Trabajo Escrito Simulación

Diseño y simulación de un colector de placa plana por EES
UABC
Facultad de ingeniería
Ing. en Energías Renovables
Simulación
Aguirre Villa David Antonio
011/22706

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Índice
Introducción……………………………………………………………………………….2
Partes principales de un colector de placa plana…………………………………….4
Pasos de la simulación…………………………………………………………………..6
Formulación delproblema……………………………………………………….6
Definición del sistema……………………………………………………………6
Formulación del modelo………………………………………………………….7
Suposiciones empleadas para el modelado matemático………….….7
Fórmulas matemáticas……………………………………………………8
Colección de datos………………………………………………………………11
Implementación del modelo en computadora…………………………………13
Verificación………………………………………………………………………..15
Validación…………………………………………………………………………15
Diseño deexperimentos, experimentación e interpretación………………...16
Conclusión………………………………………………………………………………..19
Referencias……………………………………………………………………………….20
Introducción
El Sol produce energía en forma de radiación electromagnética derivadas de las reacciones de fusión que tienen lugar en su interior, por las que el hidrógeno que contiene se transforma en helio. Es, sin duda, la fuente energéticamás grande con la que cuenta la Tierra considerándose inagotable .Los fenómenos producidos por el Sol dan origen a los recursos en los que se basan las energías renovables.
El aprovechamiento directo de la energía solar se puede realizar transformándola mediante la tecnología adecuada en energía térmica o en energía eléctrica. En el primer caso se utilizan los sistemas solarestérmicos y en el segundo los sistemas solares fotovoltaicos. Un caso intermedio serían las centrales termo solares ya que en las mismas la energía solar se transforma en energía térmica que posteriormente se transforma en energía eléctrica.
Actualmente la más amplia aplicación de la energía solar térmica se concentra en el uso de los colectores solares de placa plana. Desde haceaños se han venido utilizando estos colectores, pero hasta hace pocos años se iniciaron los primeros estudios detallados para analizar los procesos térmicos que se dan en el sistema del colector solar de placa plana.
Un colector solar es un intercambiador de calor, la ventaja de este es que la fuente térmica es totalmente gratuita, toma la energía proveniente del Sol, la cual llega en forma deradiación en paquetes de fotones, para esta posteriormente ser transformada en energía térmica. La radiación incidente, en el mejor de los casos, puede llegar a ser de 1100 Wm2, esta es variable a lo largo del día y su aprovechamiento depende de muchas variables, entre ellas la posición en la que este colocado nuestro colector. Los colectores solares de placa plana se diseñan preferentemente paraaplicaciones térmicas que requieran la obtención de temperaturas de hasta 100°C, por encima de la temperatura ambiente. Para aplicaciones domesticas esta temperatura sería más que suficiente, ya que el principal uso seria para calentamiento de agua, sin embargo también son utilizados para climatización de viviendas intercambiando calor con el are del lugar a aclimatar, aire acondicionado solar yprocesos industriales. Estos sistemas no requieren de seguidores solares y se pueden adecuar para que aproveche más la radiación en invierno modificando el ángulo de captación, además el mantenimiento que requieren es muy básico, por lo que estos sistemas únicamente requerirían una inversión inicial, y después prácticamente todo representaría un ahorro.
Los colectores de placa plana tienen una granimportancia en los procesos térmicos, por lo que es importante realizar un correcto diseño de colector para garantizar que los resultados sean los esperados. Realizar una inversión en estos sistemas sin antes conocer a detalle la manera de interactuar con el medio puede resultar riesgoso, por lo que una buena simulación del fenómeno puede contribuir a tomar decisiones...