Caracterización experimental del desempeño térmico de tres colectores solares de bajo costo diseñados para países de clima templado.

Abstract

Este trabajo presenta la caracterización experimental de tres diferentes colectores solares de bajo costo y sencilla fabricación para el usuario promedio. Esta caracterización fue realizada bajo norma ISO 9806:2017 en el Banco de Ensayos de Calentadores Solares del Laboratorio de Energía Solar de la Universidad de la República (Salto, Uruguay), empleando el método cuasi-dinámico, el cual fue antes verificado con buenas calificaciones por el Instituto Metrológico de Alemania. Con esta metodología se determinaron siete parámetros para cada colector: eficiencia óptica, factores lineal y cuadrático de pérdidas de calor, factor de inercia térmica, el coeficiente modificador por ángulo de incidencia para la irradiancia directa, el factor de incidencia de la radiación difusa, y la temperatura de estancamiento; estos 21 valores fueron determinados con errores inferiores al 10 % y muchos del orden del 1 %, obteniéndose valores consistentes en todos menos uno, el factor cuadrático de pérdidas de calor de un colector, el cual afecta poco al cálculo de la productividad del colector en regímenes de operación de climas templados (saltos de temperatura menores a 40°C) o cálidos, para provisión de agua caliente de uso sanitario. Estos rendimientos fueron comparados con un colector comercial alemán, obteniéndose en los tres colectores producciones superiores al 50 % del alemán. Como el costo de éste supera en tres veces a los tres estudiados, se concluye que estos podrían obtener rendimientos proporcionalmente al costo marcadamente mejores que el alemán, aumentando su área útil. Este análisis permitió además sugerir modificaciones de diseño para optimizar su rendimiento, a estudiar en trabajos futuros.