OPTIMIZACIÓN ESTADÍSTICA DEL RENDIMIENTO TÉRMICO DE UN COLECTOR SOLAR DE PLACA PLANA UTILIZANDO DISEÑO DE EXPERIMENTOS CON UN ENFOQUE DE TAGUCHI

Ena Chacon Castillo, José Martín Medina Flores, José Alfredo Jiménez García, Pedro Yáñez Contreras, J. Jesús Pacheco Ibarra, Carlos Rubio Maya

Resumen


Resumen

En el presente trabajo se hace uso de los arreglos ortogonales propuestos por Taguchi para maximizar el rendimiento térmico de un colector solar de placa plana. En el proceso de optimización son considerados cuatro factores, los cuales son: ángulo de inclinación del colector, espaciamiento entre la placa absorbedora y la cubierta, espesor del aislamiento en la parte inferior del colector y el material del aislamiento en la parte inferior del colector. La metodología se aplica al diseño térmico de un colector solar de placa plana tomado de la literatura abierta, los resultados muestran que el ángulo de inclinación del colector, el espesor del aislamiento en la parte inferior del colector y el material del aislamiento en la parte inferior del colector son estadísticamente significativos para el cálculo del rendimiento térmico del colector y que a diferencia de los diseños de colectores encontrados en la literatura abierta debe tomarse en cuenta la transferencia de calor que se genera a través del aislante colocado en la parte inferior del colector, mientras que el espaciamiento entre la placa absorbedora y la cubierta no resulta ser significativa estadísticamente. Se obtiene un aumento del 7% en el rendimiento térmico del colector con respecto al diseño tomado de la literatura abierta.

Palabra(s) Clave(s): ANOVA, Arreglos Ortogonales de Taguchi, Colector de Energía Solar, Optimización, Simulación.

 

Abstract

This work makes use of orthogonal arrays proposed by Taguchi to maximize the thermal performance of a flat plate solar collector. On the process optimization are taken into account four control factors, which are: the collector tilt, spacing between the absorber plate and the cover, back insulation thickness and the material type of back insulation. The methodology is applied to a problem of thermal design of a flat plate solar collector taken from the open literature, the results show that the collector tilt, back insulation thickness and material type of back insulation are statistically significant for the calculus of the thermal performance of the collector, and that unlike of the designs of collectors found in the open literature, the heat transfer through of the back insulation must taken into account, while the spacing between the absorber plate and the cover is not statistically significant. A 7% increase in the thermal performance of the flat plate solar collector is obtained with respect to the design taken from the open literature.

Keywords: ANOVA, Flat Plate Solar Collector, Optimization, Simulation, Taguchi´s Orthogonal Arrays.


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