Evaluación experimental del modelo matemático dinámico de dos nodos de un colector solar plano

• Autores: Ochoa Bruno, Lincoln, Yauri Garcia, Jose Carlos
• Formato: tesis de grado
• Fecha de Publicación: 2015
• Institución: Universidad Nacional del Centro del Perú
• Repositorio: UNCP - Institucional
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:repositorio.uncp.edu.pe:20.500.12894/3742
• Enlace del recurso: http://hdl.handle.net/20.500.12894/3742
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Modelo matemático; Colector solar plano

En la actualidad los precios de los combustibles fósiles son elevados y ello representa una dificultad para que los hogares de bajos recursos tengan acceso a un calentador para agua, por lo que es necesario utilizar calentadores que aprovechen la energía solar, aún más porque se sabe que Huancayo tiene un clima frio. Pero se necesita colectores solares de placa plana diseñados correctamente y para ello modelos matemáticos válidos para la predicción de su funcionamiento por lo que el objetivo de la tesis es evaluar el modelo matemático dinámico de dos nodos de un colector solar plano. En el desarrollo de la tesis, se resolvió numéricamente el modelo matemático de estado estacionario y dinámico de dos nodos utilizando el lenguaje de programación Matlab, y se realizó experimentaciones en el colector solar plano del laboratorio de Instrumentación Industrial de la Facultad de Ingeniería Química a las condiciones del Valle del Mantaro. En las experimentaciones se registró la temperatura ambiente, entrada y salida del agua, y de la placa absorbente del colector solar, y la radiación solar incidente sobre la superficie del colector solar; para controlar el caudal a través del colector se utilizó un rotámetro. Se realizó 16 corridas entre el 04/08/15 y 28/08/15 a las condiciones de soleado, nublado y nublado parcialmente; con caudales de 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 y 10 LPM, y una duración de 30 minutos. Se logró evaluar y resolver numéricamente el modelo matemático dinámico de dos nodos. Al comparar los resultados la temperatura de salida del agua del colector estimada promedio es 41.07 y 38.84 ºC respecto al modelo matemático de estado estacionario y dinámico de dos nodos, respectivamente, mientras que el experimental es 38.52 ºC, por lo se afirma que las estimaciones del modelo dinámico presenta buena contrastación con las mediciones, con un error absoluto de 1.11 (2.69%) y que el modelo de estado estacionario sobrepredice considerablemente la temperatura con un error absoluto de 3.35 (8.11%). Los valores promedio de los indicadores de desviación MEF, CD y C para el modelo de estado estacionario es -449.24, 0.03 y 0.09, respectivamente. Y para el modelo dinámico de dos nodos -30.29, 0.74 y 0.03, respectivamente. Considerando MEF, ambos modelos no presentan buena contrastación y sobrepredicen; pero respecto a CD y C, las estimaciones del modelo matemático de dos nodos son próximas a las mediciones. También que ambos modelos matemáticos no presentan sesgo. Concluimos que el modelo de dos nodos es mejor que el modelo en estado estacionario.