ANALISIS DEL COMPORTAMIENTO
TERMICO DE UN TUBO DE VACIO
PARA EL CALENTAMIENTO DE
AGUA (RESULTADOS
PRELIMINARES)
Lourdes Soria Guia
Wilson Cabana
Oswaldo Hancco
Alberto Montoya P.
Ernesto Palo Tejada
INTRODUCCION
Existen trabajos relacionados con los tubos de vacío, en los
cuales hacen estudios numéricos y análisis experimentales
donde no se encontraron resultados exactos sobre su
eficiencia [1] y [2].
En la ciudad de Arequipa actualmente ya se comercializan
estas termas solares con tubos de vacío, sin embargo aun no
se conoce su funcionamiento y eficiencia, debido a que estos
tubos de vacío son importados desde China.
Por ello en este trabajo se realiza un análisis preliminar del
comportamiento térmico del sistema que consta de un tubo de
vacío y tanque con inclinaciones de 60º y 45º en el tubo, y la
eficiencia respectivamente.
Tubos de vacío
Los tubos que vamos a utilizar para nuestro
estudio son los tubos termosifonicos, los cuales
van directamente acoplados al tanque, por donde
fluye el agua o liquido a calentar.
cuyas características experimentales son:
ENSAYOS PRELIMINARES DE LOS CALENTADORES SOLARES
CON TUBOS DE VACIO
PROTOTIPO DEL SISTEMA
Para realizar este estudio se preparo un
prototipo que consta de un tanque de 8 lts
debidamente aislado con esponja y un tubo
de vacío como se muestra en la figura (2). Se
colocaron 4 sensores de temperatura
(termocuplas tipo E) dentro de un tubo de
1.47 cm en diferentes posiciones, dos
sensores a 20 cm de la parte inferior y dos
sensores a 20cm de la parte superior, dos
sensores (termocuplas tipo T) en el tanque de
la siguiente manera, un sensor en la parte
inferior y otro sensor en la parte superior.
RESULTADOS Y ANALISIS
Los Resultados obtenidos del comportamiento térmico del sistema con una
inclinación de 60º desde las 7:08 am hasta las 8:17 am del día siguiente .
Con un total de energía 753.31 J
Grafica 4: Comportamiento Termico para el sistema
Graf: Radiacion Solar en funcion del tiempo
1200
Temp en la parte inferior del tubo
Temp en la parte inferior del tubo
Temp en la parte superior del tubo
Temp en la parte superior del tubo
Temp en la parte superior del tanque
Temp en la parte inferior del tanque
60
1000
Temperaturas (ºC)
2
Radiacion solar (W/m )
50
800
600
400
40
30
20
200
0
03:00 05:00 07:00 09:00 11:00 13:00 15:00 17:00 19:00 21:00
Tiempo (hh:mm)
10
04:00
09:00
14:00
19:00
00:00
tiempo (hh:mm)
05:00
10:00
Los Resultados obtenidos del comportamiento térmico del sistema con
una inclinación de 45º desde las 7:39 am hasta las 8:42 am del día
siguiente . Con un total de energía 690.35 J
Graf 6: Comportamiento Termico para el sistema
Graf 5: Radiacion Solar
1200
70
Temp en la parte inferior del tubo
Temp en la parte inferior del tubo
Temp en la parte superior del tubo
Temp en la parte superior del tubo
Temp en la parte superior del tanque
Temp en la parte inferior del tanque
65
60
1000
Temperaturas (‫؛‬C)
2
Radiacion solar (W/m )
55
800
600
400
50
45
40
35
30
25
20
200
15
10
0
03:00
06:00
09:00
12:00
15:00
Tiempo (hh:mm)
18:00
05:30
10:30
15:30
20:30
01:30
tiempo (hh:mm)
06:30
DESFASE EN EL COMPORTAMIENTO TERMICO ENTRE EL
TUBO Y EL TANQUE
Grafica 8: Desfase del comportamiento entre el tubo y el tanque (29/10/09)
Grafica 7: Desfase del comportamiento entre el tubo y el tanque (25/10/09)
70
70
65
65
60
60
55
Desfase( C)
55
o
Desfase( C)
50
o
50
45
40
45
40
35
35
30
30
25
25
20
20
18:00 22:00 02:00 06:00 10:00 14:00 18:00 22:00 02:00 06:00 10:00 14:00 18:00
Tiempo (hh:mm)
18:00 22:00 02:00 06:00 10:00 14:00 18:00 22:00 02:00 06:00 10:00
Tiempo (hh:mm)
Para hacer el análisis de la eficiencia máxima en el tanque desde las 7:08 am
hasta las 17:00 horas se toma en cuenta la evolución de la temperatura y la
radiación solar correspondiente.
CONCLUSIONES
•Comparando las graficas 4 y 6 del comportamiento térmico del sistema
vemos que la velocidad de mezclado es más rápido para el sistema con
inclinación de 60º en el tubo.
•En la grafica 7 con una inclinación de 60º para el tubo a las 17:50pm
aproximadamente, las temperaturas llegan a un punto de equilibrio.
•La eficiencia máxima para el sistema con una inclinación de 60º es 48% y
para el sistema con inclinación de 45º es 47%.
•La eficiencia global para el sistema con inclinación de 60º en el tubo es
36.16% y para el sistema con inclinación de 45º es de 36.03%.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS




[1] G.L. Morrison , I. Budihardjo, M. Behnia; Water-in-glass evacuated tube
solar water heaters; School of Mechanical and Manufacturing Engineering;
University of New South Wales, Sydney 2052; Australia, 2003.
[2] Hyunjoo Han , Jeong Tai Kim , Hyun Tae Ahn , Sang Jin Lee; A threedimensional performance analysis of all-glass vacuum tubes with coaxial fluid
conduit; Department of Architectural Engineering; 446-701, Republic of
Korea, 2008.
[3] Duffie, J. A. Beckman, W.A.;”Solar Energy”, Elsevier, Vol.2, 1997
[4] Dr. Aníbal Valera P.” Energías Solar II” , Asamblea Nacional de Rectores
2007.
Descargar

EFICIENCIA DEL CALENTADOR SOLAR