Estudio experimental de procesos convectivos en recintos cerrados: estado de avance - De Paul, I.; Javi, V.; Lesino, G. (Avances en Energías Renovables y Medio Ambiente - AVERMA, 2023)
Dentro del ámbito de aplicación de la energía solar, la transferencia de energía por convección natural es uno de los mecanismos más importantes; en particular es una herramienta fundamental en el diseño de sistemas pasivos. Esto es, no auxiliados por mecanismos convencionales como ventiladores, bombas, etc. Esta importancia se vé resaltada en los problemas de refrescamiento de viviendas en climas tropicales (cálidos y húmedos), donde se requiere un buen diseño térmico de los edificios para asegurar las condiciones mínimas de ventilación y confort de los habitantes. Por estas razones, el INENCO decidió encarar el estudio experimental de la transferencia de energía por convección natural a escala de laboratorio, tendiendo a alcanzar un conocimiento más profundo de dicho proceso físico, lo que permitirá mejorar el diseño de viviendas asistidas por energía solar. La transferencia de energía por convección natural está dada por el número de Nusselt, Nu, que es función del número de Rayleigh, Rá, del número de Prandtl, Pr y de la geometría del sistema. El cono cimiento de este conjunto de números adimensionales permite estudiar un proceso real a escala menor, en laboratorio. Los fenómenos de convección natural en aire permiten escalar el Ra y la geometría; no así el Pr, ya que la viscosidad del aire impone un factor de escala prácticamente de 1:1. Usualmente se trabaja en modelos a escala con distintos fluidos y se determina experimentalmente la dependencia del Nu con el Pr, para cada geometría. Por esta razón, se decidió comenzar las experiencias con una configuración geométrica simple, un cubo de 40 cm de lado, con una cara caliente y otra fría, y empleando agua como fluido convectivo, a pesar de que el Pr no se puede escalar (Pr(agua)= 5; Pr(aire)= 0.7). Se inyecta colorante por la cara superior y se observa el movimiento convectivo del agua. El cubo tiene cuatro de sus caras con aislación fija y dos con aislación removible para permitir la observación visual y la toma de fotografías. Este diseño permitirá por una parte determinar las dificultades constructivas y poner a punto las técnicas de medida. Por otra parte, realizar un estudio cualitativo del movimiento del fluido por medio de la inyección de colorantes, y un estudio semicuantitativo por medio de la medición de temperaturas de las caras del cubo y del fluido en distintos puntos. En el presente trabajo se describen las experiencias realizadas, los resultados obtenidos y se enuncian las propuestas de trabajo futuro.