Herramienta para simulación de destiladores

Herramienta para simular el comportamiento de destiladores solares.

Resumen
En este trabajo se implementa un programa en C++ para simular el comportamiento de las temperaturas en las principales partes del destilador solar de bandeja, así como el volumen de agua destilada. El funcionamiento del equipo se modela con un sistema de ecuaciones diferenciales ordinarias y se soluciona numéricamentepor el método de Runge Kutta 4. El programa es una herramienta útil que posibilita predecir el funcionamiento de destiladores solares de bandeja construidos con diferentes materiales, dimensiones, características constructivas; bajo diferentes condiciones climatológicas.

Abstract
This work implement a program in C++ to simulate the thermal behavior in the main parts of the solar stills, aswell as the volume of distilled water. The functioning of the equipment models with a system of ordinary differential equations and it solves numerically for the method of Runge Kutta 4. The program is an useful tool that facilitates the predicts functioning of solar stills built with different materials, dimensions, characteristic constructive; below different climatic conditions.

IntroducciónLas fuentes renovables de energía, en particular la solar, constituye una alternativa idónea para resolver simultáneamente dos problemas esenciales: el agotamiento de los combustibles fósiles y el deterioro del medio ambiente debido al uso de éstos.
El uso directo de la energía solar mediante su conversión fototérmica encuentra aplicaciones no sólo atractivas, sino con posibilidades reales delograr a corto plazo un uso extendido como es el caso de la destilación y potabilización de agua.
Usualmente los equipos utilizados para la destilación de agua consisten en destiladores eléctricos de 1 - 7.5 kW de potencia eléctrica, los cuales hacen ebullir el agua (mediante resistencias eléctricas de inmersión) y con un sistema de enfriamiento logran la condensación del vapor. Estos estánextendidos en todo el país, son de sencilla construcción y de alta productividad, pero están asociados a las siguientes desventajas:
* Alto consumo de energía convencional.
* Alto consumo de agua para refrigeración (condensación) y arrastre de aerosoles durante el proceso de ebullición.
* Generalmente presentan incrustaciones que reducen su eficiencia y acorta la vida útil de lasresistencias eléctricas.
Un destilador eléctrico convencional con una eficiencia de un 80 % para destilar 6 L consume alrededor de 5 kW-h / día (Fonseca S. et. al., (1993)). Por este concepto, de acuerdo con la demanda existente, el consumo de energía eléctrica representa una magnitud significativa.
La energía solar es una fuente energética alternativa para la obtención de agua destilada. Lasprincipales ventajas de la destilación solar son: el no arrastre de agua dura (no hay ebullición) y el no consumo de energía convencional. Mediante las diversas variantes de esta técnica es posible producir agua potable a partir de agua contaminada. Como esto puede lograrse mediante tecnología relativamente simple, esta aplicación resulta especialmente útil para regiones alejadas de las comodidades de lacivilización, como islas y regiones costeras poco comunicadas. Pero también pueden encontrarse aplicaciones técnica y económicamente factibles en otros lugares.
1.2 El destilador solar tipo invernadero de simple efecto
Consisten en una bandeja poco profunda, casi siempre oscurecida, donde se almacena el agua a destilar (Figura 1). La radiación solar que atraviesa la cubierta transparentecalienta la bandeja y esta transfiere calor al agua produciéndose la evaporación de la misma, y quedando las sales concentradas en el fondo. El aislante térmico reduce las pérdidas caloríficas al medio. El agua evaporada (vapor) se condensa en la superficie interior de la cubierta de vidrio, cuya pendiente permite el deslizamiento del condensado hasta la canal de recolección y de esta a un...