Biofísica 3. Termodinámica 19 Transmisión de Calor

Transmisión de Calor 19. Se quiere utilizar energía solar para calentar un tanque con 1000 litros de agua desde 20ºC a 60ºC. Para ello se utilizan 9 m² de paneles que absorben la radiación solar incidente y la trasmiten al tanque por conducción, prácticamente sin pérdidas. ¿Cuántas horas de sol se requieren, si la irradiación es en promedio de 400 W/m² y los paneles solares tienen un coeficiente de absorción de 0,75?

a. Calor necesario para calentar el agua

Q = m * ce * (Tf – Ti)

donde

Q = calor necesario

m = masa = 1.000 ltr = 1.000 kg = 10⁶ gr

ce = calor especifico del agua = 1 cal/gr ºC

Tf = temperatura final  = 60 ºC

Ti = temperatura inicial  = 20 ºC

Reemplazando

Q = 10⁶ gr * 1 cal/gr ºC (60ºC – 20ºC) = 4 x 10⁷ cal ( 4,187 J / 1 cal) = 1,67 x 10⁸ J

b. Potencia colectada por los paneles solares

Potencia = Potencia promedio * Area * efectividad = 400 W/m² * 9m² * 75% = 2.700 W

Potencia = Q / Δt

Despejando Δt

Δt = Q / P = 1,67 x 10⁸ J / 2.700 W = 62.030 seg = 17,23 h  < --------- tiempo necesario