EL ANGULO IAM (Modificador del Angulo de Incidencia) Las

EL ANGULO IAM (Modificador del Angulo de Incidencia)
Las mediciones de rendimiento son tomadas habitualmente de acuerdo con el nivel de insolación medido
perpendicularmente al captador en plano. Cuando el sol incide en el captador con otro ángulo el rendimiento cambia,
y es lo que el valor del IAM nos aporta, un factor angular de rendimiento.
El valor 1 se alcanza cuando el captador está perpendicular a los rayos solares, y por tanto recibe la máxima
irradiación. Para los captadores planos el valor 1 es el máximo posible, bajando este valor por las mañanas y por las
tardes. El tubo de vacío no obstante alcanza frecuentemente valores que superan el 1 durante estos periodos.
Para la mayor parte de los captadores del mercado el IAM no tiene una gran importancia al efectuar comparativas de
rendimiento entre ellos. Esto en cuanto nos referimos a captadores planos o aquellos tubos de vacío que utilizan
placa reflectante, generalmente se obtienen unos valores de IAM transversal y longitudinal bastante parecidos. El
dato que más afecta a la posición fija de los colectores es el IAM transversal, ya que refleja el cambio de rendimiento
a lo largo del día. El IAM longitudinal se tiene en cuenta al contemplar el ángulo de inclinación de la instalación, ya
que afecta al rendimiento contemplado a lo largo del año y las diferencias entre invierno y verano.
Los valores longitudinales y transversales de IAM* son los siguientes:
•
IAM \ Angulo
10o
20o
30o
40o
50o
60o
70o
90o
Kθb (Θt)
1.05
1.08
1.20
1.36
1.53
1.81
2.03
0.00
Kθb (Θl)
1.0
0.99
0.99
0.98
0.96
0.92
0.84
0.00
CENER 30.0950.0-2
El valor longitudinal genéricamente utilizado como estándar es el obtenido a 50º en la mayoria de los colectores y en
los captadores planos es muy similar al valor transversal.
El siguiente grafico expresa los valores de IAM de los tres tipos de captadores, el captador de tubos de vacío
TECNOTOOLING, un captador de tubos de vacio con panel reflectante y un captador de placa plana convencional.
Como podemos observar la curva de nuestro colector de tubos de vacío es bastante diferente a la de los
otros dos colectores. Esto es debido a la forma cilíndrica del área absorbedora. Produciendo el efecto de un seguidor
solar pero de forma pasiva. Entre 40 y 50º no existen perdidas de irradiación en los tubos y no hay superposición
entre ellos, ni tampoco reflexión de los tubos contiguos, de ahí el alto rendimiento relativo. Esto es ideal, ya que
durante el periodo de media mañana a media tarde los niveles de irradiación solar son bastante altos. El pico
obtenido por el captador con placa reflectante a 70º corresponde a horas tempranas de la mañana y a última hora de
la tarde cuando los niveles de insolación son muy bajos. El valor del IAM del colector plano se aleja del 1 cuanto mas
se incrementa el ángulo y por esto el pico de eficiencia solo se da al mediodía.
Curva de IAM
CENER 30.0950-0-2
Para comprender mejor el
“seguimiento solar pasivo”
de los tubos, observar el
diagrama de la izquierda.
Cuando miramos los tubos
de arriba (0º) la superficie
de cada tubo es claramente visible y por consiguiente
expuesta
al
máximo de luz solar. Con
este ángulo sin embargo
se pierde algo de luz entre
los tubos, y por tanto esto
es utilizado como un punto
de referencia para el valor
1 del IAM, cuando los
espacios se aproximan el
valor del IAM de hecho se
incrementa ( un gran % de
la luz irradiada en el
captador esta siendo por
ello absorbida)
Cuando el sol alcanza un
ángulo
de
40º
que
corresponde a 2h 40’
antes o después del
mediodía, los tubos son
todavía
completamente
visibles sin espacios entre
ellos y sin superposición.
Es en este momento
cuando el valor puro del
IAM alcanza su pico. Los
tubos están expuestos a
toda la irradiación solar y
todos ellos están perpendiculares al sol.
Al variar el ángulo los tubos comienzan a superponerse haciéndose sombra. Están
de cara al sol pero la superficie de absorción expuesta a la irradiación solar se reduce. El
porcentaje de luz solar que incide más allá de los 40º - 50º disminuye (por la mañana temprano
o a última hora de la tarde), y por ello la disminución del área de absorción tiene una mínima
influencia en la energía total captada en el día.
El efecto del IAM incrementa el rendimiento del captador de tubos de vacío como mínimo en un
25% cuando se le compara con un captador plano de similares características.. Es muy
importante tener en cuenta el efecto de l IAM cuando se hacen cálculo y comparaciones con
otros captadores solares.
Sorprendentemente este captador solar de hecho obtiene mas rendimiento en
posición estacionaria que si físicamente siguiera la trayectoria solar a lo largo del día.
Si se utilizan los niveles de insolación basados en el seguimiento de la trayectoria solar, es
necesario un ajuste del coseno. De todas formas los factores del IAM pueden ser utilizados
directamente en la ecuación de rendimiento para determinar dicho rendimiento. EL IAM (Modificador del Angulo de Incidencia) EN EL CALCULO
Al calcular el rendimiento de un colector, el factor de ajuste (K) correspondiente al IAM debe incluirse en la fórmula.
η (x) = K . η0 - a1 . (X) – a2 . G . (X)2
o
η (x) = K . η0 - a1 . (Δt)/G – a2 . (Δt)2 / G
El valor completo de IAM se obtiene mediante la simple multiplicación de los dos factores IAM longitudinal y
transversal.
η= rendimiento
x= Δt (salto térmico)
K= factor IAM
η0= rendimiento óptico
a1= coeficiente de perdidas
a2= coeficiente de perdidas cuadrático
X= Δt (salto térmico)/ G= irradiación
G= irradiación
Δt = tm - ta
Ejemplo:
Angulo de IAM (K) a 50º = 1,46; temperatura ambiente de 15 º C (Ta) ; Temperatura media del agua de 50 º C (Tm) ;
Nivel de insolación 800Ws / m 2.
x = (50-15) / 800 = 0,04375
A continuación, introduzca todos los valores de eficiencia en la fórmula:
η (x) = 1,46 * 0,639 - (1,693 * 0,04375) - (0.007 * 800 * 0,043752
η (x) = 0,938 - 0,074 - 0,0245 = 0,839
El valor resultante con la fórmula anterior puede utilizarse para calcular la producción energética total:
Superficie de absorción = 1.43 m 2
Energía obtenida = 0,839 x 800 x 1,43 = 960 vatios
Por lo tanto, el colector proporcionará 0,960 Kw de potencia calorífica.