Recientemente fue publicado un artículo en Renewable and Sustainable Energy Reviews, pretigiosa revista científica (1), donde los investigadores Juanicó (a) Luis E., Di Lalla Nicolás (a)*, González (b) Alejandro D. explican cómo se desarrolla un modelo físico completo (termohidráulico y termosolar) con el cual se puede analizar en detalle el diseño de colectores solares plásticos basados en una larga manguera enrollable y simplemente apoyados sobre el techo de la vivienda. La simplicidad del modelo opera bajo recirculación termosifónica con un tanque superior aislado térmicamente.
Esta configuración (generalizada en colectores solares tradicionales y/o de bajo costo) implica dos grandes desafíos de diseño: su altísima resistencia hidráulica (que minimiza el caudal de recirculación y por ende, su efectividad en transportar la energía solar captada hacia el acumulador) y su bajo ángulo de incidencia solar (que reduce la propia captación). Debido a ello, el tipo de colectores estudiado (largamente experimentado por entusiastas solares) ha sido tradicionalmente soslayado por los científicos y ha sido rotulado como un “diseño fallido”.
Los investigadores han analizado en detalle, utilizando su modelo físico completo, los comportamientos termohidráulicos y termosolares (fuertemente acoplados) que definen la eficiencia de todo colector solar bajo recirculación termosifónica. Optimizando estos fenómenos por medio de un análisis de sensibilidad de los parámetros del colector, y han logrado que éste mejore superlativamente su desempeño.
En su estudio han estudiado en detalle los parámetros: diámetro y longitud de la larga manguera, altura y volumen del tanque, número y tipo de cubiertas transparentes, ángulo de inclinación del techo y condiciones climáticas de la locación elegida; descubriendo que el colector de manguera de polietileno de baja densidad (38 mm diámetro y 100m largo) puede proveer diariamente 150 litros de agua caliente de uso sanitario (45°C) instalado en techos de 20° o más de inclinación, instalado en climas tropicales y templados, mientras que en techos horizontales (condición más exigente) lo logra empleando un mayor diámetro (50 mm). Otras potenciales configuraciones fueron estudiadas y desechadas por empeorar su rendimiento total a pesar de mejorar un cierto aspecto, demostrando la importancia de englobar todos los fenómenos involucrados.
Estas conclusiones, discutidas en detalle, son también válidas para colectores termosifónicos en general (incluso comerciales), en los cuales se suele omitir la importancia de los parámetros termohidráulicos del colector, como por ejemplo la altura a la cual se instala el tanque o su volumen, en el desempeño del colector. Es más, se suele olvidar en la literatura científica que el estudio de un colector termosifónico no está completo si no se incluye como parte inherente del mismo su circuito de recirculación, y por tanto la eficiencia de aquel depende de éste. De ello, se infiere que otros diseños de colectores termosifónicos podrían mejorarse si se considerase este nuevo enfoque, planteado por los investigadores.
Para ver el artículo visitar Renewable and Sustainable Energy Reviews, Volume 73, June 2017, Pages 187–195. Link: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1364032117301363
1.El journal es el de mas alto impacto en energías renovables (7.8 en 5-year impact factor y 3.12 SJR de Scimago).
a CONICET and Bariloche Atomic Center, (8400) Bariloche, Rio Negro, Argentina
b Instituto Andino-Patagónico de Tecnologías Biológicas y Geoambientales (IPATEC), CONICET y Universidad Nacional del Comahue, 8400 Bariloche, RN, Argentina
