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Calentadores



distintas: Laminas preformadas con dimensiones
específicas, Spray expandible y Químicos basicos para
ser mezclados. Esta última opción es la mas económica y
es la que se utiliza en este trabajo, las características
promedio del poliuretano son: Densidad 70 kg/m3 y
Conductividad térmica 0.026 W/m K.
El espesor que se utilizara en la parte inferior del colector
es de 4 cm, mientras que el espesor en los laterales sera
de 2 cm. Estos dos valores se han obtenido teniendo en
cuenta las dimensiones de la caja y las necesidades a
cubrir.
El material que constituira la cubierta del colector es
vidrio plano claro, ya que presenta buenas propiedades de
resistencia a la degradación, una transmitancia aceptable


y facilidad de manejo y adquisición. Tomando en cuenta
las recomendaciones dadas por Orozco [11], de acuerdo
con la temperatura esperada del agua, sólo se requiere de
una cubierta, la cual tendra un espesor de 4 mm, esta
escogencia del espesor se hace arbitrariamente,
basandose en los distintos ejemplos encontrados en el
mercado, igualmente la distancia entre la placa de
absorción y la cubierta, se estableció tomando encuenta
las recomendaciones de Orozco [11] y Hurtado [3], que
sera de 2.5 cm.
Para los sellos, el material seleccionado es una masilla
elastica sellante y adhesiva, de un componente con base
en poliuretano, que en el mercado se encuentra con el
nombre de Sikaflex-1a, el cual cumple con todos los
requerimientos mencionados en el numeral 2 y tiene un
bajo costo.
La placa de absorción y conductos de circulación del
agua, son la parte mas importante del colector, por tanto
no sólo se debe seleccionar el material, sino también la
configuración que van a tener los conductos, con el fin de
buscar una mayor eficiencia. Se seleccionara el aluminio
debido a su buena conductividad térmica y su bajo costo.

El espesor que se utilizara para la placa sera de acuerdo
con lo recomendado por la NTC 4368, 0 mm, y el tipo
de aleación es AA 8112 H-14. El acabado que se dara a
la placa es pintura negra mate, para obtener así una mejor
absortancia.

La configuración de los conductos seleccionada es la


conocida como tipo “sandwich”. En este tipo de
configuración, el agua se mueve entre dos placas de
aluminio, separadas mediante platinas delmismo
material, las cuales de acuerdo a la literatura, deben tener
un espesor entre 3 y 5 mm. La selección de este tipo de
configuración se basa en que de esta forma es mayor el
area de contacto del agua con la placa de absorción
reflejandose esto en una mayor y mas eficiente
transferencia de calor de la placa al fluido. El sistema de
circulación del agua sera de tubos colectores, los cuales
se uniran al “sandwich” creado con las laminas y las
platinas. Otro factor importante a definir es la distancia
entre los centros de los canales creados por las platinas,
el cual, de acuerdo con Orozco [11], debe ser
aproximadamente de 15 cm. La figura 2, muestra una
disposición de un colector tipo “Sandwich”.
Figura 2. Disposición típica de un colector tipo “Sandwich”
Diseño Matematico del Colector
Para obtener valores promedio de los parametros de
funcionamiento del colector solar, se seguira la
metodología descrita por Manrique [7], la cual se puede
resumir en los siguientes pasos:
1. Suponer una temperatura promedio de la placa de
absorción.( Tp )
2. Calcular el coeficiente global de transferencia de
calor (UL
3. Evaluarel factor de eficiencia del colector F´ para
la configuración geométrica.
4. Determinar el factor de remoción de calor FR ó la
temperatura del fluido a la salida (Tfs).
5. Calcular el calor útil (Qu) en el colector y la
eficiencia del mismo (?)
6. Verificar el valor de la temperatura de la placa
(Tp )
7. Repetir los pasos anteriores hasta que la
temperatura supuesta y calculada sean iguales.
En los colectores solares, la superficie de la placa que no
se encuentra en directo contacto con el agua, actúa como
una superficie extendida (aleta), la cual transfiere calor
hacia el fluido, pero igualmente se producen pérdidas por
ella, el factor de eficiencia (F´) pretende evaluar la
eficiencia de la transferencia de calor desde toda la
superficie hacia el fluido, y depende únicamente de la
configuración geométrica y del valor del coeficiente de
pérdidas.
En un colector tipo “sandwich” como es este caso se
puede suponer que es toda la platina la que actúa como
aleta, la determinación de este parametro esta dada por la
siguiente expresión
( ) [ ] ïþ
ïý ü
ïi
ïí ì
+
+ -
¢ =
L i f
L
U D W D F Dh
W
F U
p
1 1
1 (







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