FORMULACIÓN , IMPLEMENTACIÓN Y VALIDACIÓN EXPERIMENTLA DE UN MODELO COMPUTACIONAL PARA DESALINIZADORES SOLARES DE AGUA DE UNA ETAPA MEDIANTE PROGRAMACIÓN ESTRUCTURADA POR BLOQUES

Abstract

El siguiente trabajo analiza un modelo matemático creado en MATLAB y SIMULINK de la producción diaria de agua para desalinizadores tipo ?Solar Still?. Este modelo usa la resolución numérica de un sistema simplificado de las ecuaciones diferenciales de transferencia de calor que lo gobiernan, usando el método de ecuaciones lineales invariables en el tiempo. El sistema planteado separa un módulo desalinizador en tres partes; vidrio, agua de mar y bandeja contenedora del agua. Incorpora además los parámetros: salinidad del agua de mar, velocidad del viento y propiedades de los materiales a usar. También incluye las variables de control horarias: radiación solar, temperatura ambiente y una fuente de calor externo. Para validar experimentalmente el modelo creado, fue necesario fabricar un prototipo de desalinizador modular. También, se implementó un modelo computacional que permitió simular escenarios para más de un módulo. Además se estudió la sensibilidad técnica de este modelo. La propuesta para desarrollar este estudio se basó principalmente en la simulación de dos temperaturas horarias del sistema; la temperatura del agua de mar y de la superficie interior del vidrio. Los errores asociados a estas variables, calculados entre los datos simulados y empíricos, fueron cercanos a 2% y 5% respectivamente. Usando la base de datos meteorológica del software TRNSYS, se pudo simular el modelo para la ciudad de Antofagasta, durante el mes de enero de un ao normal. De todas las variables y parámetros estudiados, el modelo creado presentó mayor sensibilidad frente a dos ítems: la energía solar y la incorporación de una fuente externa de calor constante durante todo el periodo de exposición al sol. Los análisis realizados indican que al considerar las recomendaciones estudiadas con el modelo MATLAB / SIMULINK / TRNSYS, se podrá aumentar la producción de agua desalinizada al día. Además, el consumo energético de la fuente externa de calor puede ser reducido mediante el uso de energía solar para calentar el agua de procesos.