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Estudio de la eficiencia en disipadores de calor refrigerados por aire en paneles fotovoltaicos mediante din谩mica computacional de fluidos
Estudios realizados experimental y num茅ricamente han demostrado que uno de
los problemas en el uso de las celdas fotovoltaicas para extraer energ铆a de la luz solar es el
efecto de la temperatura, esto debido a que a medida que el panel solar se calienta, la
eficiencia de conversi贸n disminuye. Con el fin de mejorar la eficiencia de generaci贸n en
paneles solares, se realiz贸 un estudio computacional de la din谩mica de fluidos (CFD),
utilizando el software Ansys Workbench 庐 19.3, en el cual se model贸 la transferencia de
calor entre un panel solar con y sin disipadores de calor, determinando la incidencia de este
dispositivo en la potencia generada por la celda fotovoltaica. Para del desarrollo del estudio,
Inicialmente se realiz贸 el c谩lculo te贸rico de la transferencia de calor que se presenta en la
celda con y sin disipador, empleando el m茅todo de resistencias t茅rmicas como modelo de
c谩lculo, determinando la temperatura promedio en la celda, con esto se procedi贸 a calcular,
mediante modelos encontrados en la literatura, la incidencia de la temperatura de la celda
en la eficiencia de generaci贸n. Posterior a esto, simulaciones computacionales han sido
realizadas con el fin de estudiar num茅ricamente el efecto de la geometr铆a del disipador de
calor en la eficiencia de las celdas fotovoltaicas, para esto se tomaron diferentes arreglos
de aletas rectangulares, variando la altura (10mm, 25mm y 50mm) y la disposici贸n de las
aletas, conservando siempre una direcci贸n de flujo longitudinal respecto a los disipadores.
Para la configuraci贸n del modelo se consideraron condiciones de frontera correspondientes
a los fen贸menos f铆sicos como la radiaci贸n solar y la convecci贸n forzada.
Se observa que al aumentar el 谩rea de trasferencia de disipador mejora la temperatura del
panel e incrementa en la medida que se tenga mayor cantidad de disipadores por celda, la
menor temperatura de 317,95 se obtuvo con el disipador de 50mm y con 8 disipadores por
celda. Adem谩s se encontr贸 la influencia de la altura en disipadores de calor para panes
fotovoltaicos t茅rmicos, en los cuales se determin贸 que al aumentar su altura mejoro la
eficiencia en un 1%, mientras un aumento del n煤mero de aletas aumento la eficiencia en
un 1,6%, lo que significa una mejora significativa en su funcionamiento. Demostrando que
los valores arrojados, presentan una buena aproximaci贸n al modelo matem谩tico, donde se
tienen errores m谩ximos de 7,68%. Por lo tanto, el m茅todo propuesto presenta una valides
confiable, para replicar en otros casos.Ingeniero Mecatr贸nicopregrad