HOJA DE ASIGNATURA CON DESGLOSE DE UNIDADES TEMÁTICAS

(1)

ÁREA ENERGÍA SOLAR

HOJA DE ASIGNATURA CON DESGLOSE DE UNIDADES TEMÁTICAS

1. Nombre de la asignatura Colectores solares

2. Competencias Desarrollar sistemas fototérmicos y fotovoltaicos con base en los requerimientos de la industria y la sociedad para contribuir a satisfacer con la demanda de energía y disminuir el impacto ambiental.

3. Cuatrimestre Cuarto

4. Horas Prácticas 50

5. Horas Teóricas 25

6. Horas Totales 75

7. Horas Totales por Semana

Cuatrimestre 5

8. Objetivo de la Asignatura El alumno implementara sistemas de colectores solares para optimizar sistemas energéticos y disminuir el impacto ambiental en el sector público o privado.

Unidades Temáticas _{Prácticas Teóricas}Horas _Totales

I. Solarimetría 13 7 20

II. Colectores solares 10 5 15

III. Instalación fototérmica solar 15 5 20

IV. Operación de sistemas fototérmicos 12 8 20

(2)

UNIDADES TEMÁTICAS

1. Unidad Temática I.- Solarimetría 2. Horas Prácticas 13

3. Horas Teóricas 7 4. Horas Totales 20

5. Objetivo El alumno determinará la ubicación optima de un colector solar con base a las condiciones ambientales incidentes, para el aprovechamiento óptimo de la energía solar.

Temas Saber Saber hacer Ser

Radiación

solar. Definir los conceptos: Distribución espectral de la radiación (directa, difusa, global),

Identificar la importancia de los movimientos de la Tierra y las variables climatológicas y geográficas, en la generación de energía solar. Medir e interpretar la distribución de: Radiación solar, temperatura, velocidad del viento y humedad relativa sobre diferentes colectores. Trabajo en equipo Capacidad de observación Responsabilidad Puntualidad Disciplina Honestidad. Ética Lealtad Proactividad Liderazgo Iniciativa Geometría

solar Explicar el concepto y aplicaciones de la trayectoria del haz de radiación.

Determinar el ángulo de incidencia sobre una superficie inclinada Determinar las posibles ubicaciones de un colector, en

consideración de la variación de la

trayectoria del haz de radiación durante el año. Trabajo en equipo Capacidad de observación Responsabilidad Puntualidad Disciplina Honestidad. Ética Lealtad Proactividad Liderazgo Iniciativa

(3)

Temas Saber Saber hacer Ser Medición de la

radiación solar Describir los equipos necesarios para la medición de radiación solar (Pirheliómetros, Piranometros y Estaciones meteorológicas), Unidades y factores de conversión, Variables que afectan la medición, Valoración de la radiación solar y Procedimientos comunes de medición Efectuar mediciones de la radiación solar captada por diferentes superficies y su relación con la temperatura obtenida. Trabajo en equipo Capacidad de observación Responsabilidad Puntualidad Disciplina Honestidad. Ética Lealtad Proactividad Liderazgo Iniciativa

(4)

Proceso de evaluación

Resultado de aprendizaje Secuencia de aprendizaje Instrumentos y tipos de _reactivos A partir de un caso,

elaborará un reporte que incluya:

- El ángulo de incidencia del haz de radiación sobre una superficie.

- La gráfica de la variación del haz de incidencia durante el año. - La gráfica de las mediciones de la radiación solar. - La relación entre la radiación teórica y le radiación medida. - Ubicación de un colector considerando su inclinación y la temperatura alcanzada en su superficie. 1. Comprender la relación el movimiento de la Tierra con la radiación solar.

2. Analizar el ángulo de incidencia de una superficie. 3. Comprender el uso de equipos de medición de radiación solar para su aplicación.

4. Proponer la ubicación e inclinación de un colector solar.

Estudio de casos Lista de cotejo

(5)

Proceso enseñanza aprendizaje

Métodos y técnicas de enseñanza Medios y materiales didácticos Equipos colaborativos Análisis de casos. Practicas en laboratorio Pizarrón Pintarrón Rota folios Cañón

PC con software relacionado a la asignatura Artículos

Internet

.Equipo de Medición portátil: -Flujometro( o a 100lts/hora) -Termómetro Infrarrojo -Cámara Termografica - Piranometro -pirheliómetro -anemómetro -GPS - manómetro magnatico Válvula de control de flujo

Espacio Formativo

Aula Laboratorio / Taller Empresa

(6)

1. Unidad Temática II.- Colectores solares 2. Horas Prácticas 10

5. Objetivo

El alumno construirá un prototipo de colector solar, para identificar sus características, su eficiencia, rendimiento y aplicaciones, con el propósito de seleccionar el mejor colector para cada aplicación determinada

Sistemas

fototérmicos Describir los sistemas fototérmicos y sus características: Pasivos y Activos

Medir la variación del caudal en función de temperatura, la inclinación y áreas transversales de flujo para sistemas pasivos. Medir la relación de la temperatura con la velocidad del fluido en sistemas activos. Trabajo en equipo Capacidad de observación Responsabilidad Puntualidad Disciplina Honestidad. Ética Lealtad Proactividad Liderazgo Iniciativa Colectores

solares Explicar los conceptos y procedimiento de cálculo de eficiencia térmica, y rendimiento del sistema Describir las aplicaciones de los colectores solares; planos, evacuados y concentradores. Construir un prototipo de colector solar. Medirá las temperaturas de funcionamiento Determinar la eficiencia térmica, y su rendimiento. Trabajo en equipo Capacidad de observación Responsabilidad Puntualidad Disciplina Honestidad. Ética Lealtad Proactividad Liderazgo Iniciativa

(7)

Resultado de aprendizaje Secuencia de aprendizaje Instrumentos y tipos de _reactivos A partir de un caso, práctico,

construirá un prototipo de un colector solar y lo

documentará en un reporte que incluya:

- Descripción de las partes principales del colector - Tipo de sistema; Pasivo o activo - Gráfico de las distribuciones de temperatura y caudales - La eficiencia y rendimiento -Justifica de viabilidad

1. Identificar las partes de un colector solar. 2. Analizar la cantidad de radiación solar 3- Comparar la eficiencia térmica y el rendimiento. 4. Seleccionar el tipo de colector solar utilizado

Casos prácticos Lista de cotejo

(8)

Métodos y técnicas de enseñanza Medios y materiales didácticos Equipos colaborativos Análisis de casos. Practicas en laboratorio Pizarrón Pintaron Rota folios Cañón

PC con software relacionado a la asignatura Artículos Internet. -Flujometro( o a 100lts/hora) -Termómetro Infrarrojo -Cámara Termografica - Piranometro -pirheliómetro -anemómetro -GPS - manómetro magnatico Válvula de control de flujo

(9)

1. Unidad Temática III.- Instalación fototérmica solar 2. Horas Prácticas 15

5. Objetivo El alumno determinará los componentes de sistemas fototérmicos solares, identificando las aplicaciones y los circuitos del fluido, para su implementación.

Componentes de colectores solares

Describir los componentes de un colector solar comercial y sus

características: captadores de radiación solar externos (CPC, ESPEJOS PLANOS, ALETAS PARABOLICAS), elementos aislantes

(POLIURETANO, FIBRA DE VIDRIO), conductos para fluidos en arreglos de colectores (TUBERIA DE COBRE, PVC, CPVC, VIDRIO), gabinetes, arreglo en contenedores, juntas y selladores. Seleccionar los componentes de para la construcción de un colector solar, en función de los requerimientos energeticos-economicos de su zona geográfica. Trabajo en equipo Capacidad de observación Responsabilidad Puntualidad Disciplina Honestidad. Ética Lealtad Proactividad Liderazgo Iniciativa Sistemas de

seguridad Describir la interconexión de colectores solares con el tanque de almacenamiento, válvula anticongelante, presostatos, manómetros, termómetros y sistemas externos; motobombas, tanques estacionarios de agua u otros colectores solares.

Realizar la interconexión del sistema fototérmico, considerando los procedimientos y dispositivos de seguridad. Trabajo en equipo Capacidad de observación Responsabilidad Puntualidad Disciplina Honestidad. Ética Lealtad Proactividad Liderazgo Iniciativa

(10)

- Las especificaciones

técnicas de los componentes del colector solar.

- Diagramas de explosión de las partes que constituyen el sistema fototermico

- Especificaciones de seguridad.

1. Relacionar los conceptos teóricos de las propiedades de los materiales con las

características de los

componentes del colector solar. 2. Organizar las partes que integran el colector mediante un diagrama de flujo de ensamble. 3. Analizar las especificaciones técnicas y de seguridad para su operación correcta.

4. Diferenciar los tipos de acoplamiento de colectores en función de los requerimientos de calor.

(11)

Métodos y técnicas de enseñanza Medios y materiales didácticos Equipos colaborativos

Solución de problemas y análisis de casos. Exposición Prácticas en laboratorio Pizarrón Pintaron Rota folios Cañón

Internet

Diversos tipos de materiales, para la construcción de colectores solares.(Espejos, aletas parabólicas, elementos aislantes, tubería de cobre, tubería de PVC y CPVC, juntas y selladores.

(12)

1. Unidad Temática IV. Operación de sistemas fototérmicos 2. Horas Prácticas 12

5. Objetivo El alumno realizará la puesta en marcha del sistema foto-térmico, evaluara su desempeño y realizará su mantenimiento, para su implementación en sistemas industriales.

Puesta en marcha de un sistema Describir los procedimientos de pruebas y operación de la puesta en marcha de un sistema fototérmicos: Hermeticidad, temperatura, presión hidrostática, aislamiento térmico

Realizar las pruebas de

un sistema fototérmico Trabajo en equipo Capacidad de observación Responsabilidad Puntualidad Disciplina Honestidad. Ética Lealtad Proactividad Liderazgo Iniciativa Mantenimiento

de sistemas Describir los requerimientos de

mantenimiento correctivo y preventivo de un sistema fototérmicos: limpieza de vidrios y espejos, medición de la cantidad de

incrustaciones en tuberías, revisión de acoplamientos para la detección de fugas y valoración de elementos de seguridad como válvulas de alivio Supervisar el mantenimiento preventivo de un sistema fototérmico. Programar el mantenimiento preventivo de un sistema fototérmico. Trabajo en equipo Capacidad de observación Responsabilidad Puntualidad Disciplina Honestidad. Ética Lealtad Proactividad Liderazgo Iniciativa

(13)

- Un diagrama de

interconexión de un sistema que contemple los

parámetros de los elementos -El funcionamiento de las componentes principales -Lista de cotejo para la realización del

mantenimiento.

1. Relacionar los componentes de una conexión de un sistema fototérmicos con los conceptos teóricos.

2. Comprender los

procedimientos de prueba de la puesta en marcha del sistema. 3. Analizar los elementos de seguridad involucrados 4. Integrar un manual de mantenimiento para el sistema

(14)

Métodos y técnicas de enseñanza Medios y materiales didácticos Equipos colaborativos

Solución de problemas y análisis de casos. Exposición Prácticas en laboratorio Pizarrón Pintaron Rota folios Cañón

Internet

Equipos fototérmicos para medición de parámetros. -Flujometro( o a 100lts/hora) -Termómetro Infrarrojo -Cámara Termografica - Piranometro -pirheliómetro -anemómetro -GPS - manómetro magnatico Válvula de control de flujo

(15)

COLECTORES SOLARES

CAPACIDADES DERIVADAS DE LAS COMPETENCIAS PROFESIONALES A LAS QUE CONTRIBUYE LA ASIGNATURA

Capacidad Criterios de Desempeño

Valorar las condiciones de radiación solar y las variables que lo afectan mediante su caracterización físico-térmica, y

condiciones climatológicas del entorno para determinar la viabilidad, del sistema

Elabora un reporte que contenga las características siguientes:

- Humedad relativa - Dureza del agua

- Temperatura de bulbo seco - Temperatura de bulbo húmedo - Temperatura de punto de roció - Capacidad calorífica

- Radiación global

- Temperatura del fluido de trabajo - Volumen

- Peso

- Radiación directa - Radiación UV

- Variables climatológicas anuales - Condiciones geográficas

- Orientación en base al ecuador - Diferencia de potencial - Presión de operación - Intensidad eléctrica - Potencia - Carta psicométrica - Irradiación (W/m²) - Insolación (W-h/m²)

- PM10 (partículas menores a 10 micras) Emitir un juicio de valor

(16)

Seleccionar sistemas energéticos solares de acuerdo especificaciones del fabricante, políticas y normas oficiales mexicanas aplicables y análisis técnico-económico para satisfacer las necesidades energéticas del cliente.

A partir de requerimientos preestablecidos, elabora una memoria técnica de sistemas solares disponibles, que incluye:

- Capacidad de generación

- Capacidad de almacenamiento energético - Vida útil del equipo

- Materiales de construcción

-Características Técnicas de la energía generada - Elementos que lo integran

- Condiciones de operación - Estándares aplicables - Instrumentación requerida

- Listado de variables climatológicas y geográficas

- Contaminantes al entorno (atmósfera, suelo, agua)

- Análisis Beneficio-Costo (bonos de carbono, costos de operación, costo de implementación) - Juicio de valor que contenga las ventajas y desventajas de los equipos seleccionados.

Instalar sistemas energéticos solares de acuerdo a lo establecido en la memoria técnica y pruebas de operación, para su puesta en marcha

Realiza un procedimiento de instalación basado en la memoria técnica, que incluya:

- Diagramas de instalación

- Configuración (arreglo) y orientación del sistema

- Programa de actividades - Consumibles

- Herramientas - Equipo de medición

- Preparación del sitio de instalación

- Medidas de seguridad y otras normas aplicables - Árbol de fallas

- Pruebas de operación

- Registros (listas de verificación, bitácora, formato de aprobación)

(17)

FUENTES BIBLIOGRÁFICAS

Autor Año _DocumentoTítulo del Ciudad País Editorial Rafael Serra

Florensa – Helena Couch Roura.

(2005) Arquitectura y Energía

Natural México México Alfa omega

Tomas Perales Benito.

(2006) Guía del Instalador de

Energías Renovables, México México Limusa Noriega Editores,

Jhon Twidell and Tony Weir

(2005) Renewable Energy

Resources New York USA Taylor And Francis

Volker

Quaschning (2005) Understanding renewable energy systems

UK UK Earthscan

Soteris A.

Kalogirou (2009) Solar Energy engineering. Processes and Systems

London UK Elsevier

Fortino