lunes, 5 de marzo de 2012

Midiendo el caudal del sistema de colectores solares de aire

Muy buenas de nuevo...


Como prometí, he vuelto a realizar medidas del caudal de aire. No sé si son del todo exactas, pero al menos, espero que sean bastante aproximadas.


En el siguiente gráfico he indicado dichas medidas, tomadas en distintos puntos de los conductos de aire. Como ya he comentado, estos son de  150 mm. El instrumento empleado ha sido un pequeño anemómetro comprado en ebay. Tiene un orificio de unos 30 mm por el que pasa el aire y mueve una hélice. No sé hasta qué punto son de fiables estos pequeños cacharrillos, pero una idea sí que nos pueden dar, por el poco precio que tienen (unos 9 €).


En el dibujo se explica que la primera medida es la obtenida en el colector de entrada de aire caliente al sótano proveniente del colector. Después de la barra "/" se encuentra la medida obtenida en el mismo sitio pero en la salida de aire frío del sótano hacia el colector.


El resultado es en principio, un poco "discordante", pero tiene su explicación, sobre todo en las medidas en el tubo de salida, o de aire caliente. Como ya habreis visto en las fotos de otros artículos anteriores, a la salida del ventilador se encuentra una curva de 90º, que provoca un "choque" del aire contra ella. Como el tramo hasta llegar al sótano es muy corto, pues este choque se traduce en un flujo muy fuerte en un lado del tubo (como la curva es "a derechas", hay poco flujo "a izquierdas". Así, vemos que por el lado izquierdo las medidas son apreciablemente menores que en el lado derecho.

No ocurre lo mismo en el tubo de entrada de aire frío hacia los colectores, en el que por no existir esta pronunciada curva, las medidas son más homogéneas.

Lo que si es curioso es que las medidas sean distintas en las dos tomas, ya que se hicieron al atardecer, cuando ya no había posibilidad alguna de cambio de temperatura en el aire circulante por los colectores, pues no había sol y por tanto no hay cambio de densidades en el aire...

Aparte de esta salvedad, haciendo medias obtenemos unas velocidades de 4,26 m/segundo en la entrada de aire caliente y de 3,2 m/seg en la salida de aire frío hacia el colector.

Traspasando estos datos a la hoja excel de calculo de rendimientos me dice
que:

Calor específico del aire (Kcal/kg x ºC) 0,24
Masa específica del aire (Kg/m3)         1,18
1 Kcal                                   0.001163 Kwh
Caudal teorico turbina (m3/h) (CFM)      470             276
Rendimiento final (% del teórico)        58%
Caudal turbina (m3/h) (CFM)              271,00          159
Caudal turbina (m3/m)                    4,516666667
Caudal turbina (m3/seg)                  0,075277778
Velocidad aire (m/seg)                   4,259850823
Inicio: 11:15:00
Fin: 14:38:00
Minutos aprox.: 203
Fin del muestreo con 5 lecturas < 27º

Muestras: 2690
Intervalo(seg): 5
Total Seg: 13450
Total Minutos: 224,17

Q(Kcal)= ce·M·∆t
ce·M (por cada intervalo)  0,105705056
Potencia total introducida (Kcal)(BTU):   6490,79  25755,47
Potencia total introducida (Kw):          7,54
Potencia media (W)(BTU/h):                2019,14  6893,657097
Rendimiento medio (3,60 m2) (W/m2):       560,87

Rendimiento medio (BTU/sq ft):            177,90

Superficie de cada colector (m2)(sq ft)   1,80     19,38
Alto (m) (ft)                             2,00     6,56
Ancho (m) (ft)                            0,90     2,95
Superficie total (m2)(sq ft)              3,60     38,75

O sea, un rendimiento del 56%, estando el colector en posición totalmente
vertical.

Vamos, como dijo el amigo Soundmuller en el foro de Energía solar:

 ¡¡¡ tengo un calefactor que me da 2000 W consumiendo 45 W !!! 
¿ Alguien puede calcular el COP (*)?

Muy bueno ! Esto es una maravilla...


(*) COP = coefficient of performance (en inglés), coeficiente de rendimiento (en español).

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