Estudio comparativo de la eficiencia de colectores solares de placa plana rectangular y triangular mediante el método de elementos finitos

Comparative study of the efficiency of rectangular and triangular flat plate solar collectors through finite element method

Publicado 2024-01-17


https://doi.org/10.37116/revistaenergia.v20.n2.2024.593
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Número
Vol. 20 Núm. 2 (2024): Revista Técnica "energía", Edición No. 20, ISSUE II
Sección
EFICIENCIA ENERGÉTICA
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Estudio comparativo de la eficiencia de colectores solares de placa plana rectangular y triangular mediante el método de elementos finitos. (2024). Revista Técnica "energía", 20(2), PP. 81-89. https://doi.org/10.37116/revistaenergia.v20.n2.2024.593
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Estudio comparativo de la eficiencia de colectores solares de placa plana rectangular y triangular mediante el método de elementos finitos. (2024). Revista Técnica "energía", 20(2), PP. 81-89. https://doi.org/10.37116/revistaenergia.v20.n2.2024.593

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Isaac Simbaña
Instituto Tecnológico Sucre
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https://orcid.org/0000-0002-3324-3071 ORCID
William Quitiaquez
Universidad Politécnica Salesiana
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Patricio Cabezas
Universidad Politécnica Salesiana
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Patricio Quitiaquez
Universidad Politécnica Salesiana
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En esta investigación, se comparó la eficiencia de un colector solar de placa plana con geometría triangular y cuadrada, mediante el método de elementos finitos (FEM, por sus siglas en inglés). El diseño de las geometrías y los parámetros utilizados para la simulación se obtuvieron de publicaciones previas. Se utilizó el software SolidWorks para el modelado de los dos colectores, mientras que el módulo Fluent del software ANSYS fue utilizado para la simulación por el método FEM. Para los colectores se utilizó una tubería de 7 mm de diámetro interno, con un espesor de placa de 11 mm y el material definido fue aluminio. Se consideró temperatura ambiente de 20 °C, con una radiación solar de 1000 W·m-2 y superficies de transferencia de calor 61 250 y 122 500 mm2 para el colector triangular y cuadrado, respectivamente. La calidad del mallado fue excelente, obteniendo skewness de 0.2486, con lo que se obtuvo eficiencias de 62 y 39 % y temperaturas máximas de 27 y 25,5 °C para el colector triangular y cuadrado, respectivamente. Debido a que las geometrías actúan como aletas, las temperaturas son más altas en las esquinas y por esto no es posible alcanzar mayor eficiencia.

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