Análisis de Evaluación del Rendimiento Térmico y Costos de un Calentador de Aire Solar de Doble Paso con Canal V
Autores: Venegas-Reyes, Eduardo; Ortega-Avila, Naghelli; Galindo-Luna, Yuridiana Rocio; Ibarra-Bahena, Jonathan; López-Vidaña, Erick Cesar; Dehesa-Carrasco, Ulises
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Análisis de Evaluación del Rendimiento Térmico y Costos de un Calentador de Aire Solar de Doble Paso con Canal V
Categoría
Ciencias Medioambientales
Subcategoría
Desarrollo sostenible
Palabras clave
Sistemas de calefacción solar de aire
Emisiones de gases de efecto invernadero
Canal V de doble paso
Pruebas de rendimiento térmico
Eficiencia del colector
Costo Nivelado de Energía
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
Los sistemas de calefacción solar de aire ofrecen una alternativa efectiva para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero a un costo rentable. Este trabajo detalla el diseño, construcción y evaluación experimental de un novedoso calentador solar de aire de doble paso con receptores semicirculares, que fue construido con materiales de bajo costo fácilmente disponibles en el mercado mexicano. Se realizaron pruebas de rendimiento térmico de acuerdo con la norma ANSI-ASHRAE 93-2010. Los resultados indicaron una eficiencia máxima del colector de 0.4461 y pérdidas de calor totales de 8.8793 W/(m gradosC), con un caudal de masa de aire de 0.0174 kg/s. La eficiencia térmica instantánea varió entre 0.2603 y 0.5633 con diferentes caudales de aire y una temperatura de aire de entrada cercana a la temperatura ambiente. La temperatura del aire de salida alcanzó los 70 gradosC, lo que la hace adecuada para deshidratar frutas o verduras a costos operativos competitivos. Además, se llevó a cabo un análisis de la segunda ley, y la eficiencia exergética estuvo entre 0.0037 y 0.0407. Finalmente, se realizó un análisis del Costo Nivelado de Energía, y el resultado fue de USD 0.079/kWh, que fue un 31% más bajo que el de un sistema convencional de calefacción de aire eléctrico.
Descripción
Los sistemas de calefacción solar de aire ofrecen una alternativa efectiva para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero a un costo rentable. Este trabajo detalla el diseño, construcción y evaluación experimental de un novedoso calentador solar de aire de doble paso con receptores semicirculares, que fue construido con materiales de bajo costo fácilmente disponibles en el mercado mexicano. Se realizaron pruebas de rendimiento térmico de acuerdo con la norma ANSI-ASHRAE 93-2010. Los resultados indicaron una eficiencia máxima del colector de 0.4461 y pérdidas de calor totales de 8.8793 W/(m gradosC), con un caudal de masa de aire de 0.0174 kg/s. La eficiencia térmica instantánea varió entre 0.2603 y 0.5633 con diferentes caudales de aire y una temperatura de aire de entrada cercana a la temperatura ambiente. La temperatura del aire de salida alcanzó los 70 gradosC, lo que la hace adecuada para deshidratar frutas o verduras a costos operativos competitivos. Además, se llevó a cabo un análisis de la segunda ley, y la eficiencia exergética estuvo entre 0.0037 y 0.0407. Finalmente, se realizó un análisis del Costo Nivelado de Energía, y el resultado fue de USD 0.079/kWh, que fue un 31% más bajo que el de un sistema convencional de calefacción de aire eléctrico.