Metodología para el diseño de un módulo de acumulación térmica usando materiales de cambio de fase (PCM) para un secador solar de túnel

  • Mario Escobar-Ochoa Universidad Nacional de Colombia
  • Sandra Cuervo-Andrade Universidad Pontificia Bolivariana
  • Sonia Rincon-Prat Universidad Nacional de Colombia

Resumen

El creciente interés en las energías renovables ha abierto una oportunidad para aplicar esta tecnología en la industria y el sector nacional. Sin embargo, en sistemas basados en energía solar, las limitaciones asociadas con la entrega de energía intermitente pueden causar un rendimiento inestable y diseños poco confiables. Las fluctuaciones climáticas, como la velocidad del viento y la apariencia de las nubes, se consideran los principales factores que contribuyen a la inestabilidad en la cantidad de energía disponible. En la agricultura, por ejemplo, el uso de la energía solar térmica aplicada a los sistemas de secado es altamente deseable ya que el proceso es energéticamente intensivo. Por lo tanto, es factible diseñar dispositivos de secado para productos agrícolas, con retornos económicos importantes debido al ahorro de energía y al valor agregado de los materiales procesados. Por lo tanto, el rendimiento energético de los sistemas que funcionan con energía solar térmica se puede mejorar mediante la introducción de un sistema de acumulación de energía basado en el uso de materiales de cambio de fase (PCM). Se presenta la metodología detallada para el diseño de un sistema de acumulación de energía térmica para un secador de túnel tipo Hohenheim para productos agrícolas. Como PCM, se elige parafina porque su temperatura de fusión es cercana a 60 ° C, que es un valor apropiado para la temperatura de secado de este tipo de productos. Los cálculos teóricos muestran que el valor de la temperatura superficial tiene una influencia importante en los cálculos de cambio de fase y la masa total de PCM requerida en el sistema. Por otro lado, la transferencia de calor está dominada por la transferencia de calor externa en el aire. Además, el diámetro del tubo afecta significativamente el tiempo de cambio de fase. Los resultados obtenidos son importantes y aportan una contribución significativa al conocimiento requerido para implementaciones de sistemas similares, ya que se ha explorado poco en este campo en regiones donde las condiciones climáticas son adecuadas para cambios inesperados. El diseño debe implementarse en un prototipo experimental de secador Hohenheim y su rendimiento debe determinarse en función de la medición del cambio de energía del aire de secado.

Palabras clave: Energía renovable, secador solar, PCM, transferencia de calor

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Publicado
2018-01-05
Cómo citar
ESCOBAR-OCHOA, Mario; CUERVO-ANDRADE, Sandra; RINCON-PRAT, Sonia. Metodología para el diseño de un módulo de acumulación térmica usando materiales de cambio de fase (PCM) para un secador solar de túnel. Revista UIS Ingenierías, [S.l.], v. 17, n. 1, p. 9-20, ene. 2018. ISSN 2145-8456. Disponible en: <http://vie.uis.edu.co/index.php/revistauisingenierias/article/view/7019>. Fecha de acceso: 20 feb. 2018 doi: https://doi.org/10.18273/revuin.v17n1-2018001.