Rendimiento termo-energético del calentador solar de aire de doble paso de convección natural con placa corrugada y material poroso

Abstract

El objetivo del presente trabajo es diseñar, construir y evaluar teórica y experimentalmente el rendimiento termo-energético de un colector solar calentador de aire (CSCA) de doble flujo en paralelo que opera por convección natural, que tiene una placa absorbente corrugada en forma de V que fue evaluado al instalar sobre una pared vertical en la ciudad de Puno. Para evaluar sus parámetros de operación y las eficiencias, se estudiaron dos configuraciones del colector, la primera (tipo I) es el colector diseñado sin la malla porosa, y la segunda (tipo II) es el colector con una malla porosa de virutilla de hierro en el canal entre la placa absorbente y la parte posterior del colector. La temperatura máxima de salida del aire del colector de tipo I y II alcanzaron en promedio 94,6 ºC y 95,4 ºC respectivamente, y el flujo másico promedio para días soleados fue de 0,0094 kg/s y 0,0086 kg/s respectivamente; comparando se determinó que el colector de tipo I tiene mayor flujo másico y el flujo de masa es muy sensible a la velocidad del aire. Además, el colector de tipo I gana más calor en un 49,29 W en promedio que el colector de tipo II. La eficiencia promedio del arreglo de tipo I y II son en orden de 51,1 % y 47,1 %. La virutilla de hierro incorporado en el colector diseñado aumentó la rugosidad del aire en el canal del colector por consiguiente aumenta la temperatura de salida del aire y disminuye el flujo másico del aire respecto al colector sin la virutilla. Se determinó que el colector configurado de tipo I es de mayor eficiencia que el de tipo II excediendo en un 4 %. El colector está diseñado para satisfacer las demandas de energía en regiones frígidas sin contaminar el medio ambiente; se puede aplicar para calentar invernaderos, calefacción de oficinas o aulas de centros educativos, dado que puede operar con mayor eficiencia en los periodos de otoño e invierno.