Energía de los pavimentos asfaltados

2008-10-21T03:51:00.000-07:00

El Instituto Politécnico de Worchester (WPI), en Massachusetts ha desarroyado un método para utilizar la superficie de las carreteras (parquings en su mayoría y calles) como captadores solares.

La clave está en aprovechar el calor absorbido por el pavimento. Experimentando con distintas composiciones de asfalto, el equipo descubrió que la cantidad de calor absorbida puede aumentarse significativamente añadiendo componentes con alta conductividad como la cuarcita. A pocos centímetros de la superficie se instalarían intercambiadores de calor que se encargarían de recoger el calor y transportarlo para su uso. De esta manera, el agua caliente procedente de estos sistemas podría utilizarse en procesos industriales o para calefacción de edificios.

Según el equipo del WPI, la adaptación de las carreteras y parkings podría convertirlos en auténticas granjas solares. Esto conllevaría a un boom de la energía solar, que actualmente requiere de grandes extensiones de terreno para la implantación y explotación de proyectos.

Fuente:
http://www.ison21.es/2008/08/19/usando-el-asfalto-como-fuente-de-energia-solar/

Se llevaron acabo dos pruebas diferentes. La primera prueba consistía en una tubería de cobre debajo de la superficie de las mezclas de pavimento. El calor circulaba por la tubería hasta el contenedor con agua. Se midieron los cambios de temperatura en el recipiente que contenía el agua en función de un periodo de tiempo específico. La segunda prueba disponía de una bomba de agua donde la tubería de cobre estaba conectada y donde el agua hacia su camino hasta el contenedor de agua cruzando por el interior de la muestra del pavimento calentado. Se midieron las temperaturas del agua entrante y saliente para determinar la energía producida. Cada prueba se altero en distintas variables con el fin de determinar la mayor eficiencia energética de las muestras: estas alteraciones consistían en: uso de muestras de mayor área, usos de distintos materiales en las muestras de pavimento y variar el caudal de agua a través de la tubería.

Primera prueba:

La cantidad de energía producida la calculamos del cambio de temperatura del agua en un periodo de 6 horas. Usamos la ecuación Q=m*c*Δt. Donde m es la masa del agua en ml, c es el calor específico del agua (4.187 J/g) y Δt es el cambio de temperatura del agua en el recipiente en dicho periodo de 6 horas.

Segunda prueba:

La potencia generada por cada caudal se calculo basándonos en el flujo de calor por unidad de área, con la siguiente ecuación: q = h * Δt, donde q es el flujo de calor por unidad de área en W/m2, h es el coeficiente de transferencia de calor en W/m2 y Δt es el cambio de temperatura del agua entrante con el agua saliente. Multiplicando el flujo de calor por unidad de área por el área de la tubería de cobre nos da la potencia generada en Vatios (W) para el caudal correspondiente. La energía (Q), en Julios, se calculo multiplicando la potencia por la duración del flujo en segundos.

Conclusiones y recomendaciones del proyecto “Energía de los pavimentos asfaltados”

* La cuarcita es mejor conductora térmica que el granito. Tiene mayor capacidad térmica y por lo tanto dará mayores beneficios que el granito.

* El agua fluyendo a través de tuberías de cobre insertadas en las muestras de asfalto calentado se calienta más que la calentada en un depósito de agua externo.

* Los experimentos de agua en reposo llevados acabo indican que la temperatura final del agua no aumentara, pasado un cierto punto, independientemente del tiempo que esta permanezcan en el tubo de cobre.

* Sobreponiendo un vidrio o Plexiglás en la muestra no habrán cambios significativos en el incremento de temperatura del pavimento comparándolos con una muestra sin dichos elementos.

* A mayor superficie de pavimento se crea mayor diferencia de temperatura con el resultado de mayor producción de energía y consecuentemente potencia.

* Una superficie del tubo incrustado proporcional al tamaño del pavimento produce mayor energía. El tamaño del tubo se tiene que decidir en función del tamaño del pavimento.

* Las mayores diferencias de temperatura se producen cuando hay menor caudal.

* Usando un aditivo de cobre en polvo en la mezcla de pavimento se produce una leve mejora si lo comparamos con una muestra sin alterar. Lo mismo para la pintura acrílica.

* Se tienen que mejorar las mediciones de temperatura mediante una correcta sujeción de los termopares a la superficie de las muestras.

Como conclusión final, se recomienda que se use la cuarcita para construir el pavimento del parking combinado con un sistema de tuberías de cobre debajo del pavimento. Estas tuberías deben establecerse en una proporción de ¾ de la superficie del pavimento. Bombeando agua a través del sistema a aproximadamente 10mL/min se optimizara la producción de energía. El tamaño del proyecto se tiene que tener en cuenta a la hora de determinar el caudal óptimo. No se encontraron aditivos que produzcan un aumento significativo de la conductividad térmica.

Sobre el cuarzo:
http://www.uned.es/cristamine/fichas/cuarzo/cuarzo.htm

Fuente:

Instituto Politécnico de Worchester (WPI)

Energias del Suelo

Energía de los pavimentos asfaltados