Diseño, construcción y ensayo de un concentrador solar cilindroparabólico para fines educativos

Abstract

El artículo aborda el estado actual de los sistemas de concentración solar y su aceptación en la generación de energía, destacando cuatro diseños predominantes: torre central, cilindroparabólico, Fresnel lineal y disco parabólico. En el ámbito global, la capacidad instalada de concentración solar en 2021 fue de 6387 MWe, con una disminución del 2% respecto a 2020 debido a la competencia de la energía fotovoltaica. Sin embargo se pronostica un crecimiento prometedor hacia 2050. A nivel nacional, diversos actores como INENCO y LOCE participan en proyectos de concentración solar. Se subraya la integración de esta temática en programas académicos de la Universidad de Salta, incluyendo posgrados y carreras de energías renovables. Este artículo presenta el proceso de diseño, construcción y pruebas de un concentrador solar cilindroparabólico a pequeña escala para calentar agua, desarrollado en la Tecnicatura Universitaria en Energía Solar de Cafayate. Se empleó software de diseño y se utilizaron materiales locales. Las mediciones experimentales demuestran la eficacia del concentrador, alcanzando 70°C con una eficiencia global pico del 30% y un coeficiente de pérdida promedio de 166 (W/m²°C). Además, se evalúa la experiencia de aprendizaje a través de encuestas a los estudiantes involucrados, con enfoque pedagógico, en la transferencia del conocimiento y tecnológico.

This article addresses the current state of solar concentration systems and their acceptance in energy generation, highlighting four predominant designs: central tower, parabolic trough, linear Fresnel, and parabolic dish. Globally, the installed capacity of solar concentration reached 6387 MWe in 2021, with a 2% decrease compared to 2020 due to photovoltaic energy competition. However, a promising growth trend is projected towards 2050. Nationally, various stakeholders such as INENCO and LOCE are engaged in solar concentration projects. The integration of this theme into academic programs at the University of Salta is underscored, encompassing postgraduate degrees and renewable energy courses. This article presents the process of designing, constructing, and testing a small-scale cylindrical parabolic solar concentrator for water heating, developed within the University Technical Degree in Solar Energy in Cafayate. Geogebra® geometric and ray tracing software were employed for design, utilizing locally available materials for construction. Experimental measurements demonstrate the effectiveness, achieving 70°C with a peak overall efficiency of 30% and an average heat loss coefficient of 166 (W/m²°C). Furthermore, the learning experience is evaluated through surveys conducted among participating students, emphasizing a pedagogical focus on knowledge and technological transfer.