Creadores Universitarios del 17 de julio del 2013

Creadores Universitarios: Revolución energética, un horno solar. Concierto homenaje. Exposición Poéticas del Borde. Por debajo de la superficie

Crónica.com.mx del 11 de febrero del 2013

Inaugura la UNAM el primer Laboratorio de Concentración Solar en Iberoamérica

Gaceta UNISON de febrero del 2012

Campo de Pruebas de Helióstatos: Impulsa el desarrollo nacional en fuentes renovables

El Imparcial del 28 de octubre del 2011

Instalan campo de pruebas de helióstatos en UNISON

El Universal del 28 de octubre del 2011

Inauguración campo de pruebas de helióstatos en Sonora

Globedia del 23 de marzo del 2011

UNAM pone en marcha el primer horno solar de Iberoamérica

Gaceta UNAM del 22 de marzo del 2011

Primer Horno Solar en México

El Mexicano del 20 de marzo del 2011

Primer horno solar en México

La Jornada del 19 de marzo del 2011

Inauguró la UNAM en Morelos horno solar y planta para tratar agua

Pagina CIE UNAM el 18 de marzo del 2011

Inauguración del Horno Solar

El Laboratorio Nacional de Concentración Solar y Química Solar (LACYQS) esta constituido por una red de grupos de investigación con el propósito de avanzar en el desarrollo de las tecnologías de concentración solar y química solar en México, generando conocimiento científico y tecnológico, así como formando recursos humanos de alto nivel en el área. Ello permitirá establecer las bases de una industria mexicana en el ramo.

A la fecha, estos grupos han diseñado, construido y puesto en operación cuatro instalaciones de sistemas solares relativamente grandes:

Horno Solar de Alto Flujo Radiativo (HoSIER)

Es un instrumento que usa la energía solar concentrada tanto para investigación básica, aplicada y desarrollo tecnológico, como para el estudio de varios procesos industriales y el desarrollo de componentes de tecnologías para la generación termosolar de potencia eléctrica, así como para la investigación en la producción de combustibles solares.

El HoSIER busca brindar un laboratorio donde se puedan diseñar, probar, analizar y producir nuevos materiales, sinterizado o degradación de compuestos, combustibles de bajo impacto ambiental (como hidrógeno o gas de síntesis), así como, probar y evaluar propiedades de diferentes fluidos de trabajo, dispositivos aplicados a procesos termodinámicos como receptores y reactores fotoquímicos, todos estos sujetos a altos flujos radiativos y/o temperaturas elevadas del orden de 3400 ºC. De esta manera se busca dar servicios a institutos de investigación, universidades y diferentes ramas de la industria tales como la química, la cerámica, la metal-mecánica, de altos hornos, eléctrica (producción de electricidad), entre otras.

Campo Experimental de Torre Central  (CEToC)

Consiste en una infraestructura que permite tanto la evaluación de helióstatos aplicados a plantas solares de generación potencia de torre central, así como la prueba de receptores térmicos sometidos a altos flujos radiativos concentrados en lo alto de la torre. En esta instalación se llevará a cabo investigación aplicada y desarrollo tecnológico principalmente dirigido tanto a la optimización y el mejoramiento en el rendimiento óptico de los helióstatos (reflectividad, sombreado, bloqueo, desbordamiento óptico, distribución del flujo radiativo), diseño, fabricación y montaje, como lo relacionado con instrumentación para su caracterización, así como la prueba de receptores térmicos. Se busca también que el CPH de sustento al desarrollo de una industria nacional mediante su continua evaluación y mejoramiento.

Los principales servicios que ofrecerá el CEToC es el ensayo, prueba y evaluación de componentes y subsistemas como receptores solares, sistemas de almacenamiento térmico y control, sin olvidar desde luego ofrecer una instalación de ensayo y laboratorio para otras aplicaciones que requieran de altas concentraciones de irradiación solar sobre superficies relativamente grandes del orden de 6 metros cuadrados.

Planta Solar para el Tratamiento Fotocatalítico de Aguas Residuales (PSTFAR)

Tiene como objetivo contribuir a la implementación de una tecnología ambientalmente favorable en el tratamiento de aguas residuales por medio de la fotocatálisis heterogénea. Se busca con esta instalación, realizar investigación aplicada y desarrollo tecnológico que permitan profundizar en el conocimiento de los mecanismos de degradación de los compuestos mediante fotocatálisis, así como diseñar nuevos materiales optimizados como catalizadores. También se desarrollaran estudios, metodologías y procesos basados en simulaciones a pequeña escala con la ayuda de la radiación solar en el rango visible y ultravioleta, que una vez optimizados serán probados a mayor escala en la planta solar fotocatalítica.

De los servicios básicos que ofrece la PSTFAR esta la transferencia tecnológica a los actores implicados en la problemática del agua contaminada (Sectores: Agrícola, Industrial, Turístico y Energético). Se espera que al ir madurando la tecnología de la PSTFAR los costos asociados se reduzcan y se ofrezca un abanico de aplicaciones progresivamente más amplio.

Laboratorio de pruebas experimentales para sistemas fotovoltaicos con concentración (LaSiFoV)

El propósito de este laboratorio consiste en la caracterización óptica, térmica y eléctrica de sistemas fotovoltaicos de concentración, en condiciones de radiación concentrada controladas y reguladas. Para con ello tener una infraestructura que permita la estandarización a nivel nacional de la implementación de esta tecnología. 

Laboratorio Nacional de Sistemas de Concentración Solar y Química Solar (LACyQS I)
Informe Técnico Final, Diciembre 2010

Este documento es el informe técnico final del proyecto Laboratorio Nacional de Sistemas de Concentración Solar y Química Solar que fue aprobado por el CONACYT en mayo del 2007, y corresponde al cuarto informe técnico parcial. Se presentan la terminación y puesta en operación de las tres instalaciones que se construyeron: el Horno Solar de Alto Flujo Radiativo, la Planta Solar para el Tratamiento Fotocatalítico de Aguas Residuales y el Campo de Pruebas de Helióstatos. Las dos primeras instalaciones se encuentran ubicadas en el Centro de Investigación en Energía de la UNAM en Temixco, Morelos, la tercera instalación se encuentra en terrenos de la Universidad de Sonora en Hermosillo, Sonora.

Laboratorio Nacional de Sistemas de Concentración Solar y Química Solar. Segunda Etapa. (LACyQS II)
Segundo Informe Técnico Parcial, Septiembre 2013

Se reporta el avance de los tres subproyectos del LACYQS II durante los trimestres 3 al 6 del mismo. Se tuvo un avance adecuado de acuerdo a los objetivos y plazos establecidos, aunque con reajustes con respecto al proyecto original. También se llevaron a cabo actividades no previstas para mejorar el desempeño de las instalaciones prexistentes, el Horno Solar de Alto Flujo Radiativo y el Campo de Experimental de Torre Central, para que cumplan mejor su función en esta segunda etapa. Estas tareas adicionales han generado resultados de investigación interesantes. Se ha involucrado a un número importante de estudiantes en las tareas del proyecto y se han llevado a cabo una serie de esfuerzos de vinculación. Se considera que el ritmo actual de desarrollo del proyecto permitirá concluirlo exitosamente.

Laboratorio Nacional de Sistemas de Concentración Solar y Química Solar. Segunda Etapa. (LACyQS II)
Informe Técnico Final, Mayo 2015

Se presenta el tercer y último informe del proyecto CONACYT 123767, LACYQS II, detallando las actividades realizadas en cada uno de los tres subproyectos: Laboratorio de Termoquímica Solar (LaTeQS), Campo Experimental de Tecnología de Torre central (CEToC) y el Laboratorio de Sistemas Fotovoltaicos con Concentración (LaSiFoV). En particular, se describen los equipos instalados, su diseño y caracterización. También se describe el desarrollo de nuevas metodologías de caracterización y algunos resultados científicos que se han obtenido ya con el uso de las instalaciones. Se hace un recuento de los esfuerzos de vinculación que se han llevado a cabo y la generación de propiedad intelectual, así como las actividades de divulgación. Finalmente, se complementa, en los apéndices, con una lista de publicaciones obtenidas y recursos humanos formados.

El Laboratorio Nacional de Sistemas de Concentración Solar Y Química Solar (LACYQS) está constituido por una red de grupos de investigación, con el propósito de avanzar en el desarrollo de las tecnologías de concentración y química solar en México. LACYQS está abierto a la academia, industria, gobierno y público en general para la generación de conocimiento científico y tecnológico, así como para la formación recursos humanos de alto nivel.

A la fecha estos grupos han diseñado, construido y han puesto en operación tres instalaciones de sistemas solares relativamente grandes: un horno solar de alto flujo radiativo, una planta solar para el tratamiento fotocatalítico de aguas residuales y una plataforma solar con capacidad de evaluacion de tecnología de torre central.

Misión

Visión

El Horno Solar de Alto Flujo Radiativo (HoSIER) es un instrumento que usa la energía solar concentrada tanto para investigación básica, aplicada y desarrollo tecnológico, como para el estudio de varios procesos industriales y el desarrollo de componentes de tecnologías para la generación termosolar de potencia eléctrica, entre otros.

El HoSIER busca brindar un laboratorio donde se puedan diseñar, probar, analizar y producir nuevos materiales, sinterizado o degradación de compuestos, combustibles de bajo impacto ambiental (como Hidrógeno), así como, probar y evaluar propiedades de diferentes fluidos de trabajo, dispositivos aplicados a procesos termodinámicos como receptores y reactores fotoquímicos, todos estos sujetos a altos flujos radiativos y/o temperaturas elevadas del orden de 3400 C. De esta manera se busca dar servicios a institutos de investigación, universidades y diferentes ramas de la industria tales como la química, la cerámica, la metal-mecánica, de altos hornos, eléctrica (producción de electricidad), entre otras.

Helióstato H81

El diseño y construcción del Helióstato H81, fueron llevados a cabo por el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE). Las dimensiones del helióstato son de 9m x 9m y su superficie reflectora está conformada por treinta espejos planos de segunda superficie de 6 mm de espesor, con dos grupos de espejos con dimensiones diferentes: un grupo de 20 espejos con dimensiones de 1.8 x 1.3m y 10 espejos de 1.8 x 1.9m. Los espejos se encuentran agrupados en 6 filas (en dirección este-oeste) y 5 columnas (en dirección norte-sur). Los 10 espejos de mayor dimensión pertenecen a las 2 filas centrales del helióstato, mientras que el resto de los espejos están ubicados en las primeras y últimas dos filas.

Concentrador

El diseño óptico del HoSIER, genera una potencia térmica de 30 KW, con flujos radiativos picos de 18,000 soles (aproximadamente 18,000 kw/m²) y una mancha solar menor o igual a 10 cm de diámetro.

Atenuador

Para el control de la potencia concentrada por el HoSIER en la zona focal del concentrador, se emplea un atenuador que bloquea una parte proporcional de la radiación solar reflejada por el helióstato y que pasa por la apertura del recinto donde se aloja el concentrador. El área bloqueada por el atenuador requirió ser caracterizada, para con ello generar un programa de control que automatiza la apertura proporcional del atenuador y por consiguiente la regulación en igual forma de la potencia concentrada.

Mesa experimental

Se diseñó y construyó una mesa sobre la cual se montan los dispositivos experimentales. La mesa tiene la capacidad de proporcionar un movimiento con precisión de una décima de milímetro en cualquiera de las tres direcciones. Esto posibilita tener un gran control en el posicionamiento de los receptores/reactores en la zona focal del HoSIER.

Sistema de control SCADA

El sistema de control del HoSIER permite controlar todas y cada una de sus componentes; la cortina, el atenuador, el helióstato, la mesa con movimiento tridimensional, el sistema de refrigeración, así como tomar datos de los diversos sensores ubicados en los dispositivos experimentales, y de las estaciones solarimétrica y meteorológica. El sistema de control central se coordina a través de lo que se denomina una maquina de estados, la cual manda llamar a los principales sistemas del HoSIER de uno en uno o en conjunto, sin que exista interferencia en el procesamiento a la hora de la ejecución de cada uno de los programas. Esto se hizo de esta manera para tener gran versatilidad. Este sistema de control se ejecuta a través de un sistema SCADA (Supervisión, Control y Adquisición de Datos por sus siglas en inglés) en el cual se presentaran todos los subsistemas del HoSIER, a saber:

• Helióstato: Selección del tipo de control de seguimiento que se desea ejecutar, arranque y paro, ajuste del offset del seguimiento y paro de seguridad.
• Atenuador: Control de la apertura y cierre regulada del atenuador.
• Sistema de adquisición de datos (DAQ): adquisición de parámetros experimentales (temperatura, presión, caudal, radiación, etc.)
• Adquisición de imágenes de los experimentos y su procesamiento para determinar la distribución de radiación que se encuentra en la zona focal del HoSIER.
• Mesa de coordenadas, que posiciona los experimentos dentro y fuera de la zona focal.
• Control del sistema de refrigeración: encendido y paro de las bombas de refrigeración.

Universidad Nacional Autónoma de México

• Instituto de Energías Renovables
• Centro de Ciencia Aplicada y Desarrollo Tecnológico
• Instituto de Geofísica

Universidad de Sonora

• Departamento de Arquitectura y Diseño (Laboratorio de Energía y Medioambiente en Arquitectura)
• Departamento de Ingeniería Civil
• Departamento de Ingeniería Industrial
• Departamento de Ingeniería Química y Metalurgia (Grupo de Energía)
• Departamento de Investigación en Física
• Departamento de Matemáticas

Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica

• Departamento de Óptica

Universidad Autónoma Metropolitana Azcapozalco

• Departamento de Ingeniería de Procesos e hidráulica

Centro de Investigación en Matemáticas

• Gerencia de Matemáticas Industriales

Universidad Politécnica de Tulancingo

• Departamento de óptica

Instituto Tecnológico de la Laguna

• División de estudios de posgrado e investigación

Instituciones Extranjeras

• Instituto Madrileño de Estudios Avanzados (España)
• Centro Nacional de Energías Renovables (España)
• Centro de Investigaciones Energéticas Medioambientales y Tecnológicas (España)
• Procedes, Materiaux et Energie Solaire CNRS (Francia)
• Centro desarrollo energético Antofagasta, Universidad de Antofagasta (Chile)

Las cifras de formación de recursos humanos en el proyecto se sintetizan en la tabla 1. Como se puede apreciar se ha logrado graduar a estudiantes de los tres niveles, pero además existe un número importante de estudiantes en proceso que comenzaron su trabajo en el segundo o tercer año del proyecto y que concluirán próximamente. En total se tienen o tendrán 11 estudiantes de doctorado, 9 de maestría, 10 de licenciatura y 18 adicionales; en total 48 estudiantes, número superior al inicialmente propuesto en el proyecto.

Tesis

Concluidos

Manuel Ignacio Peña Cruz Caracterización óptica de concentradores solares		Laura Guadalupe Ceballos Síntesis y evaluación de carburo de silicio para aplicaciones en receptores solares volumétricos
José María Serrano Cornelio Estudios preliminares en el diseño de un reactor solar para la gasificación por vapor de coque de petróleo		Ricardo Pérez Encino Caracterización óptica y térmica del horno solar del IER
Pablo Sosa Flores Desarrollo de una metodología para el diseño y caracterización de un horno solar centrado en el eje con capacidad térmica de 1kW		María Militza Rosales Valles Diseño, Puesta en operación y Evaluación de un Helióstato con facetas Deformables
Rodrigo Rubí Delgado Diseño y construcción de una cámara inerte para el laboratorio nacional de sistemas de concentración solar y química solar		Brenda Valeria Bocanegra Zagal Integración de equipos de análisis químico y térmico en la mesa de experimentación del Horno Solar de Altos Flujos Radiativos
Héctor Iván González Camarillo Diseño, Construcción y Puesta en Operación de un Prototipo de Sistema de Control para Helióstatos de Torre Central		Cuitlahuac Iriarte Cornejo Automatización de sistema de control para campo de helióstatos
Estefania Brito Bazán Optimización y Puesta a Punto del Sistema de Control SCADA para la Operación del Horno Solar de Altos Flujos Radiativos en el CIE		Moisés Montiel González Transferencia de calor en un receptor de energía solar concentrada del tipo de cavidad cúbica abierta
Danyela Samaniego Rascón Medición de los niveles de exposición a radiación solar concentrada en una instalación de aprovechamiento de energía solar de tipo torre central para la estimación de riesgos a la salud humana		Leonel Reyes Ochoa Análisis y evaluación de parámetros característicos en la alineación de helióstatos planos para hornos solares de alto flujo radiativo
Javier Licurgo Pedraza Diseño, construcción y puesta en operación de una pantalla lambertiana para el horno solar de alto flujo radiativo		David Marroquín García Sistema de control para un conjunto de helióstatos
Manuel Ignacio Peña Cruz Caracterización de helióstatos por el método de proyección de imágenes			Iván Salgado Tránsito Diseño, construcción y puesta en marcha de una planta solar de degradación fotocatalítica de aguas contaminadas
Ricardo Pérez Enciso Integración de un generador de efecto termoeléctrico en un concentrador de foco puntual (DEFRAC)		Heidi Isabel Villafán Vidales Reactor termoquimico para un concentrador solar de alto flujo radiativo
David Riveros Rosas Diseño óptico del horno solar de alto flujo del CIE-UNAM		Iván Salgado Tránsito
Joel Herrera Vázquez		Luís Alberto Barba Andrade
Tenoch González Sánchez		Dayana Hortensia Peñalver Vidal
Armando Piña Ortiz		Zinnia Mizquez Antúnez

En proceso

Estancias posdoctorales

Laura Guadalupe Ceballos Mendivil Síntesis de cerámicas de ultra alta temperatura con concentración solar
Lúar Moreno Alvarez Estudios Calorimétricos para la medición de propiedades opto-térmicas de sólidos sujetos a altas temperaturas y altos flujos radiativos
Norma Alejandra Rodríguez Muñoz Estudio teórico de la transferencia de calor en el receptor volumétrico de un sistema termosolar de torre contral.
Alejandro Ordaz Flores Estudio teórico experimental de la generación directa de vapor en el receptor de cavidad en un sistema termosolar de torre central.