Validación experimental del modelo matemático dinámico de tres nodos de un colector solar plano

Abstract

Las diversas circunstancias a nivel mundial, por el calentamiento global, la contaminación, por escases de recursos no renovables, la necesidad de la energía en los lugares de ausencia de energía eléctrica por razones geográficas o por elevados costos de instalación, motiva la alternativa de energía solar en Perú, por su situación geográfica, es de mayor capacidad de aprovechamiento de este tipo de energía. Esta investigación tiene como objetivo principal validar experimentalmente el modelo matemático dinámico de tres nodos de un colector solar plano que consta de un sistema de ecuaciones diferenciales parciales lineales, para su solución numérica se utilizó el método implícito la cual fue implementada en el lenguaje de programación Matlab. En la parte experimental, se usó el colector solar plano de la Facultad Ingeniería Química, en la cual se recolectó datos de la temperatura del agua a la entrada y salida, de la cubierta de vidrio y del absorbente, y la irradiancia solar. Se realizaron 31 experimentaciones en las condiciones de un día nublado, soleado y parcialmente nublado, entre el 16/10/2016 y 18/01/2017, y a diferentes caudales desde 400 a 1300 mL/min con un lapso de 30 minutos para cada condición y caudal. Las medidas de desviación para las estimaciones del modelo matemático son 0,2307; 0,1840; 6,2166 °C y 23,392% para el error relativo, error absoluto, Coeficiente de Determinación del Modelo y Coeficiente de Error, respectivamente. Por lo que este modelo presenta un buen contraste y no presenta sesgo. Solo presenta baja predicción cuando la irradiancia solar es variable y cuando el caudal de agua es pequeño.