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Cálculos de colectores solares
ImprimirLos colectores solares planos son probablemente la tecnología más fundamental y más estudiada para los sistemas de agua caliente sanitaria con energía solar. La idea general de esta tecnología es bastante sencilla. El Sol calienta una superficie plana y oscura, que recoge la mayor cantidad de energía posible, y luego la energía se transfiere al agua, al aire o a otro fluido para su posterior uso.
Figura 3.1: Esquema de un colector solar de placa plana con medio de transporte líquido. La radiación solar es absorbida por la placa negra y transfiere el calor al fluido de los tubos. El aislamiento térmico evita la pérdida de calor durante la transferencia del fluido; las pantallas reducen la pérdida de calor por convección y radiación a la atmósfera
Los sistemas de placa plana normalmente funcionan y alcanzan la máxima eficiencia dentro del rango de temperaturas de 30 a 80 oC (Kalogirou, 2009), sin embargo, algunos nuevos tipos de colectores que emplean aislamiento al vacío pueden alcanzar temperaturas más altas (hasta 100 oC). Debido a la introducción de revestimientos selectivos, se ha demostrado que la temperatura del fluido estancado en los colectores planos alcanza los 200 oC.
Eficiencia del colector plano
ResumenLa energía solar se ha convertido en una importante fuente de energía renovable para reducir el uso de combustibles fósiles y mitigar el calentamiento global, por lo que los colectores solares constituyen una tecnología a potenciar. El uso de nanofluidos puede aumentar la eficiencia de la conversión de energía solar en térmica en los colectores solares. Se necesitan valores experimentales del calor específico, la conductividad térmica y la viscosidad de los nanofluidos de alúmina/agua para evaluar la influencia del contenido de sólidos (de 0,25 a 5 v%) y del caudal en los coeficientes de Reynolds, Nusselt y de transferencia de calor. En el régimen de flujo laminar, la mejora de la conductividad térmica sobre la disminución del calor específico es el parámetro clave, y se obtiene teóricamente un aumento del 2,34% en el coeficiente de transferencia de calor para un nanofluido de alúmina de 1 v%. Para corroborar los resultados, se realizaron pruebas experimentales en un colector solar de placa plana. Se obtuvo una reducción de la eficiencia del 47% al 41,5% y una disminución del factor de eliminación de calor utilizando el nanofluido debido a la formación de una capa de deposición de nanopartículas que añade una resistencia térmica adicional a la transferencia de calor. Los nanofluidos se recomiendan sólo si la concentración de nanopartículas es lo suficientemente alta como para mejorar la conductividad térmica, pero no tan alta como para evitar la deposición en la pared.
Flat plate solar collector
In the present paper, theoretical basis for the exergy analysis of solar flat plate collectors with forced draft used in drying and dehydration of agricultural products are exposed. This analysis starts from the discussion of the theoretical elements that are included in the realization of the energy balance of solar flat plate collectors and forced draft. Later the elements to consider for implementing the energy balance of these types of collectors were analyzed. The results allowed defining the methodological procedure for the realization of exergy analysis of solar collectors. In addition, the variables or factors that determine the energy efficiency were defined, as well as the causes and factors that cause energy losses. Finally, the method proposed by Pons (2012) was defined as the most suitable for determining the exergy of solar radiation reaching the earth’s surface.
This paper presents the theoretical basis for the exergy analysis of flat plate solar collectors with forced draught, used in the drying and dehydration of agricultural products. This analysis starts with the discussion of the theoretical elements that are included in the energy balance of flat plate solar collectors with forced draft. Subsequently, the elements to be taken into account for the realization of the energy balance of these types of collectors were analyzed. The results allowed defining the methodological procedure for performing the exergetic analysis of solar collectors, as well as defining the variables or factors that determine their energy efficiency, and the causes and factors that originate energy losses. Finally, the method proposed by Pons (2012) was defined as the most appropriate to determine the exergy of solar radiation reaching the earth’s surface.
Pérdidas de calor en el colector plano
Ya sabe que nos gusta estar a la vanguardia de la innovación, por lo que recientemente hemos establecido una relación con Watt, fabricante del colector plano más eficiente del mundo. Si no está seguro de lo que son los colectores, se trata de paneles solares térmicos que utilizan la energía del sol para calentar el agua.
Ahora tenemos en stock tanto los colectores planos como los de vacío fabricados por Watt, y los utilizamos ampliamente en nuestras instalaciones de energía solar térmica. Lo que hace que la noticia sea aún más tranquilizadora es que Watt es el tercer mayor fabricante de energía solar del mundo y lleva en el sector desde 1998 (¡incluso antes de que Gabriel empezara a instalar energía solar térmica!), forjándose una reputación de innovación, alta calidad y fiabilidad.