CONGRESO XIX – Trabajo 02

EVALUACIÓN DEL COMPORTAMIENTO TÉRMICO Y ESTABILIDAD DE UNA PISCINA SOLAR CONSIDERANDO DIFUSIÓN DOBLE DE CALOR Y SALES


FRANCISCO SUÁREZ 1
SCOTTW. TYLER 2
AMY E. CHILDRESS 3

RESUMEN

Una piscina solar es un cuerpo de agua artificialmente estratificado que es capaz de recolectar y almacenar energía solar. La estratificación se realiza utilizando sales (e.g., NaCl) de modo que la densidad aumente con la profundidad. Una piscina solar está formada por 3 estratos característicos: 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 no sube debido a que el efecto de las sales sobre la densidad es mayor que el efecto de la temperatura. Este trabajo presenta un modelo numérico 2D que permite evaluar el desempeño y la estabilidad de una piscina solar en régimen transiente. El modelo matemático consta de las ecuaciones de continuidad y de Navier-Stokes para describir el flujo laminar de un fluido con densidad variable. El transporte de calor y de sales es descrito utilizando las ecuaciones de energía y de advección-dispersión, respectivamente. Los resultados de la simulación muestran que, para un período de dos semanas y para una piscina de 1.0 m de profundidad, la temperatura en la ZCI aumenta desde 20 °C hasta aproximadamente 52 °C. Asimismo, los espesores de la ZCS y la ZCI aumentaron desde 0.10 m hasta 0.20 m y desde 0.50 m hasta 0.56 m, respectivamente; mientras que el espesor de la ZNC disminuyó desde 0.40 m hasta 0.24 m, demostrando que la erosión de la ZNC ocurre naturalmente, disminuyendo la estabilidad de las piscina solares.
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1 Alumno de Doctorado, Graduate Program of Hydrologic Sciences, University of Nevada, Reno – mail: suarezf@unr.nevada.edu
2 Profesor Titular, Department of Geological Sciences and Engineering, University of Nevada, Reno – mail: styler@unr.edu
3 Profesor Titular, Department of Civil and Environmental Engineering, University of Nevada, Reno – mail: amyec@unr.edu

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