Análisis, diseño energético y control de una terma solar de tubos al vacío de150 litros adaptada a condiciones climáticas del Norte Costero del Perú

Abstract

El proposito de este trabajo es desarrollar una herramienta numerica con la ayuda de la dinamica de fluidos computacional y el trabajo experimental en contrado en la literatura para disenar y analizar el desempeno hidraulico y termico de los calentadores de agua de vidrio de tubo devacıo solares en estado inestable. El rendimiento hidraulico y termico de este tipo de calentadorde agua solar esta influenciado por susconfiguraciones geometricas, como el numero, lalongitud, el diametro y la inclinacion de los tubos de vacıo,ası como el diametro y la longitud del tanque dealmacenamiento.Las condiciones latitudinales y climaticas influiran en el rendimiento termico e hidraulico de este equipo. Esta herramienta numerica fue desarrollada en el software Matlab donde las correlaciones empıricas asistidas por simulaciones CFD en ANSYS-CFX permitieron investigar la configuracion geometrica de un calentador de agua solarde150lt que ofrece el mejor rendimiento termico. Seanalizaron dos configuraciones de calentadores termicos(i) primera configuracion con 1m de longitud de colector y 10 tubos de vacıo y(ii) segunda configuracion con 2m de longitud decolectory 15 tubos de vacıo. Ambos calentadores de agua solar es de tubo de vacıo fueron simulados considerando cuatro dıas especıficos asociados con sus condiciones climaticas locales: (a) temperatura ambiente alta y baja,y (b) irradiancia solar alta y baja. Los resultados numericos han demostrado que el numero de tubos y la longitud del tanque de almacenamiento no influyen en la evolucion temporal del flujo masico en el limite del extremo de los tubos de vacıo y el tanque de almacenamiento. En el dia con condiciones de alta irradiancia,se obtuvieron gradientes de temperatura de hasta 26.2◦C y 74.3◦C para el agua dentro de surespectiva configuracion de primer y segundo tanque .Se obtuvieron resultados de temperatura de gradiente similares en un dıa con temperatura ambiente alta. n dıas con baja irradiancia solar y baja temperaturaambiente, el gradiente de temperatura de la segunda configuracion es tres veces el gradiente de temperatura del agua dentro de la primera configuracion.