Desarrollo y validación de un modelo matemático de la dinámica térmica de un colector solar de agua

Abstract

Se desarrolló un modelo matemático de la dinámica térmica de un colector solar de agua, realizado a escala, con un sistema de colección solar de policarbonato para el calentamiento, de tipo plano con circulación por termosifón, de ciclo abierto. Se midió la temperatura del agua, en distintos puntos, para diferentes niveles de radiación desde los 600 hasta los 1000 W/m2. Se recurrió al balance de masa, energía y cantidad de movimiento para estudiar el modelo planteado, utilizando herramientas básicas de matemáticas, física y mecánica de fluidos para hallar un sistema de ecuaciones de fácil resolución. La verificación del modelo presentó excelentes correspondencias entre la simulación y los datos reales, no obstante la simplicidad del modelo planteado, logrando discrepancias que no superan el 4% con respecto a los valores medidos, demostrando un buen ajuste.

A polycarbonate flat type, open cicle thermosiphon solar water heater system´s mathematical model was developed. Water temperature was measured, in different points of the system, applying parametrical radiation levels from 600 to 1000 W/m2. An easy solvable equation system was found using basic mathematical, physical and fluids mechanics tools to obtain the mass, energy and momentum balances. Taking into account the simplicity of the equations system, the proposed model achieved discrepancies below 4% compared to the measurements done.