Título

OPTIMIZACIÓN UN SISTEMA DE DESTILACIÓN SOLAR DE AGUA BASADO EN HUMIDIFICACIÓN-DEHUMIDIFICACIÓN DE AIRE MEDIANTE SIMULACIÓN DINÁMICA EN TRNSYS

Autor

ARMANDO JUAREZ TRUJILLO

Colaborador

IGNACIO RAMIRO MARTIN DOMINGUEZ (Asesor de tesis)

Nivel de Acceso

Acceso Abierto

Resumen o descripción

Se presenta la modelación, simulación en TRNSYS y análisis paramétrico

del funcionamiento de un sistema de destilación solar de agua, basado

en el ciclo de humidificación-dehumidificación. Los procesos térmicos

que componen el ciclo se desarrollan en dispositivos diseñados para

tener la mejor eficiencia en cada uno. Para lograr lo anterior, se requiere

que el proceso de evaporación del agua, mediante la humidificación de

una corriente de aire, ocurra a la más alta temperatura disponible, sin

llegar al punto de ebullición. Con ello se pretende incorporar la mayor

cantidad de vapor posible al aire. Éste proceso se lleva a cabo en una

torre empacada vertical en la cual se tiene una corriente de agua

caliente que cae, y una corriente de aire caliente que sube a contraflujo

y en contacto directo con el agua. Las condiciones del aire a la salida de

la torre corresponden a aire húmedo saturado, a la temperatura del

agua de entrada, con lo cual se garantiza la máxima absorción de

humedad posible en el aire. El aire húmedo y caliente pasa entonces a

un condensador en el cual se rechaza calor hacia la atmosfera,

enfriándose hasta casi la temperatura de la misma, para condensar la

máxima cantidad del vapor contenido y maximizar la producción de

destilado. Para lograr lo anterior se requiere que el sistema de captación

y almacenamiento térmico funcione mediante un aceite térmico,

termotanque aislado y colectores solares del tipo de tubos evacuados,

para alcanzar y mantener una temperatura de operación superior a los

110ºC en el aceite. Para la condensación se propone un condensador a

base de heat pipes, con un sobredimensionamiento del área de rechazo

de calor a la atmosfera, para con ello forzar a que la temperatura de

condensación sea lo más cercano a la de la atmosfera.

Al obligar al

proceso a ocurrir entre los extremos de temperatura descritos, se

demuestra que la eficiencia del destilador se incrementa

substancialmente, en forma similar a lo que ocurre en los ciclos de las

máquinas térmicas de potencia. El aceite térmico transfiere energía a las

corrientes de agua y aire mediante la utilización de dos

intercambiadores de calor, y el termo tanque de almacenamiento

permite continuar operando al sistema durante el periodo nocturno,

mientras se cuente con aceite a la temperatura requerida. Un sistema

de control de flujo regula la temperatura alcanzada en la corriente de

agua que va a la torre de evaporación

Se modeló el sistema descrito en la plataforma de simulación TRNSYS,

incorporando la modelación del funcionamiento de la torre de

evaporación y la del condensador. Utilizando las condiciones climáticas

de la ciudad de Chihuahua, México, se realizó un estudio paramétrico del

sistema para determinar el efecto de utilizar diferente número de

colectores solares, tamaño de termo tanques y flujos de agua. Se simula

el comportamiento del sistema a lo largo de un año de operación

continua, contabilizando la cantidad de condensado que se logra

producir durante ese periodo de tiempo. El objetivo del análisis es

determinar cómo varía la producción de destilado, en kg/año y por m2

de colectores utilizados. Con ello se determinan las características del

diseño óptimo del sistema de destilación propuesto.

Fecha de publicación

2011

Tipo de publicación

Tesis de maestría

Formato

application/pdf

Idioma

Español

Repositorio Orígen

Fuente de Objetos Científicos Open Access

Descargas

3569

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