La  satisfacción  de  la  creciente  demanda  de  energía  eléctrica  y  térmica, actualmente es un problema crítico en el aspecto ambiental, económico y social; pero  para  disminuir  estos   problemas  es  necesario  que  se  dejen  de  construir plantas o procesos que funcionen en base a los combustibles fósiles, ya que son agresivos  con  el  medio  ambiente  y  además  están  limitados  a  una  vida  finita,  lo cual,  invalida  esta  tecnología  como  una  opción  sustentable.  Es  por  esto  que  el presente  proyecto  tiene  como  finalidad,  aportar  una  solución  alternativa  a  la producción de energía térmica mediante un proceso no contaminante, eficiente y económicamente accesible; emigrando así, a un sistema energético limpio en el calentamiento de agua con tecnologías propias para activar la economía del país.

En  los  últimos  años  se  han  logrado  avances  muy  importantes  en  la tecnología de sistemas de calentamiento solar de agua. Las principales líneas de investigación para mejorar esta tecnología son; el desarrollo de nuevos materiales ópticos,  nuevas  geometrías  de  los  concentradores  para  no  requerir  seguimiento solar  y  con  buen  tiempo  de  captación  solar,  nuevas  geometrías  en  el  tubo absorbedor  para  reducir  las  pérdidas  e  incrementar  la  cantidad  y  calidad  de  la energía  ganada,  diferentes  fluidos  de  trabajo,  entre  otros.  Estos  esfuerzos  van encaminados  a  lograr  un  equipo  más  eficiente  y  compacto,  lo  que  involucra  un menor costo del mismo.

 En este trabajo se realizó la propuesta, el diseño y la evaluación teórica y experimental de un colector solar para calentamiento de agua tipo Concentrador Parabólico Compuesto (CPC) con absorbedor en V invertida. Dicho equipo integra las mejores características geometrías, ópticas, térmicas y fluido dinámicas, para obtener  un  equipo  más  eficiente  mediante  el  uso  de  programas  de  simulación numérica.

 En el estudio teórico se realizó un modelado matemático, se propuso una metodología  de  solución  que  contempló  una  secuencia  de  cálculo  incluyendo varios procesos iterativos anidados. Esto permitió el desarrollo de la simulación del sistema para obtener resultados teóricos, que posteriormente fueron validados con los resultados obtenidos experimentalmente con la medición del comportamiento operativo real del sistema. Con la simulación se tenía como objetivo establecer un modelo  matemático  confiable  que  nos  permita  escalar  y  dimensionar  futuros. Al  realizar  el  estudio  paramétrico  se  encontró  la  mejor  opción  para  el truncamiento, la geometría del reflector y del absorbedor, mediante lo cual se logró obtener una unidad más compacta y eficiente, por ende con una inversión inicial más baja.

 Con  la  nueva  propuesta  del  colector  se  obtuvo  una  eficiencia  teórica  del colector  de  82%,  lo  que  representa  hasta  un  48%  más  de  ganancia  de  energía comparándolo  con  un  CPC  comercial  de  patente  Portuguesa  AoSoL.  Esta eficiencia  se  obtuvo  de  acuerdo  al  clima  de  Mexicali,  Baja  California,  en  los primeros días de diciembre con un flujo promedio de 2.4 litros por minuto. Además que  el  sistema  propuesto  es  técnicamente  factible  de  utilizarse  para  el

calentamiento de agua, ya que un solo colector provee las condiciones necesarias para  agua  de  servicio  en  una  residencia  promedio  o  aplicación  de  baja temperatura;  con  calidad  promedio  de  50  ºC.  Con  lo  que  se  pueden  producir ahorros energéticos significativos ya que el retorno de la inversión es de 5.2 años, con  una  vida  útil  del  sistema  de  25  años,  reduciendo  la  cantidad  de  emisiones CO 2 , favoreciendo al medio ambiente.