ANALISIS DEL COMPORTAMIENTO ANALISIS DEL COMPORTAMIENTO TERMICO DE UN TUBO DE VACIO TERMICO DE UN TUBO DE VACIO

PARA EL CALENTAMIENTO DE AGUA PARA EL CALENTAMIENTO DE AGUA (RESULTADOS PRELIMINARES) (RESULTADOS PRELIMINARES)

Lourdes Soria Guia Lourdes Soria Guia

Wilson Cabana Wilson Cabana Oswaldo Hancco Oswaldo Hancco

Alberto Montoya P. Alberto Montoya P. Ernesto Palo TejadaErnesto 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

03:00 05:00 07:00 09:00 11:00 13:00 15:00 17:00 19:00 21:000

200

400

600

800

1000

1200

Graf: Radiacion Solar en funcion del tiempo

Radi

acio

n so

lar (

W/m

2 )

Tiempo (hh:mm)

04:00 09:00 14:00 19:00 00:00 05:00 10:0010

20

30

40

50

60 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

Tem

pera

tura

s (ºC

)

tiempo (hh:mm)

Grafica 4: Comportamiento Termico para el sistema

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

03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:000

200

400

600

800

1000

1200Graf 5: Radiacion Solar

Rad

iaci

on s

olar

(W/m

2)

Tiempo (hh:mm)

05:30 10:30 15:30 20:30 01:30 06:30

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

Tem

pera

tura

s C؛)

)

tiempo (hh:mm)

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

Graf 6: Comportamiento Termico para el sistema

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

DESFASE EN EL COMPORTAMIENTO TERMICO ENTRE EL TUBO Y EL TANQUE

18:0022:0002:0006:0010:0014:0018:0022:0002:0006:0010:0014:0018:00

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

Grafica 7: Desfase del comportamiento entre el tubo y el tanque (25/10/09)

Des

fase

(oC

)

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

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

Des

fase

(o C)

Tiempo (hh:mm)

Grafica 8: Desfase del comportamiento entre el tubo y el tanque (29/10/09)

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 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

[1][1] G.L. Morrison , I. Budihardjo, M. Behnia; Water-in- G.L. Morrison , I. Budihardjo, M. Behnia; Water-in-glass evacuated tube solar water heaters; School of glass evacuated tube solar water heaters; School of Mechanical and Manufacturing Engineering; University of Mechanical and Manufacturing Engineering; University of New South Wales, Sydney 2052; Australia, 2003.New South Wales, Sydney 2052; Australia, 2003.

[2][2] Hyunjoo Han , Jeong Tai Kim , Hyun Tae Ahn , Sang Hyunjoo Han , Jeong Tai Kim , Hyun Tae Ahn , Sang Jin LeeJin Lee; ; A three-dimensional performance analysis of all-A three-dimensional performance analysis of all-glass vacuum tubes with coaxial fluid conduit; Department glass vacuum tubes with coaxial fluid conduit; Department of Architectural Engineering; 446-701, Republic of Korea, of Architectural Engineering; 446-701, Republic of Korea, 2008.2008.

[3][3] Duffie, J. A. Beckman, W.A.;”Solar Energy”, Elsevier, Duffie, J. A. Beckman, W.A.;”Solar Energy”, Elsevier, Vol.2, 1997Vol.2, 1997

[4][4] Dr. Aníbal Valera P.” Energías Solar II” , Asamblea Dr. Aníbal Valera P.” Energías Solar II” , Asamblea Nacional de Rectores 2007.Nacional de Rectores 2007.