Modelamiento matemático y análisis energético de un sistema de calentamiento de agua con energía solar y circulación del fluido térmico por convección natural

Abstract

Este proyecto de investigación comprende la caracterización energética y modelación matemática, de un acumulador de agua caliente sanitaria con capacidad de 0.02 m³ (20L), donde el fluido asciende por convección natural, desde el colector solar plano a una velocidad de 0,05 m/s. La estratificación de temperaturas entre la parte superior e inferior del recipiente de acumulación del ACS, produce una diferencia de temperatura de 13°C., El ensayo se realiza con una irradiancia global en media mensual de 513,29 W/m², la velocidad del viento en los alrededores del cilindro vertical sin aislamiento térmico, es de 0,25 m/s. Para el balance energético, utilizando la expresión de Bliss, Hotel y Whillier, se considera un coeficiente global de transferencia de calor de 7 W/m² °C, la diferencia promedio mensual entre T1 y T2 del colector solar es de 5°C, con lo que se consigue una eficiencia media del 53%. Este rendimiento es aceptable para sistemas energéticos que funcionan con energía solar térmica de baja temperatura, los cuales pueden ser aplicados en lugares apartados donde no existen instalaciones hidráulicas de la red pública.