Estudio experimental y análisis de exergía en un colector solar plano de 3 m² con almacenamiento térmico destinado al calentamiento de aire

Abstract

La energía solar se ha contemplado como portadora de energía primaria para sustentar la vida y también, actualmente se considera un recurso energético renovable que fortalece la industrialización a través de su uso como fuente principal energía. En este proyecto, se presenta un análisis de exergía a un colector solar plano que transforma los rayos solares en energía térmica, con el fin de calentar el aire que transita por el sistema, para luego aplicarlo en el secado de alimentos. Con el propósito de realizar un estudio experimental y análisis de exergía en un captador solar plano de 3 m², se establece en primer lugar, el uso de un software especializado en análisis de bases de datos, para identificar desarrollos tecnológicos sobre metodologías y parámetros termodinámicos que permiten el cálculo exergético adecuado para sistemas de almacenamiento térmico. Luego, se realizan pruebas experimentales en el dispositivo solar plano, con el fin de obtener las variables termodinámicas que influyen en el proceso de calentamiento de aire. Seguido, se aplican los cálculos de balance de masa, energía y exergía que permiten la evaluación exergética del sistema. Por último, se llevó a cabo un análisis de sensibilidad en el equipo, donde se identificaron las variables termodinámicas influyentes, para cambiar sus valores y visualizar un incremento del trabajo útil del colector solar con el ambiente al que está expuesto. Realizados los balances horarios energéticos y exergéticos del colector solar, se concluye que a las 11:45 horas se tiene la mayor radiación sobre el captador en el lugar de estudio y el rendimiento actual del sistema en este tiempo, alcanza una eficiencia y destrucción exergética del 32,56% y 710,53 W. También, se deduce con el análisis de sensibilidad que, si se implementan procesos ingenieriles para aumentar la temperatura de salida y disminuir la velocidad del aire en el equipo, se llega a obtener hasta un 53,23% de rendimiento exergético en el sistema.