Transferencia de calor

Evaluación energética de un colector
solar de placa plana de doble cubierta*
Energy assessment of a double
cover flat-plate solar collector

Adrián Enrique Ávila Gómez**
Jorge Mario Mendoza Fandiño***
Julio Fernando Beltrán Sarmiento****

Universidad Pontificia Bolivariana Seccional Montería (Colombia)

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/ research article

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OINGENIERíA

artículo científico

* Apoyos y subvenciones: Basado en el proyecto de investigación “Diseño,
montaje y modelación de un secador integrado solar biomasa”, en el marco de
proyectos financiados internamente por la Universidad Pontificia Bolivariana de
Montería al grupo de investigación OPUREB, Uso Racional de Energía y Biomasa
(22 enero de 2007 - 22 de mayo de 2009).
** MSc enIngeniería Mecánica. Director Facultad de Ingeniería Mecánica,
Universidad Pontificia Bolivariana, seccional Montería (Colombia).
adrian.avila@upbmonteria.edu.co
*** Ingeniero Mecánico. Docente Facultad de Ingeniería Mecánica, Universidad Pontificia Bolivariana, seccional Montería (Colombia).
jorge.mendoza@upbmonteria.edu.co
Correspondencia: Universidad Pontificía Bolivariana. Km 8 vía Cereté,Córdoba (Colombia).

Número 27
Enero-junio, 2010
ISSN: 0122-3461

**** Ingeniero Mecánico. Jóven Investigador, Universidad Pontificia Bolivariana, seccional Montería. jfbeltran20@gmail.com

Adrián Enrique Ávila Gómez, Jorge Mario Mendoza Fandiño,
Julio Fernando Beltrán Sarmiento

Resumen
En este artículo se establece la incidencia de la relación de aspecto (razón
entre la longitud yancho de un colector de área constante) sobre la eficiencia térmica de un colector solar de placa plana que utiliza doble cubierta
transparente para el calentamiento de aire. Este estudio se realiza desde
dos enfoques: el primero utiliza un modelo físico-matemático a partir de
los balances de energía del colector, y el segundo utiliza un prototipo con
su respectiva instrumentación paracalcular su rendimiento de manera
experimental. El colector está compuesto por una estructura en madera,
una doble cubierta de vidrio transparente, una placa absorbedora de radiación solar y un ventilador para extraer el aire calentado. Para calcular
el rendimiento se registraron de manera automática datos de temperatura,
radiación solar y flujo másico de aire; durante aproximadamente 6 horas
porvarios días y bajo distintas condiciones climáticas de la ciudad de
Montería, Córdoba (Colombia).
En general se encontró, para un área constante del colector, que la
eficiencia térmica de este aumenta cuando la relación de aspecto aumenta
y que el modelo teórico se ajusta de manera aceptable con los resultados
experimentales.
Palabras clave: Área constante; colector solar; eficiencia; placaplana;
relación de aspecto.

Fecha de recepción: 22 de julio de 2009
Fecha de aceptación: 1 de marzo de 2010

Abstract

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This study establishes the effect of the aspect ratio (ratio between length
and width of a constant collector area) on the thermal efficiency of a flatplate solar collector that uses a double cover for air heating. The analysis
has two approaches: first, using aphysical-mathematical model that
develop a steady state analysis from a collector energy balance and the
second, using an instrumented prototype to calculate its performance in
experimental way. The collector configuration consists in a wood structure,
a double glass cover, an absorber plate of solar radiation and blower to
extract the heated air. To calculate the performance temperaturedata, solar
radiation and mass flow of air were automatically recorded for about 6
hours for several days and under different weather conditions in the city
of Montería, Cordoba.
In general it was found, for a constant collector area, where the thermal
efficiency increases when the aspect ratio increases and that the theoretical
model fits in an acceptable way with the experimental results....