EVALUACIÓN DE UN SISTEMA DE CALENTAMIENTO SOLAR MEDIANTE UN CONCENTRADOR DE LENTES FRESNEL

Abstract

En este trabajo se presenta la evaluación de rendimiento energético de un prototipo de colector solar con lente de Fresnel como sistema de concentración. Para ello se constituyó y validó experimentalmente un modelo térmico que permitió el análisis de parámetros de rendimiento energético y la orientación del sistema de seguimiento solar. El componente térmico del modelo consiste en el planteamiento de un balance de energía mediante ecuaciones semi-empirícas de transferencia de calor en un prototipo de calentamiento solar que emplea un concentrador de lentes Fresnel. En el componente térmico del modelo ingresan variables de condiciones externas de operación como la radiación solar, temperatura (entrada de fluido y ambiente), caudal de fluido y velocidad del viento, que permiten la estimación de variables respuesta como: transferencia de calor entre componentes, temperaturas y eficiencia del sistema. El componente de seguimiento del modelo consiste en la programación de ecuaciones generales de seguimiento solar, que a partir de la posición geográfica (latitud y longitud), fecha y hora de pruebas, determinan los ángulos en los cuales se debe ubicar el lente Fresnel para seguir la trayectoria del sol y captar la mayor radiación posible, garantizando el enfoque de radiación solar en el receptor del colector. Para la validación y posterior análisis de rendimiento se construyó un prototipo de colector solar con lente de fresnel con el cual se realizaron pruebas en una plataforma experimental instrumentada bajo condiciones reales de operación. Los resultados obtenidos muestran un calentamiento del fluido de trabajo de entre 3 y 4 °C y una eficiencia acumulada del colector solar del 14%.