Modelamiento y análisis de la eficiencia térmica de un colector solar de tubos al vacío a través de un sistema de monitoreo en el laboratorio de energías renovables de la Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE sede Latacunga

Abstract

El presente trabajo de titulación realiza el modelamiento y análisis de la eficiencia de un colector solar de tubos al vacío modelo JDL-TF20-58, que posee una capacidad de 200 litros del tanque de almacenamiento de agua, 20 tubos de vacío y un área de captación de 2.32 m^2. El sistema de monitoreo se realiza a través de un controlador lógico programable Logo V8.3, cuenta con señales de las variables necesarias para el análisis de la eficiencia, ejecuta un enlace con el servidor de Amazon Web Services para utilizar la herramienta del internet de las cosas y presenta los valores del monitoreo en la nube. El modelamiento y simulación se realizó para el día 07 de febrero del 2023, mediante el software TRNSYS se obtiene resultados de eficiencia instantánea del 61.96% al medio día, una temperatura máxima registrada de 42.44°C, la simulación es dependiente de la base de datos meteorológica que se ingresa al programa. La variable de radiación solar, temperatura del agua dentro del tanque de almacenamiento y la temperatura ambiente son empleadas para el cálculo de la eficiencia instantánea, se considera las características técnicas del colector recomendadas por el fabricante. Así mismo, hace énfasis para el cálculo de la energía útil y la energía incidente puesto que esta relación entre energías da como resultado la eficiencia térmica del colector solar con un valor del 61%. La cuantificación del calor almacenado se la realiza mediante el ensayo de descarga en la cual se utiliza la variable de caudal, temperatura del agua a la entrada y la temperatura del agua dentro del tanque de almacenamiento del colector este valor calculado representa la energía acumulada en el tanque almacenador. Finalmente, verifica el porcentaje de error de la radiación determinado entre un sensor patrón y el sensor de radiación implementado, lo cual indica que el sensor implementado es fiable.