El objetivo del proyecto es estudiar los procesos físicos que permiten la mejora de la eficiencia de captadores solares térmicos al emplear diversas técnicas de mejora de la transferencia de calor. Los captadores solares térmicos, transforman la energía del sol en energía térmica a niveles de temperatura aptos para producir agua caliente sanitaria, calefacción, frío por absorción o multitud de aplicaciones industriales donde se requieren temperaturas inferiores a 100ºC.

La eficiencia de los captadores solares depende en gran medida de su diseño y en los últimos años se ha visto mejorada debido al empleo de superficies absorbedoras de la radiación de alta calidad así como al aumento de los espesores de los aislamientos. Sin embargo, no se han realizado mejoras en el proceso de la transferencia de calor entre la superficie absorbedora y el fluido térmico que circula por el interior de los tubos del captador.

El caudal específico de fluido térmico en los captadores puede variar entre 20 y 60 litros/hora por m2 de superficie de captación. Se suelen emplear mezclas propilenglicol-agua a temperaturas entre 15 y 90ºC. Son variaciones de las condiciones de flujo muy importantes, obteniéndose flujos en régimen laminar, de transición y turbulento, siendo de interés el análisis de la transición a la turbulencia. El grupo solicitante tiene una larga experiencia en el análisis de distintas técnicas de mejora en intercambiadores, lo que permite asegurar que dadas las condiciones del flujo en captadores, será muy interesante emplear algún tipo de dispositivo insertados en los tubos.

Este proyecto es continuación del financiado en la convocatoria de ayudas para la realización de proyectos de investigación 2008 de la Fundación Séneca "Desarrollo de un colector solar plano mejorado y evaluación del rendimiento y prestaciones termohidráulicas" con número de expediente 08731/PI/08. Durante estos 2 años se ha construido un Banco de Ensayos de Captadores Solares exterior y se ha instrumentado según la norma UNE-EN 12975. En la actualidad se están realizando ensayos sobre captadores mejorados con muelles en espiral insertados y captadores estándar de forma simultánea.

Debido a la complejidad de obtener resultados fiables cuando las condiciones climatológicas son cambiantes o para evitar los periodos de tiempo en los que los ensayos no pueden realizarse porque las condiciones de radiación solar no sean las adecuadas, creemos que sería muy útil disponer de una instalación de ensayo interior donde las condiciones de radiación aplicada al captador sean controlables.

Se realizarán ensayos de pérdida de presión y transferencia de calor en condiciones de laboratorio aplicando un flujo de calor uniforme y controlado sobre la superficie aleteada. Este flujo de calor será generado mediante un sistema de calentamiento por infrarrojos, que es el sistema más adecuado por su bajo coste y mantenimiento. De forma complementaria se realizará el modelado global de la instalación ensayada experimentalmente y un análisis del flujo de forma detallada empleando técnicas de modelado global y simulación numérica.

La relación con la empresa WAGNER Solar, que ha mostrado interés por el desarrollo de la investigación, asegura la transferencia de los resultados obtenidos al sector productivo.