Análisis del Flujo Energético 3D en Colectores Concentradores Solares de Diversas Geometrías

Abstract

El objetivo general del presente trabajo de título, fue la creación de un software de trazado de rayos para realizar un análisis del flujo energético captado por colectores concentradores catóptricos, de geometrías definidas, desde el punto de vista óptico - geométrico.

Se utilizó una técnica computacional de trazado de rayos aleatorios, tipo Monte Carlo, para analizar la distribución del flujo energético generado por los colectores concentradores. Este flujo energético se analizó en torno a la variable más relevante de los sistemas concentradores: el factor de concentración de flujo.

Se abarcaron geometrías estándar y otras más innovadoras, a través de un programa modular y flexible diseñado en Matlab, el cual permite una utilización sencilla para el usuario, y cuenta con la funcionalidad de guardar los resultados de las simulaciones llevadas a cabo en planillas de datos Excel y en tres formatos de imagen, lo cual facilita un post análisis.

Los resultados obtenidos fueron validados analíticamente para cada uno de los colectores concentradores considerados, obteniéndose resultados satisfactorios, de acuerdo a las hipótesis planteadas y a los resultados entregados por la literatura. Además se verificó la integridad del software diseñado sometiéndolo a diferentes pruebas de funcionamiento.

Se concluye que el software creado constituye una poderosa herramienta de evaluación para los sistemas concentradores estudiados, el cual permite calcular a piori, diversas aberraciones ópticas que pudiesen afectar el desempeño final de los mismos. Se recomienda finalmente la extensión de las funcionalidades del software, con el fin de poder analizar más geometrías, y agregarle modelos termodinámicos, para realizar en conjunto análisis de tipo ópticos y térmicos.