Aplicación del método de la utilizabilidad en colectores solares de tubos evacuados tipo water-in-glass para estimar su rendimiento a largo plazo en Río Cuarto

Abstract

La predicción del rendimiento a largo plazo resulta fundamental para el diseño y la optimización de sistemas solares térmicos, en este contexto, el método de la utilizabilidad constituye una herramienta valiosa. El presente trabajo describe la aplicación del método de la utilizabilidad horaria y diaria a un colector solar de tubos evacuados sin almacenamiento térmico. Si bien el método requiere un nivel crítico de irradiancia constante, esta limitación se atenúa al emplearlo en sistemas de alta inercia térmica, como son los colectores tipo “water in glass”. Al integrar los parámetros de rendimiento del colector, con el método de la utilizabilidad y datos climáticos experimentales de Río Cuarto, se ofrece una estimación precisa del aporte energético a largo plazo. El trabajo describe la infraestructura utilizada, detalla la formulación matemática y presenta los resultados obtenidos; a partir del análisis de estos últimos, se ofrecen conclusiones sobre el desempeño a largo plazo del colector instalado en Río Cuarto. Las curvas de utilizabilidad obtenidas, constituyen una herramienta útil para comprender qué proporción de la energía solar incidente es realmente aprovechable en función de las condiciones de operación y el umbral de irradiancia requerido.

The prediction of long-term performance is a fundamental aspect in the design and optimization of solar thermal systems. Within this framework, the utilizability method serves as a valuable analytical tool. The present study reports the application of both the hourly and daily utilizability approaches to an evacuated tube solar collector without thermal storage. Although the method requires a constant critical radiation level, this constraint is alleviated when implemented in systems exhibiting high thermal inertia, such as water-in-glass collectors. By integrating the collector’s performance parameters with the utilizability method and experimental climatic data from Río Cuarto, this work provides an accurate estimation of the long-term energy contribution. The study presents a detailed description of the experimental infrastructure, the mathematical formulation, and the analysis of the results, from which conclusions are drawn regarding the long-term performance of the collector in the specific location of Río Cuarto. The resulting utilizability curves constitute a practical tool for assessing the fraction of incident solar energy that can be effectively harnessed, depending on the operating conditions and the required radiation threshold.