Aplicación de un modelo de difusión doble de calor y sales en piscinas solares

Abstract

Las piscinas solares son cuerpos de agua artificialmente estratificados capaces de recolectar y almacenar energía solar por largos períodos de tiempo. La estratificación se realiza utilizando sales de modo que la densidad aumente con la profundidad, creando tres zonas características dentro de la piscina: la zona convectiva superior (ZCS), la zona no convectiva (ZNC) y la zona convectiva inferior (ZCI). La radiación solar que alcanza la ZCI calienta la salmuera, la cual aumenta su temperatura y almacena esta energía. Este trabajo presenta el desarrollo de un modelo numérico bidimensional que permite evaluar el comportamiento de una piscina solar bajo régimen transiente. El modelo matemático resuelve las ecuaciones de continuidad y de Navier-Stokes para describir el flujo laminar de un fluido con densidad variable. El transporte de calor y sales es descrito mediante las ecuaciones de energía y de advección-dispersión, respectivamente. Los resultados del modelo numérico representaron correctamente las observaciones realizadas en una piscina solar experimental (Fig.1), subestimando en menos de 1.5°C las temperaturas en la ZNC y sobre-estimando en aproximadamente 0.8°C las temperaturas en la ZCI.