Trabajo de Monografía del curso: Fundamentos de Energía Solar Térmica. Año 2010

Ensayo de dos colectores solares y análisis del banco de ensayos Norma aplicada: UNIT-ISO 9806-1:1994 Métodos de ensayo para colectores solares. Parte 1: Desempeño térmico de colectores con vidrio de calentamiento de líquido considerando caída de presión

Ignacio Texeira Martín Scarone

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INDICE 1. Introducción .............................................................................................................. 3 2. Objetivos de la monografía ....................................................................................... 3 3. Generalidades de la Norma UNIT-ISO 9806-1:1994 ................................................. 3 3.1. Montaje y ubicación del colector..................................................................... 3 3.2. Instrumentación .............................................................................................. 4 3.3. Instalación del ensayo ..................................................................................... 6 3.4. Ensayo de eficiencia en estado estacionario en el exterior ............................... 7 4. Informe de ensayo del colector de bajo costo............................................................. 9 4.1. Descripción del Colector ................................................................................. 9 4.2. Eficiencia Instantánea ................................................................................... 11 5. Análisis de mejoras al colector de bajo costo ........................................................... 22 5.1. Colectores de bajo costo ............................................................................... 22 5.2. Problemas detectados en el colector .............................................................. 22 5.3. Posibles mejoras ........................................................................................... 22 6. Informe de ensayo de un colector comercial ............................................................ 24 6.1. Descripción del Colector Comercial .............................................................. 24 6.2. Eficiencia Instantánea ................................................................................... 26 7. Comparación del colector comercial con el de bajo costo. ....................................... 33 8. Análisis del Banco de Ensayos y propuestas de mejora para cumplir la norma ........ 33 8.1. Regulación de caudal .................................................................................... 33 8.2. Estabilidad de la temperatura ........................................................................ 34 8.3. Irradiación solar difusa ................................................................................. 34 8.4. Velocidad del viento ..................................................................................... 35 8.5. Colector móvil para orientarlo al sol ............................................................. 35 8.6. Medición de caída de presión ........................................................................ 35 8.7. Modificadores de ángulo de incidencia ......................................................... 35 9. Estimación de incertidumbres en las medidas de eficiencia ..................................... 36 10. Conclusiones ......................................................................................................... 38 11. Referencias ........................................................................................................... 38

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1. Introducción El ensayo térmico de los colectores solares fue realizado bajo la norma UNIT-ISO 9806-

1:1994 . Métodos de ensayo para colectores solares. Parte 1: Desempeño térmico de colectores con vidrio de calentamiento de líquido considerando caída de presión Esta norma describe la metodología para realizar los ensayos en el exterior bajo irradiancia solar natural y en interior bajo irradiancia solar simulada. Los ensayos realizados en este informe fueron realizados en el exterior. En el capítulo 3 de este informe se explicarán únicamente los ensayos en el exterior.

2. Objetivos de la monografía •

Estudiar la norma UNIT-ISO 9806-1:1994 (Métodos de ensayo para colectores solares. Parte 1: Desempeño térmico de colectores con vidrio de calentamiento de líquido considerando caída de presión)

•

Realizar el ensayo a un colector de bajo costo, experimental.

•

Proponer posibles mejoras al colector experimental de bajo costo

•

Realizar el ensayo a un colector comercial y comparar la eficiencia con el de bajo costo.

•

Analizar el Banco de Ensayos y especificar los distintos tipos de apartamientos con la norma.

•

Proponer posibles mejoras al banco de ensayos para que cumpla la norma.

•

Estimar incertidumbres en la eficiencia, basados en los errores de los instrumentos del banco de ensayos.

3. Generalidades de la Norma UNIT-ISO 9806-1:1994 La norma establece los métodos de ensayo y procedimientos de cálculo para determinar el desempeño térmico en estado estacionario o cuasi estacionario de los colectores solares. La norma es aplicable únicamente a colectores solares con vidrio. No se podrá aplicar a los colectores donde el tanque es parte integral del sistema colector.

3.1. Montaje y ubicación del colector Se debe ensayar el tamaño completo de los módulos colectores, debido a que las pérdidas en los bordes de los colectores pequeños puede reducir significativamente su desempeño total.

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La estructura de montaje: • No debe obstruir la abertura del colector, y no debe afectar significativamente el aislamiento posterior o lateral. • Debe permitir pasar el aire libremente por delante y por detrás • Tal que su borde inferior este a no menos de 0,5 m del suelo • Para los casos que se ensaye en techos de edificio, se ubicará a más de 2 m del borde del techo para evitar corrientes de aire caliente.

El ángulo de inclinación del colector será de: Latitud +/- 5° pero no menor de 30°. La orientación podrá ser fija de cara al ecuador o variable siguiendo al sol en acimut de forma manual o automática. La ubicación de la instalación será tal, que ninguna sombra de sobre el colector en el ensayo. La irradiancia solar difusa se asume isotrópica. Para minimizar errores de esta aproximación, el sistema se ubicará de forma tal que: • ninguna radiación solar significativa refleje hacia el • no haya ninguna obstrucción significativa en el campo de vista. Las obstrucciones al campo de vista tendrán que ser menores al 5% y es particularmente importante evitar edificaciones que comprendan un ángulo mayor a 15% con la horizontal en el frente de los colectores. Las superficies a evitar serán las de vidrio, metal o agua. Para la ubicación del sistema también se tendrá en cuenta que no exista en el campo de vista ningún elemento con temperaturas altas para evitar la irradiancia térmica (ej: chimeneas, escapes de vapor caliente, etc) La velocidad media del viento, paralela a la abertura del colector, debería estar entre 2 y 4 m/s. Cuando sea necesario, se deben usar generadores de viento artificiales.

3.2. Instrumentación Medición de radiación solar: Piranómetro clase I para medir la radiación de onda corta tanto desde el sol como desde el cielo. Se debe montar coplanar al colector y en la mitad de la altura del colector. Debe permitirse su equilibrio, durante al menos 30 min antes de comenzar a tomar datos. Se debe instalar un dispositivo para medir el ángulo de incidencia de radiación solar directa. Medición de radiación térmica: Puede ser medida con un pirgeómetro, pero no es considerada en este ensayo.

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Mediciones de temperaturas: Temperatura del agua: se debe medir con una exactitud de +/- 0,1 °C Los sensores deben colocarse a menos de 200 mm del colector y bien aislados. Antes del transductor debe haber una curva en la cañería para mezclar el fluido. Evitar estancamiento de aire en el sensor. Temperatura del aire: se debe medir con una exactitud de +/- 0,5 °C La ubicación del termómetro será: en un resguardo blanco, bien ventilado y protegido de la radiación solar directa. A media altura del colector, pero al menos 1 metro sobre el suelo y a no más de 10 m de este. Mediciones de caudal: Se debe medir el caudal másico del líquido que circula por el colector con una exactitud +/- 1 %. Puede medirse en forma directa o a partir de mediciones del caudal volumétrico y temperatura. Velocidad del viento Se debe medir la velocidad del viento circundante sobre la superficie frontal del colector con una exactitud +/- 0,5 m/s. La medición se realizará cerca del colector y a media altura de éste. Dado que en los ensayos en el exterior hay rachas de viento, se tomarán valores promedio. Cuando las velocidades promedio del lugar de ensayo sean menores a 3 m/s, se deben usar generadores de viento artificiales y las mediciones se realizarán con las especificaciones del ensayo interior. Mediciones de presión La caída de presión del fluido de transferencia de calor a través del colectro, se debe medir con una exactitud de +/- 3,5 kPa. Tiempo transcurrido El tiempo transcurrido se debe medir con una exactitud de +/- 0,2% Instrumentación / Registro de datos La división más pequeña de la escala del instrumento no podrá ser mayor a 2 veces la exactitud especificada. Los integradores electrónicos deben tener una exactitud < o = de +/-1% del valor medido. Los registradores análogos y digitales: exactitud mayor o igual de 0,5% de la lectura de la escala completa y tener una constante de tiempo de 1s o menor. La mayor indicación de la señal debe estar entre 50% Y 100% de la escala completa. La impedancia de entrada de los registradores debe ser mayor de 1000 veces la impedancia de los sensores o 10MΩ, cualquiera sea mayor. Área del Colector 5

Se debe medir con una exactitud de +/- 0,1% Capacidad de fluido del colector Se debe medir con una exactitud de +/- 10% Las mediciones se pueden hacer pesando el colector vacio y lleno. O llenando el colector y luego vaciarlo, pesando el fluido que éste contiene. La temperatura del fluido se debería mantener cerca de 20° de la temperatura ambiente.

3.3. Instalación del ensayo

Fluido de transferencia de calor Puede ser agua o un fluido recomendado por el fabricante. La capacidad de calor específico y densidad del fluido usado deben ser conocidos y estar dentro de +/- 1% en el rango de temperaturas del fluido usadas durante los ensayos. El caudal másico del fluido de transferencia de calor debe ser el mismo a través de toda la secuencia de ensayo para la determinación de la curva de eficiencia térmica, la constante de tiempo y los modificadores del ángulo de incidencia para un colector. Tuberías de conducción y accesorios de unión

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Todos los materiales usados en el cicuito deben ser resistentes a la corrosión y apropiados para operaciones a temp. Hasta 95°C. La longitud de la cañería de entrada debe ser corta para reducir los efectos del medio ambiente sobre la temperatura de entrada del fluido. Esta tubería debe aislarse para asegurar una tasa de pérdida de calor menor de 0,2 W/K, y se debe proteger con un revestimiento reflectante. Se debe aislar la cañería entre los sensores y el colector, de forma que la ganancia o pérdida de temperatura sea menor a 0,01 K. Se requieren dispositivos de mezcla, como curvas de tuberías. Se instalará un tubo transparente de longitud corta para observar si hay burbujas. En la salida del colector se debe colocar un separador de aire y una válvula de purga de aire, así como en otros puntos del sistema, donde se pueda acumular aire. Bombas y dispositivos de control de flujo La bomba y el controlador de flujo deben mantener estable el caudal a través del colector dentro de +/- 1%, con cualquier temperatura de entrada elegida dentro del rango de funcionamiento. Regulación de temperatura del fluido de transferencia de calor Es importante que las temperaturas de entrada al colector sean constantes para cualquiera de los rangos de funcionamiento. Los circuitos deben tener 2 etapas de control de temperatura de entrada del fluido. El regulador secundario, no se debería usar para ajustar la temperatura en más de +/- 2K

3.4. Ensayo de eficiencia en estado estacionario en el exterior El fluido de transferencia de calor debe circular desde la parte inferior a la más alta del colector, o según sea recomendado por el fabricante. Acondicionamiento previo • • • • • •

Antes de realizar el ensayo de eficiencia, el colector debe haber pasado el ensayo de calificación La abertura del colector debe estar completamente limpia. Si hay humedad, se debe circular fluido a 80° para secar. Se debe quitar el aire que pueda tener el colector El fluido se debe inspeccionar por aire retenido o partículas, mediante el tubo transparente Piranometro, se debe permitir su equilibrio durante al menos 30 minutos.

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Condiciones de ensayo • • • • • •

Condiciones de cielo limpio La irradiancia solar en el plano del colector debe ser mayor a 650 W/m2. Ángulo de incidencia menor a 30° Velocidad promedio del viento entre 2 y 4 m/s Solo ser tomarán las variaciones de temperatura mayores a 1,5 K A menos que se recomiende de otra forma, el caudal se debe fijar en apróx. 0,02 kg/s por metro cuadrado del área total del colector. Debe ser estable en +/- 1% del valor fijado durante cada período de ensayo, y no debe variar en +/- 10% del valor fijado de un período de ensayo a otro.

Procedimiento de ensayo • • •

Los ensayos se deben realizar para al menos 4 temperaturas de entrada de fluido Una temperatura de entrada de fluido será +/- 3 K de la temperatura ambiente para obtener η0 . Se deben obtener al menos 4 entrada de datos independientes por cada temperatura de entrada de fluido (preferiblemente 2 antes y 2 después del mediodía solar, esto no es necesario si el colector se mueve para seguir el sol). Por tanto se obtendrán 16 puntos en total.

Mediciones • • • • • • • • •

Área total del colector AG, área total del absorbedor AA y el área de la abertura Aa Capacidad del fluido Irradiancia solar total Irradiancia solar difusa (menor de 20% ) Ángulo de incidencia de radiación solar directa (o por cálculo) Velocidad de aire circundante Temperatura del aire circundante Temperaturas del fluido en la entrada y en la salida del colector Caudal del fluido de transferencia de calor

Período de ensayo (estado estacionario) • •

Al menos15 minutos de acondicionamiento previo con la temperatura de entrada a ensayar Período de medición en estado estacionario: de al menos 15 minutos y mayor de 4 veces la relación entre la capacidad térmica del colector y la capacidad del caudal térmico del fluido.

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•

Para garantizar un estado estacionario se deben comparar los valores promedio de períodos sucesivos de 30s con el valor promedio de medición.

Cálculo de la eficiencia • • • •

Energía útil real extraida: Qp= mp Cf ∆T Energía interceptada por el colector referida al área total del colector: AG*G Eficiencia: ηG = Qp / (AG*G) Pueden definirse análogamente para el área del absorbedor.

4. Informe de ensayo del colector de bajo costo 4.1. Descripción del Colector 4.1.1. Colector Tipo: Área Total: Área abertura: Área del absorbedor: Número de cubiertas: Material de las cubiertas: Espesor de las cubiertas: Número de tubos o canales: Diámetro del tubo o dimensiones de los canales

Placa Plana 0.945*2.11 = 2 m2 0.845 * 2.00 = 1.69 m2 0.83 * 1.93 = 1.60 m2 1 Plástico 1 mm 12 ½”

4.1.2. Medio de transferencia de calor Tipo:

Agua 4.1.3. Absorbedor

Material: Tratamiento superficial: Tipo de construcción: Contenido de fluido: Peso vacio:

Plastiducto Pintura Negra Artesanal 3 litros de agua 6.1 kg

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Dimensiones:

0.83 * 1.93

4.1.4. Aislante y funda térmica Espesor del aislante: Material aislante: Masa total del colector sin fluido: Dimensiones totales:

Espuma 0.04m y OSB 0.01 m Espuma y OSB 50 kg 0.945*2.11*0.16

4.1.5. Limitaciones Temperatura máxima de func.:: Presión máxima: Otras limitaciones:

40 °C 10 Kg/cm2 No

4.1.6. Foto del colector

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4.1.7. Comentarios sobre el diseño del colector

La caja está construida con OSB (1 cm) y Espuma plas (4cm) Los caños son de plastiducto (Polietileno 3 lineas) La superficie absorbedora son las cajas de tetra brick pintadas de negro sobre el cartón y colocadas de modo que la parte metálica quede en contacto con los tubos. Tiene un nylon como superficie de cobertura.

4.2. Eficiencia Instantánea

4.2.1. Método Condiciones estado estacionario en exterior:

SI

4.2.2. Diagrama esquemático del circuito de ensayo

4.2.3. Resultado de ensayo, datos medidos y derivados Latitud:

-35º 11

Longitud: Inclinación del colector: Tiempo local a mediodía solar:

-56 30º 12:40 (http://solardat.uoregon.edu)

Tabla 1 Resultado de ensayo, datos medidos Fecha aammdd 100927 100927 100927 100927 100927 100927 100927

LT inicio h-min 12:10:30 12:25:00 12:54:58 13:07:03 13:39:54 13:45:42 14:02:08

LT final h-min 12:24:31 12:28:23 13:06:34 13:21:32 13:44:15 13:57:47 14:09:23

Gd/G

G W/m2 1006 1040 996 976 958 920 932

%

EL W/m2

ta ºC 18,6 18,6 18,6 18,1 18,1 18,1 18,1

u m/s 1 - 2,5 1 - 2,5 2 - 3,5 1 - 3,5 1 - 3,5 1 - 3,5 1 - 3,5

tin

te - tin

ºC 18,8 18,8 31,6 31,9 42,4 42,4 42,5

K 3,3 3,3 2,7 2,8 2,0 1,9 1,9

m. kg/s 0,0435 0,0437 0,0436 0,0421 0,0434 0,0423 0,0423

Tabla 2 Resultado de ensayo, datos derivados Fecha aammdd 100927 100927 100927 100927 100927 100927 100927

LT inicio h-min 12:10:30 12:25:00 12:54:58 13:07:03 13:39:54 13:45:42 14:02:08

LT final h-min 12:24:31 12:28:23 13:06:34 13:21:32 13:44:15 13:57:47 14:09:23

tm

Cf

ºC 20,4 20,4 32,9 33,3 43,4 43,3 43,4

KJ/(kgK) 4,183 4,183 4,178 4,178 4,18 4,18 4,18

Q. W 597 607 495 483 356 331 327

(tm - ta)/G (tin - ta)/G m2K/W 0,00178 0,00175 0,01440 0,01557 0,02636 0,02744 0,02715

m2K/W 0,00015 0,00015 0,01303 0,01416 0,02533 0,02643 0,02616

ηG

ηA

29,7% 29,2% 24,9% 24,8% 18,6% 18,0% 17,6%

37,1% 36,5% 31,1% 31,0% 23,2% 22,5% 22,0%

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4.2.4. Curva de eficiencia instantánea basada en el área total y temperatura promedio del fluido de transferencia de calor.


Ajuste lineal de datos

La eficiencia instantánea está definida por: ηGT = Qp / (AG*G) Área del colector usada para la curva: 2 m2 Caudal de fluido usado para los ensayos: 0.043 kg/s Área del absorbedor: 1.60 m2

ηGT Lineal 100,0% 90,0% 80,0% 70,0% 60,0% 50,0%

ηG

40,0%

Lineal (ηG)

30,0% 20,0%

y = -4,5634x + 0,3068

10,0% 0,0% 0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

Ajuste lineal de datos: ηGT = ηOGT - UGT*(tm-ta)/G ηOGT = 0,3068 UGT = 4,5634 W/(m2K)

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Ajuste de segundo grado de datos

La eficiencia instantánea está definida por: ηGT = Qp / (AG*G) Área del colector usada para la curva: 2 m2 Caudal de fluido usado para los ensayos: 0.043 kg/s Área del absorbedor: 1.60 m2

ηGT 2° Grado 100,0% 90,0% 80,0% 70,0% 60,0% 50,0%

ηG

40,0%

Polinómica (ηG)

30,0% 20,0%

y = -85,851x2 - 2,0448x + 0,2981

10,0% 0,0% 0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

Ajuste de segundo grado de datos: ηGT = ηOGT - a1GT (tm-ta)/G – a2GT*G [(tm-ta)/G]2 ηOGT = 0,2981 a1GT = 2,0448 W/(m2K) a2GT = 85,851 W/(m2K2)

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4.2.5. Curva de eficiencia instantánea basada en el área total y temperatura de entrada del colector.


Ajuste lineal de datos

La eficiencia instantánea está definida por: ηG = Qp / (AG*G) Área del colector usada para la curva: 2 m2 Caudal de fluido usado para los ensayos: 0.043 kg/s Área del absorbedor: 1.60 m2

ηG Lineal 100,0% 90,0% 80,0% 70,0% 60,0% 50,0%

ηG

40,0%

Lineal (ηG)

30,0% 20,0%

y = -4,4584x + 0,2994

10,0% 0,0% 0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

Ajuste lineal de datos: ηG = ηOG - UG*(tin-ta)/G FR(τα) = ηOG = 0,2994 FRUL= UG = 4,4584 W/(m2K)

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4.2.4.1 Ajuste de segundo grado de datos

La eficiencia instantánea está definida por: ηG = Qp / (AG*G) Área del colector usada para la curva: 2 m2 Caudal de fluido usado para los ensayos: 0.043 kg/s Área del absorbedor: 1.60 m2

ηG 2° Grado 100,0% 90,0% 80,0% 70,0% 60,0% 50,0%

ηG

40,0%

Polinómica (ηG)

30,0% 20,0%

y = -79,501x2 - 2,3314x + 0,2945

10,0% 0,0% 0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

Ajuste de segundo grado de datos: ηG = ηOG - a1G (tin-ta)/G – a2G*G [(tin-ta)/G]2 ηOG = 0,2945 a1G = 2,3314 W/(m2K) a2G = 79,501 W/(m2K2)

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4.2.6. Curva de eficiencia instantánea basada en el área del absorbedor y temperatura promedio del fluido de transferencia de calor.


Ajuste lineal de datos

La eficiencia instantánea está definida por: ηAT = Qp / (AA*G) Área del colector usada para la curva: 1.60 m2 Caudal de fluido usado para los ensayos: 0.043 kg/s Área del absorbedor: 1.60 m2

ηAT Lineal 100,0% 90,0% 80,0% 70,0% 60,0% 50,0%

ηA

40,0%

Lineal (ηA)

30,0% y = -5,7043x + 0,3836

20,0% 10,0% 0,0% 0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

Ajuste lineal de datos: ηAT = ηOAT - UAT*(tm-ta)/G ηOAT = 0,3836 UAT = 5,7043 W/(m2K)

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4.2.6.1 Ajuste de segundo grado de datos

La eficiencia instantánea está definida por: ηAT = Qp / (AA*G) Área del colector usada para la curva: 1.60 m2 Caudal de fluido usado para los ensayos: 0.043 kg/s Área del absorbedor: 1.60 m2

ηAT 2° Grado 100,0% 90,0% 80,0% 70,0% 60,0% 50,0%

ηA

40,0%

Polinómica (ηA)

30,0% y = -107,31x2 - 2,5559x + 0,3726

20,0% 10,0% 0,0% 0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

Ajuste de segundo grado de datos: ηAT = ηOAT - a1AT (tm-ta)/G – a2AT*G [(tm-ta)/G]2 ηOAT = 0,3726 a1AT = 2,5559 W/(m2K) a2AT = 107,31 W/(m2K2)

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4.2.7. Curva de eficiencia instantánea basada en el área del absorbedor y temperatura de entrada del colector.


Ajuste lineal de datos

La eficiencia instantánea está definida por: ηA = Qp / (AA*G) Área del colector usada para la curva: 1.60 m2 Caudal de fluido usado para los ensayos: 0.043 kg/s Área del absorbedor: 1.60 m2

ηA Lineal 100,0% 90,0% 80,0% 70,0% 60,0% 50,0%

ηA

40,0%

Lineal (ηA)

30,0% y = -5,5729x + 0,3742

20,0% 10,0% 0,0% 0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

Ajuste lineal de datos: ηA = ηOA - UA*(tin-ta)/G ηOA = 0,3742 UA = 5,5729 W/(m2K)

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4.2.7.2 Ajuste de segundo grado de datos

La eficiencia instantánea está definida por: ηA = Qp / (AA*G) Área del colector usada para la curva: 1.60 m2 Caudal de fluido usado para los ensayos: 0.043 kg/s Área del absorbedor: 1.60 m2

ηA 2° Grado 100,0% 90,0% 80,0% 70,0% 60,0% 50,0%

ηA

40,0%

Polinómica (ηA)

30,0% y = -99,376x2 - 2,9142x + 0,3682

20,0% 10,0% 0,0% 0

0,005

0,01

0,015

0,02

0,025

0,03

Ajuste de segundo grado de datos: ηA = ηOA - a1A (tin-ta)/G – a2A*G [(tin-ta)/G]2 ηOA = 0,3682 a1A = 2,9142 W/(m2K) a2A = 99,376 W/(m2K2)

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4.2.8. Caída de presión No se calculó

4.2.9. Constante de tiempo No se calculó

4.2.10. Capacidad térmica efectiva Estimación siguiendo recomendaciones de la norma: mf = 3 Kg cpf = 4.18 kj/kgK pf = 1 mf*pf*cpf = 12.5 kj/K ma = 6.1 Kg cpa= 1.5 kj/kgK pa=1 ma*pa*cpa=9.2 kj/K mais= 3 kg cpais=1.7 kj/kgK pais = 0.5 mais*pais*cpais= 2.6kj/K C = 24.3 kj/K C/(mpf*cpf )= 2.3 min . Este valor se multiplica por cuatro, obteniendo un valor de 9.2 min (por lo cual se toman periodos de medición en estado estacionario de 15 min)

4.2.11. Modificador del ángulo incidente No se calculó

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5. Análisis de mejoras al colector de bajo costo 5.1. Colectores de bajo costo A la hora de trabajar con un recurso como la energía solar la ingeniería debe adoptar un enfoque que difiere del usual. Normalmente un ingeniero busca un equipo con la mayor eficiencia posible con el fin de obtener una mayor cantidad de energía de un recurso finito, como puede ser un combustible. En el caso de la energía solar tenemos una fuente de energía gratuita, infinita e inagotable, por lo cual el objetivo cambia. Lo que no es gratuito es obtener esa energía, un concepto muy importante en renovables, por lo tanto los ingenieros deben enfocarse en obtener esa energía de la forma más barata posible. Aquí es donde se abre una brecha para los colectores de bajo costo, los cuales tienen eficiencias menores a los comerciales, pero sus costos son mucho menores. Esto es en particular aplicable en el calentamiento de agua domestico, donde una vivienda normal cuenta con una superficie donde colocar colectores lo suficientemente grande como para obtener el agua caliente requerida con colectores de baja eficiencia. A modo de ejemplo podemos decir que las diferencias de costo son tales que puede convenir colocar 2 colectores de baja eficiencia en lugar de uno de alta.

5.2. Problemas detectados en el colector Al analizar el colector y los materiales usados en su construcción, creemos que la razón principal para su mal desempeño es el uso de tetra brick como placa absorbedora. Los constructores del colector manifestaron que la idea de usar tetra brick es que contiene aluminio, el cual es un buen conductor. El problema es que la lámina de aluminio es extremadamente delgada, la cual probablemente produzca una conducción despreciable. El resto del material es cartón, el cual es un aislante y muy mal conductor. La placa absorbedora debe funcionar como aleta, conduciendo el calor que recibe hacia los tubos por donde pasa el agua. Este material claramente no cumple esta función, por el contrario hace de aislante, elevando la temperatura de la zona entre la placa absorbedora y la cubierta, aumentando las perdidas y evitando que el calor llegue al agua.

5.3. Posibles mejoras Detectado el problema pasamos a evaluar diferentes opciones para solucionarlo. Está claro que debe retirarse el tretra brick y se presentan diversas opciones para sustituirlo. La opción que nos pareció más viable es no usar placa absorbedora y cubrir toda la superficie con tubos de plastiducto por los cuales pasa el agua. De este modo evitamos los problemas de contacto que existirían entre la placa absorbedora y los tubos. Esta solución no es utilizada en colectores comerciales pues los tubos son de cobre y su costo se eleva al colocar más tubos, en este caso los tubos son baratos y no habría problema. Como segunda opción se podría colocar una placa absorbedora de chapa de zinc ondulada, colocando los tubos en los canales con el objetivo de obtener un buen contacto. Dado que el espíritu de este colector es que pueda ser construido por 22

recicladores esta placa podría ser construida a partir de las latas de aluminio usadas en refrescos. Las posibilidades de lograr un buen contacto entre el metal y los tubos no son buenas, además los tubos de plástico son malos conductores por lo cual no importa cuán buena sea nuestra placa absorbedora el limitante estará allí. Al analizar estas opciones la primera tiene claras ventajas técnicas, económicas y constructivas. Puede que al estar los tubos directamente expuestos a la radiación solar se vean envejecidos y acorte su vida útil, pero pueden reemplazarse. Queda pendiente el ensayo del colector bajo estas condiciones, con el fin de verificar el razonamiento anterior. Lo cual nos es de mucho interés pues parece haber una tendencia en la sociedad a usar el tetra brick para construir colectores. Esto lo hemos visto manifestado a través de la prensa y nos gustaría tener resultados para poder combatirlo con fundamentos. 5.4. Reunión con los constructores. Los constructores de este colector son estudiantes de ingeniería que trabajaron en este tema en el marco de un proyecto de extensión. El modelo fue tomado de CEUTA (centro uruguayo de tecnologías apropiadas) y en la reunión con los estudiantes participo José Oña representando a dicha organización. Se plantearon los problemas encontrados y las posibles soluciones. Se intercambiaron ideas interesantes que podrían ayudar a reducir los costos y el trabajo en la construcción de estos colectores, mejorando su eficiencia. Se constato que los colectores estaban construidos con el ingreso de agua en ppl de ¾” y los tubos eran de plastiducto de ½”, esto con el fin de garantizar una distribución lo mas pareja posible del fluido por el colector. El uso de estos dos materiales acarrea ciertas complicaciones prácticas por lo cual se recomendó construir todo en plastiducto de ½”. Dado que los caudales son muy bajos y la diferencia de diámetros es pequeña se estima que esta modificación no acarrea inconvenientes apreciables y el fluido se distribuirá de forma adecuada. Para lograr cubrir todo el absorbedor con tubos se planteo la posibilidad de colocar “2 pisos” de tubos alternados dentro del colector, puesto que debido a las uniones T que se utilizan siempre queda un espacio entre tubos usando solo una línea. También se planteo la posibilidad de utilizar otros materiales con mayor resistencia a la temperatura, dado que los plastiductos se deterioran a temperaturas mayores a 40 °C. Quedo planteada la reconstrucción del colector introduciendo estas modificaciones y su posterior ensayo.

23

6. Informe de ensayo de un colector comercial No se pudo realizar el ensayo de eficiencia del colector comercial por falta de tiempo y días despejados. Este ensayo lo intentaremos realizar durante el mes de noviembre para incluirlo en la presentación de finales de Noviembre. De todas formas, se analizaron las curvas brindadas por el fabricante y se realizó una comparación con el colector de bajo costo.

6.1. Descripción del Colector Comercial 6.1.1. Colector Tipo: Área Total: Área abertura: Área del absorbedor: Número de cubiertas: Material de las cubiertas: Espesor de las cubiertas: Número de tubos o canales: Diámetro del tubo o dimensiones de los canales

Placa Plana 1,58 m2 1,47 m2 1,47 m2 1 Vidrio 3 mm 7

6.1.2. Medio de transferencia de calor Tipo:

Agua 6.1.3. Absorbedor

Material: Tratamiento superficial: Tipo de construcción: Contenido de fluido: Peso vacio: Dimensiones:

Aluminio Pintura Negra Reactiva Comercial 6,2 l 14.8 kg Espesor 0,3 mm

6.1.4. Aislante y funda térmica Espesor del aislante: Material aislante: Masa total del colector sin fluido: Dimensiones totales:

10 mm Poliuretano 14.8 kg

6.1.5. Limitaciones Temperatura máxima de func.: Presión máxima: Otras limitaciones:

400 KPa

24

6.1.6. Foto del Colector

6.1.7. Comentarios sobre el diseño del colector La caja externa está construida con aluminio. Los caños son de cobre. La superficie absorbedora es de aluminio de un espesor de 0,3 mm pintada de negro.. Tiene una aislación de 10 mm de poliuretano, excepto en los laterales que no tiene aislación.

25

6.2. Curva de Eficiencia proporcionada por el proveedor

FR(τα) = 0,749 FRUL= 6,074

26

6.3. Ensayo de Efiencia Instantánea

6.3.1. Método Condiciones estado estacionario en exterior:

SI

6.3.2. Resultado de ensayo, datos medidos y derivados Latitud: Longitud: Inclinación del colector:

-35º -56 30º

Tabla 1 Resultado de ensayo, datos medidos Fecha aammdd 101111 101111 101111 101111 101111 101111 101111 101111 101111

LT inicio h-min

LT final h-min

G W/m2

Gd/G %

EL W/m2

ta ºC

u m/s

tin ºC

te - tin K

11:32:53 11:47:53

929

18,8

19,9

4,4

11:48:24 12:04:58 12:05:28 12:20:28

969 996

7%

19,4 19,4

20,0 20,2

4,6 4,8

12:20:58 12:35:28 12:35:58 12:50:58

1019 1036

7% 7%

19,4 19,4

20,2 20,3

5,0 5,1

14:21:58 14:26:58 14:38:58 14:43:58

1028 1003

6% 6%

19,0 19,0

56,8 57,3

3,6 3,4

14:57:58 15:02:58 15:10:58 15:19:28

972 941

7% 7%

19,0 19,0

58,1 58,2

3,2 3,0

m. kg/s 0,032 0,032 0,032 0,032 0,032 0,031 0,030 0,029 0,029

Tabla 2 Resultado de ensayo, datos derivados Fecha aammdd 101111 101111 101111 101111 101111 101111 101111 101111 101111

LT inicio h-min

LT final h-min

11:32:53 11:47:53 11:48:24 12:04:58 12:05:28 12:20:28 12:20:58 12:35:28 12:35:58 12:50:58 14:21:58 14:26:58 14:38:58 14:43:58 14:57:58 15:02:58 15:10:58 15:19:28

tm ºC 22,1 22,3 22,6 22,7 22,8 58,7 59,0 59,7 59,7

Cf KJ/(kgK) 4,182 4,182 4,182 4,182 4,182 4,185 4,185 4,185 4,185

Q. W 588 605 638 667 682 465 426 382 359

(tm - ta)/G m2K/W 0,0036 0,0030 0,0032 0,0032 0,0033 0,0386 0,0399 0,0418 0,0433

(tin - ta)/G m2K/W 0,0012 0,0007 0,0008 0,0008 0,0008 0,0368 0,0382 0,0402 0,0417

ηG

ηA

40,0% 39,5% 40,6% 41,4% 41,7% 28,6% 26,9% 24,9% 24,1%

43,0% 42,5% 43,6% 44,5% 44,8% 30,8% 28,9% 26,7% 25,9%

27

6.3.3. Curva de eficiencia instantánea basada en el área total y temperatura promedio del fluido de transferencia de calor.


Ajuste lineal de datos

La eficiencia instantánea está definida por: ηGT = Qp / (AG*G) Área del colector usada para la curva: 1,58 m2 Caudal de fluido usado para los ensayos: 0,031 kg/s Área del absorbedor: 1.47 m2

ηGT Lineal 100,0% 90,0% 80,0% 70,0% 60,0% 50,0% 40,0% 30,0% 20,0% 10,0% 0,0% 0,0000

ηG Lineal (ηG) y = -3,8825x + 0,4195

0,0100

0,0200

0,0300

0,0400

0,0500

Ajuste lineal de datos: ηGT = ηOGT - UGT*(tm-ta)/G ηOGT = 0,4195 UGT = 3,88 W/(m2K)

28

6.3.4. Curva de eficiencia instantánea basada en el área total y temperatura de entrada del colector.


Ajuste lineal de datos

La eficiencia instantánea está definida por: ηG = Qp / (AG*G) Área del colector usada para la curva: 1,58 m2 Caudal de fluido usado para los ensayos: 0,031 kg/s Área del absorbedor: 1.47 m2

ηG Lineal 100,0% 90,0% 80,0% 70,0% 60,0% 50,0%

ηG

40,0%

Lineal (ηG)

30,0%

y = -3,8091x + 0,4101

20,0% 10,0% 0,0% 0,0000

0,0100

0,0200

0,0300

0,0400

0,0500

Ajuste lineal de datos: ηG = ηOG - UG*(tin-ta)/G FR(τα) = ηOG = 0,4101 FRUL= UG = 3,809 W/(m2K)

29

6.3.5. Curva de eficiencia instantánea basada en el área del absorbedor y temperatura promedio del fluido de transferencia de calor.


Ajuste lineal de datos

La eficiencia instantánea está definida por: ηAT = Qp / (AA*G) Área del colector usada para la curva: 1,58 m2 Caudal de fluido usado para los ensayos: 0,031 kg/s Área del absorbedor: 1.47 m2

ηAT Lineal 100,0% 90,0% 80,0% 70,0% 60,0% 50,0%

ηA

40,0%

Lineal (ηA)

30,0%

y = -4,1731x + 0,4509

20,0% 10,0% 0,0% 0,0000

0,0100

0,0200

0,0300

0,0400

0,0500

Ajuste lineal de datos: ηAT = ηOAT - UAT*(tm-ta)/G ηOAT = 0,4509 UAT = 4,173 W/(m2K)

30

6.3.6. Curva de eficiencia instantánea basada en el área del absorbedor y temperatura de entrada del colector.


Ajuste lineal de datos

La eficiencia instantánea está definida por: ηA = Qp / (AA*G) Área del colector usada para la curva: 1,58 m2 Caudal de fluido usado para los ensayos: 0,031 kg/s Área del absorbedor: 1.47 m2

ηA Lineal 100,0% 90,0% 80,0% 70,0% 60,0% 50,0%

ηA

40,0%

Lineal (ηA)

30,0%

y = -4,0942x + 0,4408

20,0% 10,0% 0,0% 0,0000

0,0100

0,0200

0,0300

0,0400

0,0500

Ajuste lineal de datos: ηA = ηOA - UA*(tin-ta)/G ηOA = 0,4408 UA =

4,094 W/(m2K)

31

6.4. Comentarios sobre el ensayo del colector comercial La eficiencia resultante de los ensayos (capítulo 6.3) es baja dado que el colector tenía humedad interna, la cual no se pudo quitar haciendo circular agua a 80°. Una semana después del ensayo mostrado en el capítulo 6.3 se ensayo nuevamente y se obtuvo un rendimiento mejor. Entendemos que este hecho está asociado a que en esa semana disminuyo en parte la humedad interna. Se adjuntan tablas y una gráfica del ensayo realizado una semana después. Tabla 1 Resultado de ensayo, datos medidos Fecha aammdd 101119 101119 101119

LT inicio h-min

LT final h-min

G W/m2

Gd/G %

EL W/m2

ta ºC

u m/s

tin ºC

te - tin K

11:20:04 11:30:04 11:56:05 12:06:04

811 868

27,9 28,7

32,9 32,5

4,2 4,8

12:06:34 12:16:34

885

28,7

32,5

5,1

m. kg/s 0,032 0,032 0,032

Tabla 2 Resultado de ensayo, datos derivados Fecha aammdd 101119 101119 101119

LT inicio h-min

LT final h-min

11:20:04 11:30:04 11:56:05 12:06:04 12:06:34 12:16:34

tm ºC 35,0 34,9 35,1

Cf KJ/(kgK) 4,178 4,178 4,178

Q. W 569 645 674

(tm - ta)/G m2K/W 0,0088 0,0072 0,0072

(tin - ta)/G m2K/W 0,0062 0,0044 0,0043

ηG

ηA

44,4% 47,1% 48,2%

47,7% 50,6% 51,8%

Curva de eficiencia instantánea basada en el área total y temperatura de entrada del colector, ajuste lineal de datos

ηG Lineal 100,0% 90,0% 80,0% 70,0% 60,0% 50,0% 40,0% 30,0% 20,0% 10,0% 0,0% 0,0000

ηG

y = -18,096x + 0,5553

Lineal (ηG)

0,0020

0,0040

0,0060

0,0080

Ajuste lineal de datos: ηG = ηOG - UG*(tin-ta)/G FR(τα) = ηOG = 0,5553 FRUL= UG = 18,09 W/(m2K)

32

7. Comparación del colector comercial con el de bajo costo. Colector de bajo costo: FR(τα) = 0,2994

FRUL= 4,4584 W/(m2K)

Colector comercial: FR(τα) = 0,749 FRUL= 6,074 W/(m2K) Se puede ver que el factor FR(τα) del colector de bajo costo es malo en comparación con el colector comercial, este factor muestra la capacidad de la placa absorbedora de recibir la radiación y transmitirla al fluido. Sin embargo, el factor FRUL es mejor en el colector de bajo costo, este factor está relacionado con las pérdidas de calor del colector. Por lo tanto en el influyen el nivel de aislación y el tipo de tratamiento de la superficie absorbedora. Este resultado no es sorpresivo dado que el colector comercial tiene una aislación mínima y el colector de bajo costo está razonablemente aislado.

8. Análisis del Banco de Ensayos y propuestas de mejora para cumplir la norma El banco de ensayos está construido de acuerdo a la norma UNIT-ISO 9806-1:1994 (Métodos de ensayo para colectores solares. Parte 1: Desempeño térmico de colectores con vidrio de calentamiento de líquido considerando caída de presión). El mismo funciono de acuerdo a lo esperado, de todos modos presenta algunos problemas y desviaciones de la norma que serán analizadas.

8.1. Regulación de caudal En la primera prueba se encontraron problemas de estabilidad del caudal, al analizar diferentes puntos de operación se detecto que el problema era causado por la válvula de control la cual operaba en un punto muy cerrado e inestable, susceptible a dilataciones por los cambios de temperatura. Este problema fue solucionado cambiando la válvula por una de menor diámetro y mayor calidad. En las siguientes pruebas el caudal se mantuvo estable por lo cual la solución fue exitosa. Caudalímetro Una de las principales carencias del banco es no disponer de un caudalímetro con el cual se pueda visualizar instantáneamente el caudal, a pesar de que se tomaron precauciones para mantener el caudal estable sería necesario poder verificar esto. Para medir el caudal se contaba con una derivación y un tanque graduado, dicho tanque presentaba poca precisión pues es de gran diámetro. Se cambio dicho tanque por uno de menor diámetro el cual presenta una precisión considerablemente mayor. Las medidas de caudal fueron tomadas de forma aislada para algunos momentos del ensayo.

33

Cuando esté el caudalimetro, se podrá tomar las medidas de caudal vía adquisidor de datos de forma de poder realizar promedios.

8.2. Estabilidad de la temperatura La estabilidad de la temperatura del agua a la entrada al colector es un punto fundamental a la hora de ensayar. Trabajando a temperatura ambiente no se presentaron problemas. Pero se presento cierta fluctuación cuando trabajamos a mayores temperaturas, para lo cual se detectaron dos posibles causas. Una de las causas podría ser la aislación de la cañería que conecta el calentador de agua con el colector, debido a la distancia que existe entre el calentador y el colector esta cañería tiene un coeficiente de pérdida de calor bastante mayor al recomendado por la norma, esto podría causar variaciones en la temperatura del agua debido a las ráfagas de viento y a la incidencia del sol sobre las mismas. Este factor puede ser solucionado mejorando la aislación de las cañerías con el fin de acercarnos a la recomendación de la norma. La norma recomienda una tasa de pérdida de calor menor de 0,2 W/K. El banco de ensayos actualmente tiene una tasa de pérdida aproximada de 1,6W/K. La otra causa puede ser inherente al funcionamiento del calentador, podrían existir pequeñas variaciones en la alimentación de gas o en el aire que circula por este debido a las ráfagas de viento. Como un primer acercamiento se podría intentar cubrir más el calentador con el fin de guiar mejor el aire y evitar la influencia de ráfagas. La otra opción sería calentar el agua previo a su uso y no en forma instantánea. Para esto debería mejorarse la aislación del tanque, el cual tiene actualmente 2 cm de espuma fonpex y debería llevarse a unos 7 cm. Luego debería instalarse otra bomba con una cañería que permita recircular el agua entre el tanque y el calentador y a su vez mezclar el agua del tanque para evitar la estratificación. Dado que esta solución tiene altos costos se espera analizar mejor la situación y aplicar las soluciones más económicas, dejando la misma como última instancia en caso de no poder controlar las fluctuaciones. Otra opción es la que sugiere la norma, incluir un regulador secundario de temperatura.

8.3. Irradiación solar difusa El Banco de ensayos no cumple con lo que menciona la norma respecto a la minimización de errores en para el supuesto de radiación difusa isotrópica. Hay obstrucciones en el campo de vista mayores al 5% y edificaciones con ángulos mayores al 15% con la horizontal en el frente de los colectores. La solución para esto sería ubicar el banco de ensayos en otro sitio. Si el modificador del ángulo incidente de un colector no puede ser determinado con confianza, entonces el colector no se debe ensayar con radiación difusa mayor a 20 %. Se esta implementando el uso de la banda de sombra con el piranometro CM3 para la medición de radiación difusa durante los ensayos.

34

8.4.

Velocidad del viento

En los ensayos que hemos realizado las velocidades del viento medidas son en general menores a los parámetros solicitados por la norma de entre 2 y 4 m/s. Pero estas medidas fueron realizadas con un anemómetro unidireccional, queda pendiente la realización de estas medidas con un anemómetro de cazoleta del cual se dispone y se esta tramitando su calibración. Si luego de hacer estas medidas se verifica que usualmente nos encontramos fuera del rango se podría instalar generadores de viento artificiales. Las medidas de viento fueron tomadas de forma aislada para algunos momentos del ensayo. Para próximos ensayos se incluirán las medidas de viento vía adquisidor de datos de forma de poder realizar promedios. 8.5.

Colector móvil para orientarlo al sol

Si el colector está en una posición fija, se deberán tomar para cada temperatura, 2 medidas antes y 2 medidas después del mediodía solar. Esto implicaría una demora muy grande para realizar el ensayo completo de un colector solar. La norma menciona que si el colector se mueve para orientarlo siempre al sol, se podrían tomar las medidas todas de corrido. Este mecanismo se podría realizar agregándole ruedas a la estructura donde se apoya el colector y que estas puedan girar sobre rieles. De esta forma se podrían realizar los ensayos de una forma más ágil. 8.6.

Medición de caída de presión

En los ensayos realizados no se realizo la medición de caída de presión en los colectores. Esta medida es de interés para diseñadores de sistemas de colectores solares y podría ser incorporada en un futuro.

8.7.

Modificadores de ángulo de incidencia

En la ubicación actual del banco de ensayos no se podrá determinar la curva del modificador de ángulo de incidencia debido a las interferencias de las edificaciones en el campo de vista del colector. Para realizar este ensayo se deberá cambiar el lugar del banco de ensayos. 8.8. Re-ubicación Debido a los problemas mencionados anteriormente se sugiere cambiar la ubicación del banco para poder lograr un ensayo más acorde a la norma. Se sugiere ubicarlo en la azotea de la facultad pues este lugar se encuentra a una altura tal que no se presentan obstrucciones en el campo de vista del colector y la velocidad

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del viento es mayor. De todos modos debería medirse la velocidad del viento para constatar si normalmente se encuentra entre los parámetros deseados. Existe espacio para colocar varios colectores lo cual agilizaría mucho los ensayos. También existe espacio para la construcción de una pieza donde se podrían dejar los equipos conectados, de modo que no deban conectarse y desconectarse en cada ensayo lo cual consume gran cantidad de tiempo. Como inconveniente presenta la dificultad de acceso a este lugar, sobre todo para mover la instalación. Sin embargo existe una terraza unos 2 metros debajo de la azotea por donde se podrían subir los equipos.

9. Estimación de incertidumbres en las medidas de eficiencia Se analizaron los siguientes papers que tratan sobre las incertidumbres de estos ensayos: - Analytic determination of the expanded uncertainty for steady state and quasi dynamic collector tests under outdoor conditions. (Manfred Georg Kratzenberg, Hans Georg Beyer, Sergio Colle) Solar Energy Laboratory, Federal University of Santa Catarina, Department of Mechanical Engineering, Florianópolis, Brazil Department of Electrical Engineering, University of Applied Science Magdeburg, Germany, 2006 - Assessment of uncertainty in solar collector modeling and testing (E.Mathioulakis, K.Voropoulos and V.Belessiotis) Solar and other Energy Systems Laboratory, NCSR, Demokritos, 15310 Ag. Paraskevi,Greece Received 25 November 1998; revised version accepted 19 March 1999 - Uncertainty evaluation of a solar-collector testing system in accordance with ISO 9806-1(Yu-Chu Maxwell Li, Shyi-Min Lu) Department of Mechanical Engineering, Southern Taiwan University of Technology Energy & Resources Laboratories, Industrial Technology Research Institute 36

Received 7 November 2003 El primero es el mas reciente y esta enfocado a la comparación de dos tipos de ensayos, el ensayo en condiciones estacionarias que nosotros realizamos y un ensayo dinámico que se encuentra bajo análisis pues permitiría bajar mucho los tiempos de ensayo. Este paper presenta una complejidad bastante alta y algunos factores no quedan del todo claro por lo que habría que consultar algunas de sus referencias para poderlo aplicar. El segundo es el más alejado en el tiempo y hace una evaluación no solo de la incertidumbre sino que analiza que tan bien se adapta el modelo propuesto por la norma. Para esto se desvía de la norma utilizando mínimos cuadrados ponderados para obtener la curva que mejor aproxime. El último es el más simple y esta mas enfocado al ensayo que se realiza en el banco, de todos modos los otros parecen tener un enfoque más complejo y resultados más confiables. Concluye que la incertidumbre proviene mayormente del proceso de regresión para ajustar la curva de eficiencia y del piranometro. En todos estos papers se hace mención a la norma ISO- GUM (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement), por lo cual para un correcto análisis esta norma debe ser adquirida. El ensayo realizado al colector de bajo costo esta muy fuera de la norma, por lo cual no se tiene suficiente información para aplicar el análisis estadístico que los diferentes papers proponen. Por lo tanto solo haremos un análisis de la incertidumbre tipo B de los instrumentos. Piranometro CMP 6, Clase 1: No linealidad: 1% en 1000 W/m2 αg1 = ± 10 W/m2 Dependencia de la sensibilidad con la temperatura: 4% en 1000 W/m2 αg2 = ±40 W/m2  α 2 g1 u B ( g ) =   3 

  α g22      +   3      

0.5

= ±23.8W / m 2

Los restantes instrumentos cumplen con lo requerido por la norma por lo cual se puede aplicar la siguiente tabla extraída del segundo paper:

37

10. Conclusiones Se realizó el ensayo de un colector de bajo costo y los resultados fueron de acuerdo a lo esperado. Se plantearon posibles mejoras al colector de bajo costo, principalmente relativo a la eliminación de la placa absorbedora. Si bien el Banco de ensayos no cumple con todas las exigencias de la norma, los apartamientos son poco significativos por lo cual éste permite calcular la curva de eficiencia de un colector con vidrio con confiabilidad. En la monografía se plantearon las desviaciones del Banco de Ensayos respecto a la norma y las posibles mejoras tendientes al cumplimiento de la misma, como por ejemplo: Re-ubicación del Banco de Ensayos, Inclusión de un caudalímetro, necesidad de estabilizar la temperatura de entrada al colector, mejorar las medidas de viento. Y algunas medidas tendientes a bajar los tiempos de ensayo, como la implementación de un sistema para mover el colector y posicionarlo siempre al sol. Existe la posibilidad de implementar otros ensayos de la norma para: caída de presión, modificador del ángulo incidente, capacidad térmica efectiva y constante de tiempo. Todos estos, variables incluidos en la hoja de resultados de la norma.

11. Referencias - Norma UNIT-ISO 9806-1:1994 Métodos de ensayo para colectores solares. Parte 1: Desempeño térmico de colectores con vidrio de calentamiento de líquido considerando caída de presión - Manfred Georg Kratzenberg, Hans Georg Beyer, Sergio Colle. Analytic determination of the expanded uncertainty for steady state and quasi dynamic collector tests under outdoor conditions. Solar Energy Laboratory, Federal University of Santa Catarina, Department of Mechanical Engineering, Florianópolis, Brazil Department of Electrical Engineering, University of Applied Science Magdeburg, Germany, 2006 - E.Mathioulakis, K.Voropoulos and V.Belessiotis. Assessment of uncertainty in solar collector modeling and testing. Solar and other Energy Systems Laboratory, NCSR, Demokritos, 15310 Ag. Paraskevi,Greece. Received 25 November 1998; revised version accepted 19 March 1999 - Yu-Chu Maxwell Li, Shyi-Min Lu. Uncertainty evaluation of a solar-collector testing system in accordance with ISO 9806-1. Department of Mechanical Engineering, Southern Taiwan University of Technology. Energy & Resources Laboratories, Industrial Technology Research Institute. Received 7 November 2003 - Norma ISO- GUM (Guide to the Expression of Uncertainty in Measurement) 3

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