Estudio de Transmitancia de Vidrios comerciales para aplicaciones
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ESTUDIO DE TRANSMITANCIA DE VIDRIOS COMERCIALES PARA APLICACIONES SOLARES POR ESPECTROSCOPIA ÓPTICA Alberto Montoya Portugal, Ernesto Palo Tejada Departamento Académico de Física, Escuela Profesional de Física Centro de Energías Renovables y Eficiencia Energética Universidad Nacional de San Agustín-Arequipa [email protected] , [email protected]
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Alberto Montoya - UNSAXV Simposio Peruano de Energia Solar (perusolar.org)Ver el resto de diapositivas en : http://solucionessolares.blogspot.com/
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ESTUDIO DE TRANSMITANCIA DE VIDRIOS COMERCIALES
PARA APLICACIONES SOLARES POR ESPECTROSCOPIA ÓPTICA
Alberto Montoya Portugal, Ernesto Palo Tejada
Departamento Académico de Física, Escuela Profesional de Física
Centro de Energías Renovables y Eficiencia Energética
Universidad Nacional de San Agustín-Arequipa
INTRODUCCION
El vidrio es un cobertor muy usado en sistemas fototérmicos, tales como termas solares, cocinas solares, etc. El espectro de transmisión del vidrio depende del número de impurezas presentes en el material (Fe2O3, Al2O3, CaO, MgO, SO3,, etc).
Con el fin de obtener un producto con propiedades similares a las del vidrio de cuarzo a temperaturas alcanzables por medios técnicamente rentables, se produce un vidrio de silicato sódico al que se le añaden otros componentes
33232 ,,,, SOMgOCaOOAlOFe
OBJETIVOS
Determinar las características de transmitancia espectral de vidrios comerciales existentes en el mercado de Arequipa.
Establecer el vidrio comercial con mejores características para aplicaciones solares
ESPECTRO SOLAR
Irradiancía espectral Irradiancía espectral para la región visible del espectro
COMPONENTES INSTRUMENTALES
La mayoría de los instrumentos espectroscópicos constan de 5 componentes:
Una fuente estable de energía radiante Un selector de longitud de onda Un recipiente para la muestra Un detector de radiación Un procesador y lector de señal
COMPONENTES INSTRUMENTALES
El equipo usado es un espectrofotómetro uv-visible marca Shimadzu uv-1800 ,que usa dos lámparas espectrales, una lámpara de deuterium que tiene una respuesta espectral en el uv (190nm-400nm), y una lámpara halógena de tungsteno, cuya respuesta espectral se encuentra en el rango visible-cercano al IR (400nm-1100nm)
EL VIDRIO COMERCIAL, SELECCIÓN DE MUESTRAS
En el Perú no se fabrica vidrio, todo el vidrio existente en el mercado es importado de distintos países, en particular el vidrio transparente que es usado para aplicaciones solares, por sus bajos costos de producción. es importado de la China.
Para este estudio se tomo una muestra de los vidrios que usan como cobertor en las termas solares de tres fabricantes de la ciudad de Arequipa, todos ellos usan vidrio de 3mm de espesor y tienen distintos proveedores de este material.
También se obtuvo muestras (2mm, 3mm, 4mm, 6mm) que nos proporcionaron los principales proveedores de vidrio de la ciudad ( 5 proveedores) y según propia manifestación todos son importados de la China.
RESULTADOS Y ANALISIS
200 300 400 500 600 700 800 900 1000 11000.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
longitud de onda (nm)
Inte
nsid
ad
No
rma
liza
da
Espectro de la lámpara halógena de tungsteno, Intensidad normalizada
Intensidad normalizada del espectro de la lámpara antes y
después de la muestra M4-3mm y diferencia porcentual
350 400 450 500 550 600 650 700 750 8000.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
longitud de onda (nm)
Irra
dia
nci
a E
spe
ctra
l W/m
^2 n
La perdida de energía en promedio es de 5.3% en la muestra M4_3mm
350 400 450 500 550 600 650 700 750 8000.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
longitud de onda (nm)
Irra
dia
cia
Esp
ect
ral (
w/m
^2)
La pérdida de energía para todas las muestras
de_3mm
350 400 450 500 550 600 650 700 750 8000.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
longitud de onda (nm)
Irra
dia
cia
Esp
ect
ral (
w/m
^2)
La pérdida de energía para todas las muestras de 3mm en %
Perdidas de Energia en 3mm
4,400
4,600
4,800
5,000
5,200
5,400
5,600
5,800
M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7
Muestras
Perd
idas %
Irradiancia espectral antes y después de la muestra M4-
3mm la tercera curva es la diferencia
400 450 500 550 600 650 700 750 8000
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
longitud de onda (nm)
Irra
dia
nci
a E
spe
ctra
l W/m
^2 n
La perdidas de potencia espectral con la muestra M4-3mm
400 450 500 550 600 650 700 750 8000
20
40
60
80
100
120
140
160
180
longitud de onda (nm)
Irra
dia
nci
a E
spe
ctra
l W/m
^2 n
Luego se realizo la integral numérica de la irradiancia espectral de la muestra M4-3mm, para obtener la potencia media perdida, para
ello se uso la formula:
Perdidas de potencia en el espectro visible de las muestras de 3mm
Muestras de 3mm
56
58
60
62
64
66
68
70
72
M1 M2 M3 M4 M5 M6 M7
Muestras
Po
ten
cia
(w
/m ^
2)
Perdidas de potencia en el espectro visible de las muestras de
4mm
Muestras 4mm
7677787980818283848586
M1 M2 M3 M4 M5
Muestras
Po
ten
cia
(W
/m^
2)
Perdidas de potencia en el espectro visible de las muestras de
6 mm
Muestras 6mm
0,0
20,0
40,0
60,0
80,0
100,0
120,0
M1 M2 M3 M4 M5
Muestras
Po
ten
cia
(W/m
^2)
Conclusiones
No existe una diferencia apreciable en perdidas de energía entre las diferentes muestras comparadas, mas bien esas pequeñas diferencias pueden ser debidas a fluctuaciones estadísticas.
De la comparación de las muestras de 3mm y observando el comportamiento porcentual de perdidas de la muestra M4 de 3mm, podemos observar que en promedio, en el rango visible el porcentaje de perdidas se puede estimar en un 5,3%.
Podemos concluir por lo tanto que los vidrios de 3mm en general tienen una buena transmitancia en el rango visible, aproximadamente de 94,7%.
Las perdidas de energía en el rango visible de las muestras de 4mm y 6mm tampoco son muy significativas comparándolas con las muestras de 3mm,lo que nos sugiere hacer un análisis en el rango infrarrojo y de esta manera poder determinar el espesor de vidrio mas conveniente para aplicaciones solares
GRACIAS
POR SU
ATENCIÓN
