DESARROLLO DE UNA PINTURA SELECTIVA PARA EQUIPOS SOLARES TÉRMICOS
S. Valente, M. Cordi Programa de Industria de Servicios y Ambiente
valente@inti.gob.ar
OBJETIVO
Formular y elaborar una pintura de alta selectividad en radiaciones solares de onda corta para colectores de equipos solares térmicos (EST) de placa plana.
DESCRIPCIÓN
En una primera etapa del proyecto se importaron pinturas selectivas comerciales con el fin de poder hacer un comparativo con aquella desarrollada por el INTI. Cabe señalar que el objetivo no es elaborar una pintura con las altas exigencias que hoy tienen dichas pinturas comerciales, sino con el fin de ganar rendimiento del equipo mejorando ligeramente las prestaciones de las actualmente utilizadas por los fabricantes nacionales de EST. Estas son habitualmente pinturas negro mate comerciales que emiten gran parte de la energía absorbida transmitiendo al fluido caloportador en forma directa, solo un 25 % de la energía que reciben
Conforme a ello, se estudiaron (M.C. Gardey Merino, R. Belda, 2009) en forma conjunta con el centro de Procesos Superficiales del INTI, pinturas con agregado de partículas metálicas, pigmentos o aditivos para alcanzar una pintura con baja emitancia, bajo costo de impacto sobre el precio final del calefón solar y resistente a las condiciones de servicio. Tabla 1.
Tipo de Pintura Sustrato
A Alta temperatura
Al
B Alta temperatura
Cu
C
Acrílica
Al
D
Acrílica
Cu
E
Poliuretánica
Al
F
Poliuretánica
Cu
G Selectiva importada
Al
H Selectiva importada CU
I
INTI
Al
J
INTI
Cu
Tabla 1: Tipos de pintura y sustratos analizados
Se eligieron como sustrato, aquellos materiales comúnmente utilizados para fabricar las aletas de los colectores, entre ellos aluminio y cobre (ambas, aleaciones comerciales) cuyas dimensiones fueron 14 cm x 7cm x 0.7 cm de espesor como se observa en la Figura 1.
La emitancia se estimó con un espectrofotometro con esfera integradora, analizando la radiacion difusa en diferentes longitudes de onda dentro de los espectros visibles e infrarojo cercano. Debido a la imposibilidad de medir a la temperatura de servicio, las mediciones se realizaron a temperatura ambiente. Un factor importante, es la relación porcentual existente entre los constituyentes de las pinturas como los pigmentos, resinas y aditivos por lo que se decidio agregar particulas metalicas de NiAl al 6 % m/m en base a las publicaciones actuales sobre la tematica. (Ehab AlShamaileh, 2010)
Figura 1: Planchas de aluminio y cobre pintadas.
RESULTADOS Se observó que el tamaño promedio de las partículas metalicas influye en las propiedades ópticas finales de las pinturas selectivas por lo que es conveniente que sea menor a la longitud de onda incidente, que en este caso se
encuentra en un rango de 0.25 a 3 m .(Orel
Z.C. y Klanjšek, 2001)
Un factor determinante en la emitancia del conjunto placa/pintura, es el espesor de pintura logrado sobre la placa. Grafica 1.
100% 90% 80% 70%
Poliuretanica (negro mate)
Alta temperatura (negro mate)
Acrilica (negro mate)
Emitancia
60%
Importada
50%
(selectiva)
40%
30%
20%
10%
0%
Espesor de pintura
Grafica 1. Emitancia de pintura selectiva importada y negro mate
CONCLUSIONES
1. Se formuló y elaboró en una primera etapa, una pintura de alta selectividad en radiaciones solares de onda corta para colectores de equipos solares térmicos (EST) de placa plana.
2. Se comprobó la poca efectividad del negro mate como pintura para colectores de EST arrojando una emitancia media del 80 % de la energia absorbida.
3. Se comprobó la buena prestacion de las pinturas selectivas importadas para colectores de EST arrojando un valor medio del 40 % de la energia absorbida.
4. Se prepararon las muestras y la pintura con 6 % m/m de particulas metalicas de NiAl sobre sustratos de Al y de Cu con espesores altos y bajos quedando pendiente las mediciones de emitancia por tecnica de espectrofotometria.
REFERENCIAS
Ehab AlShamaileh, “Testing of a new solar coating for solar water heating applications”.
M.C. Gardey Merino1, R. Belda1. Sintesis y caracterizacion de pinturas selectivas de CO3O4 para superfisies selectivas en colectores solares de baja temperatura. ASADES
Orel Z.C. y Klanjšek Gunde M. (2001). Spectrally selective paint coatings: Preparation and characterization. Solar Energy Materials & Solar Cells 68, 337-353.
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