Modelación Matemática, Simulación y Validación Experimental de un Colector Solar de Doble Paso y Circulación Forzada con Almacenamiento de Energía
El secado de alimentos es una técnica esencial para evitar la degradación del mismo. Debido a
los costos crecientes del combustible de origen fósil, el secado con energía solar se está
volviendo más atractivo. El secado solar artesanal suele darse al aire libre y tiene varias
desventajas como: condiciones de temperatura no controladas, exposición directa a radiación
UV, posible contaminación con insectos, polvo o materia extraña y falta de protección ante
fenómenos naturales como la lluvia. De manera alternativa, el secado puede realizarse de forma
indirecta calentando el aire mediante un colector solar y luego enviarlo a una cámara de secado.
De esta forma se evita los inconvenientes mencionados anteriormente. Sin embargo, este sistema
no es muy utilizado en el sector agrícola del Perú debido al desconocimiento de la
implementación adecuada y de los beneficios que trae versus la inversión que requiere. Por
consiguiente se realizó una revisión bibliográfica sobre los parámetros que gobiernan el
funcionamiento de un colector solar definiendo el modelo matemático completo basado en el
balance de la energía, considerando también la variación de la radiación solar y las propiedades
termodinámicas del aire húmedo. Así también, se estudió la implementación de aletas y material
de almacenamiento de energía térmica. En la simulación realizada se puede evaluar diferentes
casos de configuración con respecto al diseño, entre otros, se demuestra que las aletas aumentan
la transferencia de calor de la placa colectora al aire de secado y que se requiere un
almacenamiento de energía con capacidad calorífica elevada para atenuar la caída de la
temperatura del aire calentado en las horas de radiación solar nula. Además se ha desarrollado un
prototipo experimental tomando en consideración el mismo dimensionamiento y propiedades de
los materiales del colector utilizado para la simulación, de modo que, se realiza la validación
midiendo las temperaturas y humedades relativas de entrada y salida en el prototipo experimental
y contrastándolo con los valores de simulación obtenidos. El resultado es muy satisfactorio y se
puede concluir que el modelo matemático predice el comportamiento del colector solar de
manera muy acertada.
los costos crecientes del combustible de origen fósil, el secado con energía solar se está
volviendo más atractivo. El secado solar artesanal suele darse al aire libre y tiene varias
desventajas como: condiciones de temperatura no controladas, exposición directa a radiación
UV, posible contaminación con insectos, polvo o materia extraña y falta de protección ante
fenómenos naturales como la lluvia. De manera alternativa, el secado puede realizarse de forma
indirecta calentando el aire mediante un colector solar y luego enviarlo a una cámara de secado.
De esta forma se evita los inconvenientes mencionados anteriormente. Sin embargo, este sistema
no es muy utilizado en el sector agrícola del Perú debido al desconocimiento de la
implementación adecuada y de los beneficios que trae versus la inversión que requiere. Por
consiguiente se realizó una revisión bibliográfica sobre los parámetros que gobiernan el
funcionamiento de un colector solar definiendo el modelo matemático completo basado en el
balance de la energía, considerando también la variación de la radiación solar y las propiedades
termodinámicas del aire húmedo. Así también, se estudió la implementación de aletas y material
de almacenamiento de energía térmica. En la simulación realizada se puede evaluar diferentes
casos de configuración con respecto al diseño, entre otros, se demuestra que las aletas aumentan
la transferencia de calor de la placa colectora al aire de secado y que se requiere un
almacenamiento de energía con capacidad calorífica elevada para atenuar la caída de la
temperatura del aire calentado en las horas de radiación solar nula. Además se ha desarrollado un
prototipo experimental tomando en consideración el mismo dimensionamiento y propiedades de
los materiales del colector utilizado para la simulación, de modo que, se realiza la validación
midiendo las temperaturas y humedades relativas de entrada y salida en el prototipo experimental
y contrastándolo con los valores de simulación obtenidos. El resultado es muy satisfactorio y se
puede concluir que el modelo matemático predice el comportamiento del colector solar de
manera muy acertada.
FONDECYT
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