Modelamiento de la tasa de evaporación de una poza solar

Abstract

En la presente memoria se analizan las pozas solares, que corresponden a cuerpos de agua y sal disuelta que en su sector más profundo presentan temperaturas que pueden llegar a los 90(ºC), mientras que la superficie se encuentra a temperatura ambiente. Dada esta diferencia de temperaturas este sistema es digno de estudio por su gran potencial como fuente de energía renovable. El parámetro a estudiar es su tasa de evaporación, porque da cuenta de uno de los cuidados de mantenimiento que se debe tener en este tipo de sistemas. El estudio se realiza mediante un modelo de volúmenes finitos en el software multifásico ANSYS FLUENT. Este informe se divide en el estudio de tres modelos. Primero se realiza un modelo monofásico isotermo en que se supone la superficie de la poza como una superficie sólida con humedad relativa igual a 100%, donde sólo existe transferencia de masa. Se estudia los efectos de la variación de la humedad relativa, la velocidad del aire y el tamaño de la poza sobre la tasa de evaporación. Cada resultado computacional de la tasa de evaporación es validado con un cálculo en base a un modelo que utiliza la analogía entre transferencia de calor y transferencia de masa. En segundo lugar se realiza un modelo bifásico sin gradiente salino, que se encuentra compuesto por el cuerpo de agua y la atmósfera, con diferentes temperaturas entre el aíre y el agua, sin fuente da calor radiativa. Se analizan el caso de convección natural y el caso de convección forzada con flujo laminar a 1(m/s). Se realiza un modelo bifásico de aire y salmuera, donde el sistema se inicializa con un gradiente salino determinado y existe una fuente de calor radiativa desde el fondo de la misma. Se analiza el caso de convección forzada a 0,15 m/s en el aire. Finalmente se realiza un análisis comparativo de la tasa de evaporación entre los tres modelos para las mismas condiciones físicas del sistema. Las tasas de evaporación en sistemas salinos resultan menores que las de agua pura, las que a su vez son menores que las obtenidas con la analogía entre transferencia de calor y masa.