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.
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.
La 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.
El campo experimental de torre central (CEToC) es una instalación que ha sido creada conjuntamente por la Universidad de Sonora y la Universidad Nacional Autónoma de México, principalmente para llevar a cabo investigación, desarrollo e innovación sobre tecnología de plantas solares de potencia de torre central.
Entre los principales servicios que ofrece el CEToC son el diseño, prueba y evaluación de componentes y subsistemas como seguidores solares, helióstatos, receptores solares, sistemas de almacenamiento térmico, sistemas de control. En general se trata de una instalación de ensayo y laboratorio para diferentes aplicaciones que requieran de altas concentraciones de irradiación solar sobre superficies relativamente grandes, del orden de 6 metros cuadrados. También se lleva a cabo investigación sobre ciclos termodinámicos para generación eléctrica a partir de energía solar, química solar, y fotovoltaicos con concentración.
Actualmente el CEToC cuenta con las siguientes instalaciones:
Torre de 32 m de altura.
Blanco Lambertiano de 8m x 7m.
Receptor térmico de placa de 1.2m x 1.2m.
Receptores calorimétricos de 1m x 1m
Cabina de experimentación de 6m x 6m x 6m.
40 Helióstatos de 1.5, 2.25, 6 y 36 metros cuadrados para un área reflejante total de 1100 metros cuadrados (50% de esta área está operativa y el resto se encuentra en instalación).
Laboratorio y cuarto de control, así como oficinas.
En su diseño final el CEToC contempla un total de cerca de 3000 metros cuadrados de área reflejante.
El objetivo de este laboratorio es poder realizar estudios de reacciones termoquímicas a alta temperatura para la síntesis de materiales y combustibles solares. Estos estudios incluyen la caracterización de combustibles solares en fase gas y fase sólida, así como el desarrollo de reactores termoquímicos
Esta instalación tiene como objetivo realizar investigación, desarrollo tecnológico e innovación en sistemas fotovoltaicos con concentración solar. Entre los estudios que se realizan está la caracterización óptica de flujos radiativos incidentes en celdas solares fotovoltaicas, la caracterización térmica de los sistemas de enfriamiento de las celdas fotovoltaicas con concentración solar, la caracterización eléctrica de modulos de sistemas fotovoltaicos con concentración a diferentes flujos radiativos concentrados y diferentes temperaturas. Así mismo en esta instalación se puede realizar y pruebas de sistemas fotovoltaicos con concentración solar atendiendo normas internacionales.
El Laboratorio de Síntesis y Caracterización de Fotocatalizadores Nanoestructurados. Este laboratorio está equipado con mesas de laboratorio para química básica y síntesis de materiales, campanas de humos, equipo de depósito químico sol-gel, y muflas para tratamientos térmicos de materiales.
Adicionalmente este laboratorio cuenta equipo analítico tal como un Microscopio Electrónico de Barrido por Emisión de Campo FE SEM S-5500 de alta resolución espacial (0.4 nm), un equipo Bruker de espectroscopía FTIR modelo Equinox 55, un Microscopio Electrónico de Tunelaje (STM) y un dispositivo Kelvin para determinación de la Función de Trabajo. Este laboratorio también cuenta con electrónica requerida para poder llevar a cabo medición corriente-voltaje en muestras semiconductoras por medio de curvas I(t), V(t), I v.s. V y respuesta espectral.
Con base en lo descrito anteriormente, se considera que se construyó una infraestructura analítica muy adecuada para llevar a cabo el estudio de materiales fotocatalíticos micro y nanoestructurados de primer nivel.
El instituto de Energías Renovables cuenta con una Unidad de Maquinado de Control Numérico equipada con un Centro de Maquinado CNC fresa para que el personal académico de dicho instituto pueda realizar el trabajo de maquinado especializado (diseño matemático, acabado especial y programación CAD-CAM) requerido por sus líneas y proyectos de investigación. El Centro de Maquinado CNC Fresa adquirido por medio del proyecto CONACYT-UNAM titulado “Laboratorio Nacional de Concentración Solar y Química Solar” en el año 2010.
Apoyar a los centros e institutos de la UNAM ubicados en el Campus Morelos en el diseño de piezas de alta precisión, diseño matemático y maquinados en serie, los cuales solo pueden ser llevados a cabo en Centros de Maquinado de Torno y Fresa.
En múltiples ocasiones, los trabajos de investigación requeridos por los investigadores tanto del IER, como del ICF requiere del diseño de piezas de alta precisión, diseño matemático, maquinados en serie y acabados especiales para la fabricación de cámaras de vacío para aceleradores de partículas, Sistemas de Superficies (XPS, AES, ISS, UPS), Microscopía Electrónica de Tunelaje (STM) , manipuladores, lentes con acabado espejo, concentradores solares, perfiles aerodinámicos, alas, aspas, heliostatos, manipuladores, sistemas de transferencia de muestras, bridas, conectores, reductores, platos bipolares para celdas combustible, hélices, etc., los cuales son imposible de realizar en maquinaria convencional tales como torno, fresa, cepillo y taladro. Es muy común que los trabajos a realizar requieren materiales de acero inoxidable, acero al carbón, aluminio, bronce, latón, magnesio, nylacero y acrílico, entre otros.
Dada la alta precisión, el diseño matemático, y en muchos casos los maquinados en serie, dichos trabajos obligan a los investigadores del IER y del ICF a adquirir Centros de Maquinado CNC totalmente computarizados, con software especializado (CAD CAM, auto CAD y Solid Works, entre otros) y que sean capaces incluso de interpretar ecuaciones sofisticadas y complejas.
Se considera que al incrementar la capacidad del CNC Fresa con el CNC torno se complementará de manera natural las distintas clases de maquinado exigidos por piezas con diseño matemático complejo.
El contar con un centros de maquinado CNC permite a los investigadores de centros e institutos de la UNAM ubicados en el Campus Morelos no solo de llevar a cabo trabajos de alta calidad sino de elevar también la calidad de su infraestructura de laboratorio desarrollada y de proporcionar un maquinado y acabado profesional al desarrollo de prototipos y desarrollos tecnológicos.
American Vertical Bed Mill Model: VBM–1000, 4-Axis CNC with Anilam® 5300 Control
Calidad Certificada ISO 9002
Capacidad de desplazamientos: X=42”; Y=22”; Z=24
Superficie de mesa de trabajo de 14 "x 52" (356 x 1320 mm) para matrices grandes y moldes, con viajes expandido eje X de 42"
Cabezal con desplazamiento en el eje vertical de 6” ya sea con alimentación manual o eléctrica, velocidad variable 70 ~ 4200 rpm, husillo cónico N º 40 y 10 HP
Control numérico ANILAM 5300 Series 5-Star con programación integrada CAM, molde mejorado y capacidad de gráficos isométricos de color y edición avanzada
Doble programación: Material de construcción Meehanite de alta calidad producida de acuerdo con la norma ASTM
Pantalla táctil de conversación y programación estándar en código G
Interface RS-232
Velocidades del husillo, marcación manual, Variable 70 a 4200 RPM
Cabeza giratoria, derecha-izquierda ± 90 º
Servomotores X-Y-Z Servo Drives D.C