Quimica

Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente
Vol. 12, 2008. Impreso en la Argentina. ISSN 0329-5184

ASADES

CALENTADOR SOLAR HIBRIDO DE AIRE – AGUA: ENSAYO
EXPERIMENTAL Y SIMULACION #
A. Iriarte1, C. Rodríguez, V. García, V. Luque y L. Saravia1
Grupo de Energías Renovables Catamarca, INENCO – CONICET
Facultad de Ciencias Agrarias, Universidad Nacional de Catamarca
M. Quiroga N° 93,4700 – Catamarca, Argentina. iriarteadolfo@gmail.com

RESUMEN: En zonas donde las temperaturas son bajas, el problema más común asociado con los calentadores solares de
agua es la posibilidad de daños debidos a la congelación del agua. Se propone un calentador solar de aire convencional en
combinación con un intercambiador calor aire – agua, en donde el aire caliente del colector cede su caloral agua fría que esta
en el sistema de intercambio, perfectamente aislado y fuera de la posibilidad de congelamiento. Este intercambiador esta a su
vez conectado con un tanque de almacenamiento. La trasferencias de calor, aire – agua y la circulación del agua del
intercambiador al tanque, se realizan por convección natural. La relación entre el área de colección y volumen de los tanques
dealmacenamiento, es el adecuado. Se analizan los resultados experimentales referidos a las distintas condiciones de
funcionamiento del calentador, mostrándose las diferentes temperaturas del mismo, sin extracciones. La simulación numérica
con SIMUSOL permite obtener información para optimizar las relaciones entre las tres componentes del sistema.
Palabras clave: Calentador solar hibrido,Calentador solar anticongelante, Calentador solar aire - agua
INTRODUCCION
En los calentadores solares de agua con circulación natural o en termosifón, la circulación del fluido está impulsada por las
fuerzas ascendentes, debidas a la diferencia de densidades entre el agua caliente y fría. Estos calentadores pueden clasificarse
como: a) sistemas directos en los que el agua que se calienta pasadirectamente a través de los colectores; b) sistemas
indirectos en los que el calor se transfiere a un fluido en un circuito cerrado, fluido de trabajo intermedio, que transfiere el
calor al agua almacenada. En ambos casos, cuando se usan sistemas de bombeo para la circulación del fluido, se denominan
de flujo forzado.
Los sistemas indirectos se utilizan cuando el colector y acumulador necesitan serprotegidos de heladas o de la corrosión de la
red local de agua. Los calentadores solares de agua por termosifón directo son más baratos que los indirectos y los de flujo
forzado, porque no es necesario utilizar bombas activas o sistemas de control. Por tanto, la inversión de capital inicial puede
tener un corto periodo de recuperación.
En los sistemas de termosifón la optimización del diseño yla modelización son un poco más difícil de lograr que en los casos
de circulación forzada. El caudal del fluido a través del colector en termosifón varía con las condiciones de funcionamiento y,
por tanto, los coeficientes de transferencia de calor en los componentes del sistema varían con el tiempo.
Para temperaturas muy bajas, el problema más común asociado con estos calentadores es laposibilidad de daños debidos a la
congelación del agua. Para proteger los colectores de estos daños se sugieren algunos métodos: a) el uso de una válvula
solenoide o válvula mecánica en los colectores para drenar el agua de ellos cuando la temperatura llega a su punto de
congelación; b) el uso de anticongelante como fluido indirecto y c) el uso de calentadores solares de aire con un
intercambiadorde calor para el calentamiento del agua caliente.
A pesar de que la eficiencia del colector solar de aire es inferior a la de uno con líquido como fluido de intercambio, su
rendimiento global no es necesariamente menor (Iriarte et al. 1988). Por lo tanto, para aplicaciones domésticas, el
calentamiento de agua mediante colectores solares de aire, conocidos como calentadores de agua solares...