que, en muchos procesos industriales se necesitan grandes cantidadesde energía en espacios pequeños. Por lo tanto, puede ser un problema la ubicación de los colectores. Encaso de necesidad, los colectores pueden ser ubicados en terrenos o edificios adyacentes. Sin embargo,la localización de colectores en dichas zonas puede resultar en largos recorridos de tuberías o conductos,que causan pérdidas de calor, y que deben ser considerados en el diseño del sistema. Cuando seaposible, y cuando no se dispone de superficie terrestre, los colectores se pueden montar en filas sobre eltecho de una fábrica. En este caso se debe evitar y considerar las sombras entre las filas de colectoresadyacentes. Sin embargo, la superficie de colector puede estar limitado por la zona del techo, su forma yorientación. Además, los techos de los edificios actuales no están diseñados u orientados para alojar unacolección de colectores, y en muchos casos, se deben instalar estructuras de apoyo para los colectores enlos techos existentes. Por lo general, es mucho más rentable si los nuevos edificios son diseñados parapermitir el montaje de colector y facilitar el acceso.
  5. 5. En un sistema solar industrial de calor de proceso, debe hacerse la interconexión de los colectores con lossuministros de energía convencionales de una manera compatible con el proceso. La forma más fácil delograr esto es mediante el almacenamiento de calor, que además puede permitir que el sistema funcioneen períodos de baja irradiación o incluso de noche. [Volver ao índice]
  6. 6. Posibilidades de combinar el sistema de energía solar con el suministro de calor existente.El sistema central de suministro de calor en la mayoría de las fábricas utiliza agua caliente o vapor apresión a la temperatura necesaria para el proceso que requiera mayor temperatura. El agua caliente ovapor a baja presión a temperatura media (< 150 ° C) puede ser utilizado para el pre-calentamiento deagua (u otros líquidos) y utilizarse para los procesos (lavado, teñido, etc.), para la generación de vapor, opara la conexión directa del sistema solar a un proceso individual que trabaje a temperaturas inferiores ala del suministro central de vapor. En el caso del pre -calentamiento de agua se pueden utilizar colectoressolares de baja tecnología que funcionan eficientemente. [Volver ao índice]
  7. 7. Sistemas Solares Industriales de Aire y AguaLos dos tipos de aplicaciones que emplean colectores solares de aire son las aplicaciones de circuitoabierto y de recirculación. En un circuito abierto, el aire caliente se utiliza en aplicaciones industrialesdonde, a causa de los contaminantes, la recirculación del aire no es posible. Algunos ejemplos de ello sonla pulverización de pintura, el secado, y el suministro de aire fresco a los hospitales. Cabe señalar quecalefacción de aire exterior es una operación ideal para los colectores, ya que funciona de forma muycercana a la temperatura ambiente, y por lo tanto es más eficiente.En sistemas de recirculación de aire, una mezcla de aire reciclado de la secadora y aire ambiental sesuministra a los colectores solares. El aire calentado por el sol suministrado a una cámara de secado sepuede aplicar a una gran variedad de materiales, como madera y cultivos de alimentos.Del mismo modo, los dos tipos de aplicaciones que emplean colectores solares de agua son los sistemasde calefacción de agua de un solo paso y los de recirculación. Estos últimos son similares a los sistemasde calefacción doméstica de agua. Los sistema de un solo paso se emplean por ejemplo en el agua paralimpieza en las industrias de alimentos donde el reciclado del agua utilizada no es práctico debido a loscontaminantes recogidos por el agua en el proceso de limpieza.Sistema industrial de calefacción de proceso simple con una configuración en serie con la calefacciónauxiliar.Un sistema de energía solar puede entregar energía a la carga, ya sea en serie o en paralelo con lacalefacción auxiliar. En un arreglo en serie, la energía se utiliza para pre-calentar el fluido detransferencia de calor de carga, que, si es necesario, puede calentarse más por el calentador auxiliar paraalcanzar la temperatura requerida. Si la temperatura del líquido en el tanque de almacenamiento essuperior a la requerida por la carga, se utiliza una válvula de tres vías, llamada también válvula detemplado, para mezclar con fluido de alimentación o de retorno más frío. En la configuración paralela,puesto que la energía no puede ser entregada a la carga a una temperatura inferior a la de latemperatura de la propia carga, el sistema solar debe ser capaz de alcanzar la temperatura requeridaantes de que la energía pueda ser entregada.
  8. 8. Sistema industrial de calefacción de proceso simple con una configuración en paralelo con la calefacciónauxiliar.Sistema industrial de calefacción de proceso simple con una configuración en paralelo con una caldera devapor .Por lo tanto, es preferible una configuración serie a una paralela, ya que proporciona una menortemperatura media de funcionamiento del colector, lo que conduce a una mayor eficiencia del sistema. Laalimentación en paralelo, sin embargo, es común en los sistemas de producción de vapor.Una de las características de diseño más importantes a considerar cuando se diseña un sistema solar decalefacción industrial es la adecuación de la fuente de energía solar a la carga. La carga de calefacción yrefrigeración varía día a día. No obstante, en los sistemas de calefacción de procesos industriales lascargas son bastante constantes y las pequeñas variaciones se deben a la variación estacional de latemperatura del agua de alimentación. ‹ Energía SolararribaEnergía mareomotriz › [Volver ao índice]

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