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
Materias
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
Recurso de información
Formato
application/pdf
Idioma
Español
Repositorio Orígen
Fuente de Objetos Científicos Open Access
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